[发明专利]一种钢筋混凝土内埋管自重可调沉管及设计、施工方法

说明书

本发明公开了钢筋混凝土内埋管自重可调沉管及设计、施工方法，本发明应用于沉管隧道技术领域，沉管结构包括沉管结构本体，及设在沉管结构本体内的管道，管道用于向沉管结构本体内灌注压载流体，设计方法包括B1、选择管道的组数量，确定调节沉管结构的重量范围；B2、选择压载流体，确定调节沉管结构的重量范围；B3、通过所选择组的管道向沉管结构本体内灌注压载流体，调节沉管结构的自重，施工方法包括S1‑S3浇筑成型沉管结构，S4‑S7通航和安装施工；本发明可调节沉管结构内的自重，自主调节沉管结构的吃水深度，通航方便，降低了对通航水深的要求，降低对基槽深度的要求，也降低了沉管隧道的施工难度，施工更加方便。

技术领域

本发明涉及沉管隧道技术领域，特别涉及一种钢筋混凝土内埋管自重可调沉管及设计、施工方法。

背景技术

沉管结构断面在满足通车使用功能外的二条主要原则：

一丶安装时，为了适应沉管下沉、对接所使用的船舶性能，要求自重与浮力基本接近，这对砼的容重要求太过苛刻，目前的沉管设计为了满足安装要求而非使用功能要求，对沉管断面(在沉管高度)进行调整，迫使其自重与外形体积(浮力)达到平衡的临界状态。

二丶安装后，为满足沉管在水流、地震等多种工况作用下，沉管管节自身需具备10％左右的抗浮系数满足通车使用阶段的安全性要求，目前国内、外沉管均采用在沉管底板上浇筑厚度为1m左右的素砼压载，这部份底板厚度未能参与结构受力计算。

目前钢筋混凝土沉管箱型结构采取的实芯顶、底板及侧墙设计，主要存在以下问题：

1、实芯墙、板沉管结构，自重大，沉管吃水深度通常达到9m左右，在城市用地稀缺的情况下，既不能在工程所在地就近预制，受内河通航水深(通常在4～6m)的限制又不能在异地固定工厂内预制，带来联通江河两岸对沉管隧道的选择限制。

2、将压载素混凝土设在沉管底板上，该素混凝土厚度通常达1m左右，占用了沉管管节内的净空高度，为满足通车、通风要求，带来沉管设计高度的增加，为满足未来沉管顶的覆盖层厚度及通航水深要求，势必带来安放沉管基槽深度的增加，用于沉管基槽处于基岩内的项目，施工不便，难度增加，而克服施工难度，将严重影响施工费用和施工工期。

3、各地区混凝土地材(砂、石密度及级配差异)不同，各工程中的沉管使用阶段的顶部覆土厚度差异导致沉管内力带来的结构配筋不同，严重影响到沉管断面的设计，使得每条沉管隧道的结构断面难于统一，造成预制沉管管节的大型钢结构模板不通用，结构化设计难以优化。

4、为了控制项目总体成本，在沉管自重与浮力平衡的前提下，对沉管外形尺寸应控制尽可能小，而目前的采取实芯墙、板钢筋混凝土沉管结构的混凝土钢筋用量很大。

除了上述问题，目前还存在沉管结构的外墙厚度大，不利于砼控裂，对基槽也有一定要求的问题，而基槽有的较难施工，如遇到花岗岩需要凿掉时，会花费大量的人力物力和时间，等等。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述钢筋混凝土沉管高度较高、结构自重大，结构设计也难以优化，自重调节困难，导致通航和安装的施工难度较大的不足，提供一种钢筋混凝土内埋管自重可调沉管及设计、施工方法，可调节沉管结构内的自重，从而降低对通航水深的要求，通航方便，降低对基槽深度的要求，也降低了沉管隧道的施工难度，施工更加方便。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种钢筋混凝土内埋管自重可调沉管，其包括沉管结构本体，及设在沉管结构本体内的管道，管道用于向沉管结构本体内灌注压载流体；压载流体为向沉管结构内灌注的能够改变沉管结构重量，有效调节沉管结构自重的、具有压载作用的流体，压载流体包括混凝土、沙水混合流体、水等，也包括流动状态下的颗粒状固体，如将砂石作为压载流体。