本發(fā)明涉及沉管隧道，尤其涉及一種下穿防波堤的沉管隧道加固體系和一種下穿防波堤的沉管隧道加固體系的施工方法。

背景技術(shù)：

1、隨著交通設(shè)施發(fā)展越來越迅速，沉管隧道作為連接沿海城市群之間的重要交通紐帶，具有重大的社會效益和經(jīng)濟效益。然而在沉管隧道的建設(shè)過程中，通常會遇到各種各樣的工程實際問題，例如在某些隧道建設(shè)的過程中在近岸一側(cè)穿越了原有的防波堤結(jié)構(gòu)，此外，在某些隧道的中間的管節(jié)位置處有白云巖與板巖的地層突變段，表層地基層為粉黏土、填土、淤泥土等組成的復(fù)雜軟弱土層，其具有含水量高、壓縮性大、滲透性較差、強度低、工程特性差等顯著特征，存在較為嚴峻的地基沉降與不均勻沉降問題，因此當?shù)刭|(zhì)條件與上部工程情況復(fù)雜的條件下設(shè)計和施工沉管隧道時，較大其集中的上覆荷載條件將對沉管隧道造成嚴重破壞，導(dǎo)致重大損失。因此亟需開展軟弱下臥層條件下穿越防波堤等海洋結(jié)構(gòu)的海底沉管隧道的加固技術(shù)研究。

2、目前相關(guān)針對解決下穿防波堤的沉管隧道處理方法的實際工程較少，同時針對此類工況的加固技術(shù)研究極少，因此，在解決下穿防波堤的沉管隧道承載性能問題中，亟需尋找一種安全性高、施工簡便的方式。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的第一個目的在于提出一種下穿防波堤的沉管隧道加固體系，在不破壞原有防波堤功能的基礎(chǔ)上，能夠減小上部防波堤荷載及外部附加荷載對于沉管隧道的影響，減少不均勻上覆荷載引發(fā)的地基不均勻沉降的問題，降低沉管隧道內(nèi)力與變形，具有保護沉管隧道的作用，還能夠有效加強防波堤與地基土的連接，增強整體性，保證復(fù)修結(jié)構(gòu)的安全性，在工廠預(yù)制中具有安全性高、施工便捷、工期短、不影響通航、環(huán)境影響小等優(yōu)點。

2、本發(fā)明的第二個目的在于提出一種下穿防波堤的沉管隧道加固體系的施工方法。

3、為達到上述目的，本發(fā)明第一方面實施例提出了一種下穿防波堤的沉管隧道加固體系，包括第一基槽、第二基槽、預(yù)應(yīng)力高強度混凝土管樁、地下連續(xù)墻基礎(chǔ)、高壓旋噴樁、墊層、沉管隧道、鋼殼鋼筋混凝土傳力體系、防波堤基礎(chǔ)、防波堤加固層以及復(fù)修防波堤；第一基槽呈倒梯形，高壓旋噴樁豎直設(shè)置于第一基槽的底端下部，第二基槽呈矩形，開設(shè)在第一基槽的底端下部，預(yù)應(yīng)力高強度混凝土管樁豎直設(shè)置于第二基槽的底端下部，地下連續(xù)墻基礎(chǔ)設(shè)置在第二基槽內(nèi)，鋼殼鋼筋混凝土傳力體系設(shè)置在第一基槽內(nèi)，且布置在地下連續(xù)墻基礎(chǔ)之上，墊層鋪設(shè)在高壓旋噴樁之上，沉管隧道設(shè)置在墊層之上，防波堤基礎(chǔ)設(shè)置在鋼殼鋼筋混凝土傳力體系頂端上部，防波堤加固層設(shè)置在復(fù)修防波堤側(cè)面，防波堤加固層以及復(fù)修防波堤設(shè)置在防波堤基礎(chǔ)之上。

4、另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的下穿防波堤的沉管隧道加固體系還可以具有如下的附加技術(shù)特征：

5、根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，復(fù)修防波堤位于沉管隧道之上，縱向與沉管隧道預(yù)設(shè)角度穿越。

6、根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，預(yù)設(shè)角度的范圍為30～150°。

7、根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，地下連續(xù)墻基礎(chǔ)外部為第一回填層。

8、根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，沉管隧道外側(cè)與鋼殼鋼筋混凝土傳力體系內(nèi)壁之間的n字型區(qū)域為第一回填區(qū)域，鋼殼鋼筋混凝土傳力體系的兩側(cè)壁與第一基槽的兩側(cè)壁之間的區(qū)域為第二回填區(qū)域，第一回填區(qū)域與第二回填區(qū)域構(gòu)成第二回填層，第二回填層從上至下依次分布有壓實回填區(qū)和鎖固回填區(qū)。

9、根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，在防波堤基礎(chǔ)外側(cè)，且在第二回填層頂端上部的區(qū)域為第三回填層。

10、根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，防波堤加固層內(nèi)部設(shè)置有橫縱交錯的加固層橫向鋼筋以及加固層縱向鋼筋，防波堤加固層的沉箱結(jié)構(gòu)內(nèi)部布置有與加固層橫向鋼筋相匹配的沉箱結(jié)構(gòu)鋼筋，防波堤加固層和復(fù)修防波堤通過沉箱結(jié)構(gòu)鋼筋、加固層橫向鋼筋以及加固層縱向鋼筋固定。

11、根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，墊層設(shè)置有若干粗砂碎石平臺，相鄰兩個粗砂碎石平臺之間設(shè)置有壕溝。

12、根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，鋼殼鋼筋混凝土傳力體系包括頂板以及側(cè)板，側(cè)板頂部設(shè)置有凹臺，頂板架設(shè)在凹臺上。

13、根據(jù)本發(fā)明實施例的下穿防波堤的沉管隧道加固體系，包括第一基槽、第二基槽、預(yù)應(yīng)力高強度混凝土管樁、地下連續(xù)墻基礎(chǔ)、高壓旋噴樁、墊層、沉管隧道、鋼殼鋼筋混凝土傳力體系、防波堤基礎(chǔ)、防波堤加固層以及復(fù)修防波堤；第一基槽呈倒梯形，高壓旋噴樁豎直設(shè)置于第一基槽的底端下部，第二基槽呈矩形，開設(shè)在第一基槽的底端下部，預(yù)應(yīng)力高強度混凝土管樁豎直設(shè)置于第二基槽的底端下部，地下連續(xù)墻基礎(chǔ)設(shè)置在第二基槽內(nèi)，鋼殼鋼筋混凝土傳力體系設(shè)置在第一基槽內(nèi)，且布置在地下連續(xù)墻基礎(chǔ)之上，墊層鋪設(shè)在高壓旋噴樁之上，沉管隧道設(shè)置在墊層之上，防波堤基礎(chǔ)設(shè)置在鋼殼鋼筋混凝土傳力體系頂端上部，防波堤加固層設(shè)置在復(fù)修防波堤側(cè)面，防波堤加固層以及復(fù)修防波堤設(shè)置在防波堤基礎(chǔ)之上。由此，該加固體系在不破壞原有防波堤功能的基礎(chǔ)上，能夠減小上部防波堤荷載及外部附加荷載對于沉管隧道的影響，減少不均勻上覆荷載引發(fā)的地基不均勻沉降的問題，降低沉管隧道內(nèi)力與變形，具有保護沉管隧道的作用，還能夠有效加強防波堤與地基土的連接，增強整體性，保證復(fù)修結(jié)構(gòu)的安全性，在工廠預(yù)制中具有安全性高、施工便捷、工期短、不影響通航、環(huán)境影響小等優(yōu)點。

14、本發(fā)明的第二個目的在于提出一種下穿防波堤的沉管隧道加固體系的施工方法，該方法在不破壞原有防波堤功能的基礎(chǔ)上，能夠減小上部防波堤荷載及外部附加荷載對于沉管隧道的影響，減少不均勻上覆荷載引發(fā)的地基不均勻沉降的問題，降低沉管隧道內(nèi)力與變形，具有保護沉管隧道的作用，還能夠有效加強防波堤與地基土的連接，增強整體性，保證復(fù)修結(jié)構(gòu)的安全性，在工廠預(yù)制中具有安全性高、施工便捷、工期短、不影響通航、環(huán)境影響小等優(yōu)點。

15、為達到上述目的，本發(fā)明第二方面實施例提出了一種下穿防波堤的沉管隧道加固體系的施工方法，應(yīng)用于上述的下穿防波堤的沉管隧道加固體系，包括以下步驟：按照預(yù)設(shè)尺寸在工廠預(yù)制復(fù)建防波堤沉箱、沉管隧道的管節(jié)以及、鋼殼鋼筋混凝土傳力體系，預(yù)留復(fù)建防波堤加固層以及鋼殼鋼筋混凝土傳力體系的連接鋼筋，并完成沉管隧道的管節(jié)的出塢浮運之前的質(zhì)量檢查以及塢內(nèi)注水試驗；在原有防波堤位置進行施工前的放線準備，清理施工區(qū)域，并將沉管隧道影響區(qū)域的原有防波堤進行拆除，拆除完成以后去除施工區(qū)域表層淤泥并將海床進行整平，劃定高性能荷載傳遞體系區(qū)、基槽區(qū)、墊層區(qū)以及沉管隧道區(qū)；對海床面進行放坡，以形成第一基槽；其中，第一基槽開挖放坡比為1:1.8～1:3；在第一基槽底部施工沉管隧道下部的高壓旋噴樁；在第一基槽底部高性能荷載傳遞體系區(qū)打入鋼板樁，并開挖至預(yù)應(yīng)力高強度混凝土管樁頂面設(shè)計高度，完成平整工作后形成第二基槽；在第二基槽底部豎直地施工預(yù)應(yīng)力高強度混凝土管樁；布置預(yù)應(yīng)力高強度混凝土管樁上部的地下連續(xù)墻基礎(chǔ)，將預(yù)制完成的鋼殼鋼筋混凝土傳力體系側(cè)板吊放安裝至基礎(chǔ)頂面，并壓實回填至第一基槽底面高度，形成第一回填層；布置墊層，并將沉管隧道沉放至墊層結(jié)構(gòu)的表面并回填至鋼殼鋼筋混凝土傳力體系頂面位置，形成第二回填層；完成鋼殼鋼筋混凝土傳力體系頂板吊裝以及點半處結(jié)構(gòu)鋼筋的連接，并完成澆筑形成后澆帶，形成最后的高性能荷載傳遞體系區(qū)；在高性能荷載傳遞體系區(qū)上部施工復(fù)修防波堤的地基回填，形成第三回填層；在第三回填層表面布置防波堤基礎(chǔ)并進行防波堤沉箱的沉放，并完成防波堤加固層的施工。

16、根據(jù)本發(fā)明實施例的下穿防波堤的沉管隧道加固體系的施工方法，按照預(yù)設(shè)尺寸在工廠預(yù)制復(fù)建防波堤沉箱、沉管隧道的管節(jié)以及、鋼殼鋼筋混凝土傳力體系，預(yù)留復(fù)建防波堤加固層以及鋼殼鋼筋混凝土傳力體系的連接鋼筋，并完成沉管隧道的管節(jié)的出塢浮運之前的質(zhì)量檢查以及塢內(nèi)注水試驗；在原有防波堤位置進行施工前的放線準備，清理施工區(qū)域，并將沉管隧道影響區(qū)域的原有防波堤進行拆除，拆除完成以后去除施工區(qū)域表層淤泥并將海床進行整平，劃定高性能荷載傳遞體系區(qū)、基槽區(qū)、墊層區(qū)以及沉管隧道區(qū)；對海床面進行放坡，以形成第一基槽；其中，第一基槽開挖放坡比為1:1.8～1:3；在第一基槽底部施工沉管隧道下部的高壓旋噴樁；在第一基槽底部高性能荷載傳遞體系區(qū)打入鋼板樁，并開挖至預(yù)應(yīng)力高強度混凝土管樁頂面設(shè)計高度，完成平整工作后形成第二基槽；在第二基槽底部豎直地施工預(yù)應(yīng)力高強度混凝土管樁；布置預(yù)應(yīng)力高強度混凝土管樁上部的地下連續(xù)墻基礎(chǔ)，將預(yù)制完成的鋼殼鋼筋混凝土傳力體系側(cè)板吊放安裝至基礎(chǔ)頂面，并壓實回填至第一基槽底面高度，形成第一回填層；布置墊層，并將沉管隧道沉放至墊層結(jié)構(gòu)的表面并回填至鋼殼鋼筋混凝土傳力體系頂面位置，形成第二回填層；完成鋼殼鋼筋混凝土傳力體系頂板吊裝以及點半處結(jié)構(gòu)鋼筋的連接，并完成澆筑形成后澆帶，形成最后的高性能荷載傳遞體系區(qū)；在高性能荷載傳遞體系區(qū)上部施工復(fù)修防波堤的地基回填，形成第三回填層；在第三回填層表面布置防波堤基礎(chǔ)并進行防波堤沉箱的沉放，并完成防波堤加固層的施工。由此，該方法在不破壞原有防波堤功能的基礎(chǔ)上，能夠減小上部防波堤荷載及外部附加荷載對于沉管隧道的影響，減少不均勻上覆荷載引發(fā)的地基不均勻沉降的問題，降低沉管隧道內(nèi)力與變形，具有保護沉管隧道的作用，還能夠有效加強防波堤與地基土的連接，增強整體性，保證復(fù)修結(jié)構(gòu)的安全性，在工廠預(yù)制中具有安全性高、施工便捷、工期短、不影響通航、環(huán)境影響小等優(yōu)點。

17、本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。