水底隧道取（排）水口垂直顶升工法

1 水底隧道取水底隧道取 排排 水口垂直顶升工法水口垂直顶升工法 YJGF19 92 上海市隧道工程公司 上海市隧道工程公司自 1974 年创造垂直顶升法建造水底取 排 水口工艺以来 经过 18 条隧道 107 座立管的顶升施工实践 使之日臻完善 形成了一套安全 快速 经济而又不受 水上风浪潮汐影响的取 排 水口施工新工艺 并已显示出广泛应用的优势 自 1989 年至 1991 年先后获上海市政工程局科技进步一等奖 上海市科技进步一等奖 和国家科技进步二等奖 还曾获美国土木工程师协会颁发的格瑞芬德施工奖 一 工法特点 以往国内外在软土地区建造伸出江河或湖海的大型取 排 水管道的取 排 水口时 常 用筑岛沉井或浮运沉井等水上施工法 不仅工程费用大 而且受风浪影响工期较长 用垂直顶升法建造取 排 水口工程是在已建隧道内部 由隧道顶上预定部位 分节向 上顶出矩形或圆形管节组成的立管 穿破土层 而后在水下揭去立管顶盖形成取 排 水口 这种施工方法避免了大量水上作业的困难 而能使取 排 水立管 全天候 施工 从而降低 了工程费用 并缩短了工期 顶升施工示意图如图 1 1 帽盖 2 格栅之一 3 输送管节 4 顶升支架 5 隧道施工机头 二 适用范围 由于顶升立管的施工 在隧道内进行而可以不受外界影响 无论水面有否船只航行 有否风浪急流或不良的气象环境都可采用此工艺在远离岸边的水域下安全地施工 该工艺适用于饱和含水的粘性土或砂性土等不同软土地层中进行施工 三 工艺原理 在已成隧道内部将预制管节连接在隧道顶部特定部位 该特定部位的隧道衬砌构件即 为管节的帽盖 在管节就位并做好顶升准备后将帽盖与管节以螺栓牢固连接 拆去顶盖与隧 道衬砌的连接螺栓而后依靠千斤顶的顶力 把管节向上顶出 在逐节向上顶出的过程中 做 好各管节的连接并使之垂直地顶入土层 伸至水中 待工程全部完工 可在投入使用之前 再在水中揭盖 换上所要求的进出口 形成取 排 水通 道 另外进水口在施工及使用阶段 需在一定范围水域的边界上设禁止船只抛锚的标志 四 工艺流程 1 顶升准备工作 1 顶升工作支架就位 支架上布置有 4 6 只 50 100t 液压千斤顶 该支架可将顶升反 作用力均匀分布在隧道底部较大范围 并方便于管节的输送 连接和防止管节下落 2 对顶升部位的隧道进行加固或防水等局部处理 2 2 顶升阶段 1 将第一节管节与隧道顶部的顶盖连接牢固 2 在管节周围设置止水装置 3 做好管节间接缝的结构和防水处理 逐节将管节向上顶出 4 将最后一节管节与隧道牢固连接 并做好最后的防水处理 3 收尾工作 1 当一个立管的最后一节顶升结束后便将支架移到另一个立管部位 进行另一个立管 的施工 待全部完成以后即拆除顶升支架 2 一般在海底的进出口部位尚须抛填大石块 防止立管周围的土体被水流冲刷 这项 工作是在立管顶升工作全部结束以后和拆除帽盖以前进行 3 当验收结束可以通水时 才由潜水员将帽盖拆除 并换上格栅等永久性装置 五 施工要点 用垂直顶升法施工过程中 一般要注意下述要点 1 由于是在江海底下施工 所以特别要注意防止漏泥漏水 因此顶盖与管节的接缝 以及管节与管节间接缝处的止水处理十分重要 2 按不同土质和隧道顶部以上复盖层厚度和水深 采用相应的防漏措施和顶力 3 对顶升孔位的管片 即管节 顶盖 在隧道施工时就应正确拼装就位 在顶升时从 起步开始就要注意方向的正确性 4 由于是在隧道内部操作空间较小 运输 顶管结构处理等各施工环节要适应这种环 境条件 5 顶升工具要适应于将最后一管节顶至所要求的最高部位 并能严防管节下落等 六 机具设备 1 顶升支架 能分布顶升力于较大范围的底座 并能满足平移的需要 能布置顶升液 压设备 能承担相应的顶升力 和方便于管节的输送连接 2 液压设备 4 6 只 50 100t 千斤顶及传力顶块和液压动力设备 3 平移动力设备 4 管节运输机具 5 测量仪器 6 螺栓及紧固工具等 七 主要材料 1 各种型号的管节 2 各种要求规格的连接螺栓 3 接缝防水装置和密封材料 4 止水和加固措施的各种零件 5 接缝填平材料 6 江海底部抛石和管节端部永久性装置 八 劳动力组织 运用垂直顶升法施工 所需要的劳动力是较少的 从地面防水处理 垂直运输直至顶 升 每班有 12 人就可以进行施工 其中地面操作 3 人 包括垂直运输行车司机 井下操作 9 人 包括电瓶车 油泵司机等 见表 1 3 九 质量标准 工程施工质量 要贯彻百年大计 不留隐患 必须要达到设计使用要求 混凝土管节的预制件尺寸误差及拼装误差 均应符合有关规定 强度等内在质量要达 到设计要求 顶升方向的垂直度一般控制在 1 以内 管节高程要符合设计要求 接缝外表 平整不滴水 阴极保护等防锈措施要连接可靠涂刷周到 十 安全措施 1 各施工环节的工作质量 要保证工程质量和安全 2 在施工过程中特别要注意防漏措施的落实 3 在顶升过程中切实做好防止管节下落 4 在顶升过程中顶块要保持正直 防止偏心受力 在顶升过程中 人员要避开 防止 顶块倒下或弹出伤人 5 由于空间较小 对施工操作和运输人员的行动和工作部位要统一指挥 统一调度 6 做好文明施工 创造良好的工作环境 7 备有应急照明 8 潜水员拆除顶盖连接螺栓 遵照潜水员有关安全要求 揭盖时希望预先在隧道内灌 满水 十一 效益分析 1 工期短 一般一条隧道全部进出口立管的顶升施工 工期为一个月左右 2 施工过程中不受外界影响 不受气候影响 3 设备简单 不需大型水上作业设备 4 劳动力少 配合工作量小 5 对周围毫无影响 提高了社会效益 减少了间接开支 从上述几个方面说明 工程费用比常规水上作业施工 可以大幅度降低 通过估算 如果用浮运沉井水上施工 一个出水口需费用约 1200 万元 用垂直顶升法仅需 150 万元 相当于浮运沉井的八分之一 其经济效益是 十分明显的 十二 工程应用实例 应用垂直顶升法自 1974 年上海金山石化总厂四号排水口首创使用以来 随着工业建筑 的发展 特别是电力建设事业和城市建设的需要 至今已建成 18 条隧道 107 座立管 其中 有上海宝山钢铁厂电厂 石洞口电厂 金山电厂 吴泾电厂 宁波北仑港电厂等取 排 水工 程 现在尚有上海合流污水治理工程 外高桥电厂工程等 6 条取排水隧道