浮塢門沉箱原位現(xiàn)澆及頂升施工技術(shù)

王坤 ，張超 ，董天杰

（1.中交一航局第三工程有限公司，遼寧 大連 116083；2.天津市水下隧道建設(shè)與運(yùn)維技術(shù)企業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300461）

1 工程概況

大連灣海底隧道干塢工程主體結(jié)構(gòu)總占地面積11 萬(wàn)m2，設(shè)有2 個(gè)獨(dú)立現(xiàn)澆塢室及1 處塢口區(qū)。塢口區(qū)結(jié)構(gòu)整體長(zhǎng)度達(dá)206 m，由2 座浮塢門沉箱及其余型號(hào)沉箱共10 座沉箱組成。其中浮塢門沉箱作為干塢塢室的口門結(jié)構(gòu)使用，當(dāng)干塢塢室注水后，浮塢門沉箱漂浮拖運(yùn)離開(kāi)塢口區(qū)；當(dāng)沉管出塢后沉箱拖運(yùn)回落至塢口區(qū)，完成封閉止水，為塢室內(nèi)提供干法作業(yè)條件。

浮塢門沉箱為矩形結(jié)構(gòu)，單個(gè)沉箱長(zhǎng)41.15 m×寬22.55 m×高16.5 m，設(shè)有32 個(gè)倉(cāng)格，單個(gè)浮塢門沉箱總重量約7 800 t。沉箱下部基礎(chǔ)為1.5 m 厚混凝土底板，底板內(nèi)部設(shè)有減壓槽、基礎(chǔ)梁，底板上部?jī)蓚?cè)設(shè)有混凝土限位檻等。浮塢門沉箱在塢口區(qū)需具備止水功能，其中浮塢門沉箱塢室外側(cè)在立面上與相鄰塢門墩沉箱間通過(guò)鋼閘門止水[1]，見(jiàn)圖1。另外浮塢門沉箱底部通過(guò)兩道Ω120 型止水帶壓縮止水，同時(shí)設(shè)有橡膠支座承壓緩沖使用。

圖1 浮塢門沉箱與塢門墩沉箱立面止水形式圖（mm）Fig.1 Vertical water stop form of caisson of floating dock gate and caisson of dock pier（mm）

2 工程特點(diǎn)

1）因浮塢門沉箱底部止水設(shè)計(jì)采用Ω120-2型止水帶，保證止水帶及相關(guān)預(yù)埋件施工精度是控制重點(diǎn)。

2）為減少沉箱底部止水帶安裝與現(xiàn)澆沉箱施工間的干擾，采用先安裝止水帶并鋪裝砂墊層防護(hù)，后鋪設(shè)底模及現(xiàn)澆沉箱的工藝。沉箱頂升及回落施工過(guò)程管控是施工重點(diǎn)和難點(diǎn)。

3）Ω120 型止水帶要求一次性受壓，壓縮變形3 cm 而達(dá)到止水效果，施工要求高。

3 沉箱原位現(xiàn)澆及頂升施工方法

3.1 工藝流程

浮塢門沉箱原位現(xiàn)澆及頂升工法整體分成5步施工，施工工藝總流程見(jiàn)圖2。

圖2 浮塢門沉箱施工工藝總流程Fig.2 General construction process flow of caisson of floating dock gate

3.2 基礎(chǔ)底板施工

現(xiàn)澆浮塢門沉箱基礎(chǔ)為1.5 m 厚鋼筋混凝土底板[2]，其底板尺寸長(zhǎng)43.15 m×寬27.1 m×高1.5 m。考慮沉箱頂升需在底板南北兩側(cè)各預(yù)留6 個(gè)頂升廊道，廊道尺寸長(zhǎng)2.8 m×寬2.4 m×高0.65 m，廊道位置需位于浮塢門沉箱外墻下方，頂升用廊道布置平面位置見(jiàn)圖3。

圖3 千斤頂廊道布置示意圖Fig.3 Layout of jacking corridor

具體施工方法如下：

1）綁扎基礎(chǔ)底板鋼筋成型，完成止水帶預(yù)埋件定位及固定。

2）鋼筋工序完成后，支立千斤頂廊道、基礎(chǔ)底板等模板。

3）分層澆筑基礎(chǔ)底板混凝土，同步完成千斤頂廊道預(yù)留。

4）拆除模板及養(yǎng)護(hù)，底板混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，進(jìn)行下一道工序施工。

3.3 止水帶安裝及鋪底施工

1）安裝Ω120 型止水帶及橡膠支座，均通過(guò)栓接固定在底板中預(yù)埋件上。

2）當(dāng)止水帶及橡膠支座安裝固定到位后，底板上部滿鋪12 cm 厚砂墊層，使之與Ω 止水帶高度保持一致。止水帶安裝及鋪砂施工斷面見(jiàn)圖4。

圖4 止水帶安裝及鋪砂施工斷面示意圖Fig.4 Section diagram of water stop installation and sand paving construction

3）砂墊層鋪設(shè)完成，其上部滿鋪1 cm 厚竹膠板底模。

4）竹膠板底模表面鋪設(shè)雙層牛皮紙，交給下一道工序施工。

3.4 沉箱一層原位現(xiàn)澆施工

浮塢門沉箱模板采用大片組合鋼模板，分片吊安施工[3]；鋼筋施工采用吊裝鋼筋片與現(xiàn)場(chǎng)人工穿綁相結(jié)合方法；混凝土施工采用泵送混凝土、人工振搗成型方法。施工步驟如下：

1）在底模上放線，綁扎沉箱底板鋼筋，同步安裝沉箱預(yù)埋鋼板等埋件。

2）安裝沉箱單號(hào)1/2 芯模，吊安墻體鋼筋網(wǎng)片，人工配合綁扎完成一層墻體鋼筋，驗(yàn)收完成后，安裝剩余雙號(hào)1/2 芯模[4]。

3）支立一層外模，模板底部固定在底板混凝土上，外模頂部與芯模頂部間對(duì)拉固定[5]。

4）澆筑浮塢門沉箱一層混凝土[6]。采用4 臺(tái)泵車同時(shí)澆筑，由人工振搗成型。

5）拆除沉箱一層模板，采用噴涂養(yǎng)護(hù)液養(yǎng)護(hù)方式。

3.5 沉箱原位頂升及回落施工

1）浮塢門沉箱一層頂升準(zhǔn)備

①監(jiān)測(cè)沉箱一層混凝土強(qiáng)度，當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)混凝土強(qiáng)度后方可進(jìn)行頂升作業(yè)[7]。

②準(zhǔn)備混凝土墊墩，其中小型混凝土圓形墊墩φ0.3 m×厚0.2 m，大型混凝土圓形墊墩φ1 m×厚0.85 m 及φ1 m×厚0.15 m，3 種型號(hào)混凝土墊墩強(qiáng)度C40。

③清理兩側(cè)共12 個(gè)千斤頂廊道，擺放24 個(gè)500 t 千斤頂就位，即單個(gè)廊道布置2 個(gè)千斤頂。另外配置4 套液壓油泵，單套液壓油泵控制6 個(gè)千斤頂。

2）沉箱頂升[7]

①第1 次頂升：控制4 套液壓油泵同步起頂沉箱22 cm 高。安放1 層φ300 mm 小墊墩。第1次頂升示意圖見(jiàn)圖5。墊墩擺放完成，千斤頂落頂，沉箱坐落在20 cm 高小墊墩上。

圖5 第1 次頂升及安放墊墩示意圖（mm）Fig.5 Schematic diagram of first jacking and cushion placement（mm）

②相同的步驟，經(jīng)過(guò)第2 次、第3 次、第4次頂升后，沉箱坐落在80 cm 高墊墩上。然后進(jìn)行第5 次頂升：千斤頂同步第5 次起頂沉箱至95 cm 高。考慮到墊墩穩(wěn)定性，采用叉車安放φ1 m×高0.85 m 大墊墩，小墊墩作備用。千斤頂落頂，沉箱坐落在85 cm 高的大墊墩上，大墊墩數(shù)量16個(gè)。第5 次頂升及大墊墩安放見(jiàn)圖6。

圖6 第5 次頂升及安放大墊墩Fig.6 Fifth jacking and placement of large cushion

③第6 次頂升：重復(fù)上一次頂升方式，千斤頂同步第6 次起頂沉箱至105 cm 高。采用叉車安放φ1 m×高0.15 m 大墊墩，墊墩總高度達(dá)到1 m。千斤頂落頂，沉箱坐落在1 m 高墊墩上，完成頂升作業(yè)。

3） 沉箱底部清理

①沉箱底部支撐牢靠，清理沉箱下砂墊層及竹膠板底模等。沉箱完成支墊及底部清砂見(jiàn)圖7。

圖7 沉箱支墊及底部清砂Fig.7 Caisson pad and bottom sand cleaning

②檢查止水帶及橡膠支座固定情況及質(zhì)量，及時(shí)調(diào)整復(fù)位。

③沉箱底部止水鋼板表面打磨清理、完成防腐處理。

4）沉箱回落施工

沉箱回落施工用千斤頂及液壓油泵數(shù)量、布置位置均與頂升施工保持一致。回落施工為頂升作業(yè)的逆順序，沉箱共分6 次完成落頂。沉箱落頂壓縮止水帶，止水帶變形3 cm，滿足要求。

3.6 浮塢門沉箱整體現(xiàn)澆成型

浮塢門沉箱一層回落完成，依次浮塢門沉箱二層及三層現(xiàn)澆施工。采用分層提升施工方法，具體施工工藝類同一層[8]。浮塢門沉箱整體現(xiàn)澆成型，完成鋼閘門安裝，塢口區(qū)形成閉合止水。

4 結(jié)語(yǔ)

浮塢門沉箱原位現(xiàn)澆頂升工藝成功應(yīng)用于沉管預(yù)制場(chǎng)建設(shè)，在保證滿足設(shè)計(jì)止水功能的前提下，降低施工難度，大幅提升施工效率。同時(shí)在施工安全、質(zhì)量、成本管理等方面效果明顯。采用500 t 液壓千斤頂和液壓油泵設(shè)備，以及常規(guī)小型機(jī)械配合，設(shè)備資源需求低。沉箱在1 d 內(nèi)完成起頂作業(yè)，1 d 內(nèi)完成落頂作業(yè)，施工效率高，保障了整個(gè)沉管預(yù)制的工期需求。沉箱原位頂升及回落工藝能夠使止水帶一次性有效壓縮止水，達(dá)到設(shè)計(jì)要求，極大降低沉箱下部止水帶安裝難度，止水效果良好。