沉管隧道复合基床及其施工方法.pdf

本发明涉及沉管隧道技术领域，具体公开了一种沉管隧道复合基床及其施工方法，所述沉管隧道复合基床包括块石层和碎石层，所述施工方法为在预挖好的沉管基槽中抛填块石，形成块石层，采用水下平整技术对块石层进行整平压密处理，在块石层上采用专用设备铺设碎石层，形成垄沟相间结构的碎石层。本发明利用抛填平整块石层调节地层分布与基槽开挖施工造成的不均匀性，利用垄沟相间的碎石层为管节结构提供了更进一步的协调支撑，同时块石层与垄沟相间的碎石层均具有吸纳落底淤泥的能力，使得沉管隧道基床成为一个平顺协调、刚柔并济的支撑体系,可控制不均匀的过大差异沉降量，降低沉管隧道结构受力及接头张开量，提高结构及止水安全度。

1.  一种沉管隧道复合基床，其特征在于，包括块石层和碎石层，所述块石层由块石组成，其设在预挖的基槽上，所述碎石层由碎石组成，其设在所述块石层上。

2.  根据权利要求1所述的沉管隧道复合基床，其特征在于，所述块石层中块石的质量为5kg～200kg，饱和单轴抗压强度不小于30MPa。

3.  根据权利要求1所述的沉管隧道复合基床，其特征在于，所述块石层的厚度为1m～3m。

4.  根据权利要求1所述的沉管隧道复合基床，其特征在于，所述碎石层中碎石粒径不大于80mm，饱和单轴抗压强度不小于30MPa。

5.  根据权利要求1所述的沉管隧道复合基床，其特征在于，所述碎石层的厚度1m～2m。

6.  根据权利要求1所述的沉管隧道复合基床，其特征在于，所述碎石层上设有垄沟结构，所述垄沟结构的垄沟方向垂直于沉管隧道的轴线方向。

7.  根据权利要求6所述的沉管隧道复合基床，其特征在于，所述垄沟结构的垄沟按水下碎石的自然放坡角设置。

8.  根据权利要求6所述的沉管隧道复合基床，其特征在于，所述碎石层在管节接头处预留有管节水力对接空间。

9.  一种权利要求1-8中任何一项所述的沉管隧道复合基床的施工方法，其特征在于，所述方法的步骤包括：
S1.在预挖好的沉管基槽中抛填块石，形成块石层；
S2.所述块石层抛填完毕后，采用水下平整技术对所述块石层进行整平压密处理；
S3.在所述石块层上采用专用设施铺设碎石，形成具有垄沟相间结构的碎石层。

10.  根据权利要求9所述的沉管隧道复合基床的施工方法，其特 征在于，采用振动夯平技术对所述块石层进行整平压密处理，在所述块石层上采用平台式整平船铺设碎石。

沉管隧道复合基床及其施工方法
技术领域
本发明涉及沉管隧道技术领域，尤其涉及一种沉管隧道复合基床及该沉管隧道复合基床的施工方法。
背景技术
目前，已建成的沉管隧道的基床体系主要分为先铺法与后铺法两种，就先铺法而言，包括先铺碎石层加后注浆及先铺带垄沟碎石层两种方案。
先铺碎石加后注浆的沉管隧道基床通常采用满铺的方式，管节沉放后在管内实施后压浆，这种基床工序多、刚度大，基床不具备再调节功能；先铺带垄沟碎石层按垄沟相间的形式直接铺设于开挖好的基槽之上，沉管直接沉放支撑在碎石基床上，碎石层具备自调节功能，这种基床对软土地层的适应性差，吸纳落底淤泥能力有限，难以提供刚柔并济、平顺协调的沉管基础。
上述碎石层加后注浆的刚性基床和带垄沟碎石层的柔性基床都存在各自的优缺点，而目前缺少一种先铺法基床，既能继承二者各自的优点，又能克服二者各自存在的缺点，以达到刚柔适度的目的。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种沉管隧道复合基床，以克服现有技术中先铺碎石加后注浆的沉管隧道基床的基床刚度大、工序多，以及先铺带垄沟碎石的沉管隧道基床对软土地层的适应性差，不能提供较好的刚度支撑的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种沉管隧道复合基床， 包括块石层和碎石层，所述块石层由块石组成，其设在预挖的基槽上，所述碎石层由碎石组成，其设在所述块石层上。
优选地，所述块石层中块石的质量为5kg～200kg，饱和单轴抗压强度不小于30MPa。
优选地，所述块石层的厚度为1m～3m。
优选地，所述碎石层中碎石粒径不大于80mm，饱和单轴抗压强度不小于30MPa。
优选地，所述碎石层的厚度1m～2m。
优选地，所述碎石层上设有垄沟结构，所述垄沟结构的垄沟方向垂直于沉管隧道的轴线方向。
优选地，所述垄沟结构的垄沟按水下碎石的自然放坡角设置。
优选地，所述碎石层在管节接头处预留有对接空间。
本发明还提供了一种沉管隧道复合基床的施工方法，所述方法的步骤包括：
S1.在预挖好的沉管基槽中抛填块石，形成块石层；
S2.所述块石层抛填完毕后，采用水下平整技术对所述块石层进行整平压密处理；
S3.在所述石块层上利用专用设备铺设碎石，形成具有垄沟相间结构的碎石层。
优选地，采用振动夯平技术对所述块石层进行整平压密处理，在所述块石层上采用平台式整平船铺设碎石。
(三)有益效果
本发明的沉管隧道复合基床包括设在预挖好的基槽上的块石层和设在块石层上的碎石层；下层块石层的块石抛填后采用水下平整技术进行整平压密处理，具有较强的纳淤及挤淤能力，对不均匀地层分布具有明显的均一化作用，可为沉管管节纵向提供较为连续一致的刚度支撑，能有效控制隧道接头受力与变形，利于隧道防水，块石层的块石质量大、粒径大，一方面具有较好的纳淤能力，另一方面也适用于 采用较强清淤能力的设备对淤泥质进行一次清除，也为现场的工序安排提供了保障；上层碎石层设有垄沟结构，管节沉放就位后，碎石层具有较好的协调与适应能力，避免了垫层顶面硬点的出现，碎石层本身也具有一定的纳淤能力，为垫层施工与管节沉放安装的时机提供了更多选择；这种复合基床的下层的块石层为基层，上层的带垄沟碎石层为面层，利用抛填平整块石层调节地层分布与基槽开挖施工造成的不均匀性，同时利用带垄沟的碎石层为管节结构提供了更进一步的协调支撑，既可控制不均匀的过大差异沉降量，降低沉管隧道结构受力及接头张开量，提高结构及止水安全度，又可为沉管隧道结构提供自适应的地基支撑反力，使得沉管隧道基床成为一个平顺协调、刚柔并济的支撑体系，可很好地实现管节与基础之间的变形协调，为沉管隧道先铺法垫层的实施开辟了新的思路。
附图说明
图1为本发明实施例的沉管隧道复合基床的主视剖视图；
图2为本发明实施例的沉管隧道复合基床的碎石层的俯视图。
图中，1：块石层；2：碎石层；21：碎石垄；22：碎石沟。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
如图1、2所示，本实施例的沉管隧道复合基床包括：块石层1和碎石层2。与现有技术中的沉管隧道先铺法垫层相比，这种沉管隧道复合基床比单纯的碎石整平垫层具有更好的承载与纳淤能力，比碎石加后注浆的方式更加简洁，省去了结构预留注浆孔及管节沉放后进行二次注浆的相关工序，且具有较好的适应地基变形的能力。
所述沉管隧道复合基床属于先铺法基床体系，能适用于软土地基上的不同水深、埋深、不同施工环境(外海或内河等)。
块石层1为所述沉管隧道复合基床的下层面层，由中等质量或中 等粒径块石组成，抛填在预挖的基槽上，抛填后的块石采用水下平整技术进行整平压密处理，本实施例优选为振动夯平技术，使得复合基床具备一定的刚度，规避了基槽开挖后地层不均以及土层受扰动后产生浮泥带来的不确定风险，块石层1中块石的质量通常为5kg～200kg，饱和单轴抗压强度不小于30MPa，块石层1的厚度通常为1m～3m。
碎石层2为所述沉管隧道复合基床的上层面层，由小质量或小粒径的碎石组成，铺设在块石层1上，碎石层2中的碎石的粒径通常不小于80mm，级配良好，饱和单轴抗压强度不小于30MPa，碎石层2的厚度通常为1m～2m，碎石层2的顶面测点偏差应随机分布，碎石层2上设有垄沟结构，所述垄沟结构包括碎石垄21和碎石沟22，碎石垄21和碎石沟22相间设置，且碎石垄21和碎石沟22的延伸方向垂直于沉管隧道的轴线方向，碎石垄21和碎石沟22按水下碎石的自然放坡角设置，碎石层2在管节接头处预留有对接空间。
所述沉管隧道复合基床应综合工程的建设条件与荷载作用等，确定不利工况下的沉降控制目标值；根据荷载大小，以及天然地层、块石及碎石的物理力学指标，计算可能的沉降值，将沉降计算值与目标值进行对比分析，提出块石层与碎石层的各自设计厚度。
所述沉管隧道复合基床的施工方法的步骤包括：
S1.在预挖好的沉管基槽中抛填块石，形成块石层，其中块石层在基槽开挖后即进行抛填施工，缩短长时间的晾槽，减少了基槽底土质软化及性状降低的可能，为后续施工作业工序的安排也提供了优化的条件；
S2.所述块石层抛填完毕后，采用水下振动夯平技术对所述块石层进行平整压密处理；
S3.在所述石块层上采用专用设施铺设碎石，本实施例优选为采用平台式整平船铺设碎石，形成具有垄沟相间结构的碎石层。
本发明的沉管隧道复合基床包括设在预挖好的基槽上的块石层和设在块石层上的碎石层；下层块石层的块石抛填后采用水下平整技术 进行平整压密处理，具有较强的纳淤及挤淤能力，对不均匀地层分布具有明显的均一化作用，可为沉管管节纵向提供较为连续一致的刚度支撑，能有效控制隧道接头受力与变形，利于防水，块石层的块石质量大、粒径大，一方面具有较好的纳淤能力，另一方面也适用于采用较强清淤能力的设备对淤泥质进行一次清除，也为现场的工序安排提供了保障；上层碎石层设有垄沟结构，管节沉放就位后，碎石层具有较好的协调与适应能力，避免了垫层顶面硬点的出现，碎石层本身也具有一定的纳淤能力，为垫层施工与管节沉放安装的时机提供了更多选择；这种复合基床的下层的块石层为基层，上层的带垄沟碎石层为面层，利用抛填平整块石层调节地层分布与基槽开挖施工造成的不均匀性，同时利用带垄沟的碎石层为管节结构提供了更进一步的协调支撑，既可控制不均匀的过大差异沉降量，降低沉管隧道结构受力及接头张开量，提高结构及止水安全度，又可为沉管隧道结构提供自适应的地基支撑反力，使得沉管隧道基床成为一个平顺协调、刚柔并济的支撑体系，可很好地实现管节与基础之间的变形协调，为沉管隧道先铺法垫层的实施开辟了新的思路。
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。