干坞法全断面间隔浇筑整体式沉管预制

成套技术与应用

         主要完成单位：中交第四航务工程局有限公司、中交四航局第二工程有限公司、中交四航工程研究院有限公司、广州市市政工程设计研究总院有限公司、大连湾海底隧道有限公司

1、项目基本情况

为提高在建的车陂隧道沉管结构的抗裂性能，该项目创新采用干坞法全断面间隔浇筑整体式沉管预制工艺。该工程地处广州市核心城区，面临场地狭窄、商品混凝土质量高，而港珠澳大型模板工艺不适用，可借鉴的国内外隧道经验有限，因此开展了干坞法全断面间隔浇筑整体式沉管预制成套技术研究，对实现国内内河高品质隧道工程建设具有重要现实意义。

为解决内河沉管隧道应用全断面浇筑工艺面临的难题，该项目围绕预制场地建设、模板系统、质量控制三个关键方面，开展空间受限条件下全断面浇筑法干坞建造技术研究、基于狭窄干坞环境的全断面模板研发、全断面间隔浇筑整体式沉管预制质量控制技术研究。

2、技术难点和特点

（1）干坞预制场需考虑高度集约布置，且满足全断面浇筑较大应力场的承载要求、场地重复使用的需求；在狭窄场地内，已有的港珠澳沉管全断面预制模板工艺无法适用，需研发一种适应狭窄场地的、轻量化支撑的全断面模板体系；商品混凝土质量控制困难，而且采用间隔浇筑的工艺还需考虑标准管节与后浇带之间的影响，加大了大体积沉管混凝土控裂的难度。

（2）在坞底预埋承载机构，优化了坞底面积利用，实现了集约型干坞布置；采用活动式钢坞门、新型坞墩止水带，形成坞口止水围蔽，实现干坞的重复利用；利用坞底预埋的承载机构，以及“液压+机械支撑”，组成模板系统的轻量化支撑，取代大型混凝土反力墙；利用台车+轨道，形成步履式行走方式，取代针形梁行走方式；建立了原材料指标-新拌混凝土性能-硬化混凝土性能的关系及其监控数据库；揭示了后浇带底钢板与钢筋对全断面浇筑管节受力影响规律；研究了不同种类膨胀剂的特性，形成了全断面整体式沉管后浇带体积变形调控技术；形成了全断面间隔浇筑整体式沉管预制关键工艺，包括浇筑工艺、模板响应机制、混凝土养护工艺等。

3、主要成果和创新点

（1）提出了适用于全断面预制沉管的集约型低圬工量干坞布置方法，研发了管节承载系统和模板承载系统相结合的新型坞底结构；发明了开合方便的轻型活动式钢坞门系统，研制了安全防渗漏的新型坞墩止水带结构。

（2）研发了集成轻量化可周转的外模支撑系统、“液压+机械支撑”可自动伸缩的内模系统、遥控台车行走系统于一体的步履式机械化模板系统，解决了针形梁行走占用场地空间大的难题，实现了整体式沉管全断面浇筑。

（3）建立了整体式沉管全断面间隔浇筑工艺及质量控制技术体系，揭示了后浇带底钢板和钢筋连接共同约束作用机制，研发了基于钙镁复合膨胀剂的混凝土体积调控技术和后浇带尺度控制方法，形成了“后浇带+全断面浇筑” 整体式沉管预制技术。

4、成果应用

该成果已成功应用于车陂隧道工程、大连湾海底隧道工程。为车陂隧道工程解决了广州核心城区内全断面浇筑集约型低圬工量干坞布置、狭窄干坞内步履式全断面模板系统、商品混凝土条件下的全断面间隔浇筑工艺及质量控制等成套技术难题，实现了内河城市中心狭窄干坞内的沉管全断面浇筑施工；为大连湾海底隧道工程解决了大体积沉管混凝土控裂的技术难题，提高了沉管结构的抗裂性能。

5、经济和社会效益

该项研究实现了国内内河沉管干坞法全断面预制施工，使得沉管全断面预制突破了专业工厂的局限，在城市中心狭窄场地条件下也适用。对沉管全断面浇筑工艺的推广发挥了重大促进作用，推动了沉管领域预制质量的提高，显著减少运营期间的维护频次， 降低了运维成本，保障了交通顺畅。