沉管法施工技術(shù)學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1沉管法施工沉管法施工(sh gng)技術(shù)技術(shù)第一頁(yè)，共41頁(yè)。沉管法：在隧址附近修建的臨時(shí)干塢內(nèi)(或船廠船臺(tái))預(yù)制管段，用臨時(shí)隔墻封閉，然后浮運(yùn)到隧址規(guī)定位(dngwi)置，此時(shí)已于隧址處預(yù)先挖好水底基槽。待管段定位(dngwi)后灌水壓載下沉到設(shè)計(jì)位置，將此管段與相鄰管段水下連接，經(jīng)基礎(chǔ)處理并最后回填覆土即成為水底隧道。第1頁(yè)/共40頁(yè)第二頁(yè)，共41頁(yè)。第2頁(yè)/共40頁(yè)第三頁(yè)，共41頁(yè)。第3頁(yè)/共40頁(yè)第四頁(yè)，共41頁(yè)。沉管隧道(sudo)的組成第4頁(yè)/共40頁(yè)第五頁(yè)，共41頁(yè)。沉管隧道(sudo)的橫斷面結(jié)構(gòu)覆蓋層管段基礎(chǔ)(jch)基槽第5頁(yè)/共40頁(yè)第六頁(yè)，共41頁(yè)。10.2.1

2、 沉管隧道結(jié)構(gòu)(jigu)分類(lèi)按斷面形狀：圓形矩形等按建筑材料： 鋼殼混凝土 鋼筋混凝土按管段的制作(zhzu)方式：船臺(tái)型干圬型第6頁(yè)/共40頁(yè)第七頁(yè)，共41頁(yè)。n船臺(tái)型n1）造船廠船臺(tái)上預(yù)制鋼殼n2）滑行下水，水上懸浮狀態(tài)灌注混凝土n3）橫斷面一般為圓形、八角形、花籃形，多為圓形n優(yōu)點(diǎn)：n1）圓形，彎矩較??；水深大時(shí)，較經(jīng)濟(jì)n2）管段底面積小，基礎(chǔ)容易(rngy)處理n3）鋼外殼既是外模，又是防水層，同時(shí)保護(hù)內(nèi)側(cè)混凝土n缺點(diǎn)：n1）斷面空間不能充分利用；車(chē)道數(shù)少n2）隧道深度增加，基槽土方量增加n3）耗鋼量大，造價(jià)高，焊接質(zhì)量無(wú)法保證，沒(méi)完沒(méi)了的堵漏n4）鋼殼防銹問(wèn)題、防水問(wèn)題。第7頁(yè)/共

3、40頁(yè)第八頁(yè)，共41頁(yè)。第8頁(yè)/共40頁(yè)第九頁(yè)，共41頁(yè)。n干圬型n1）臨時(shí)干圬中制作鋼筋混凝土管段，外涂n 防水涂料n2）圬內(nèi)灌水，管段上??；拖運(yùn)到隧址陳設(shè)n3）斷面多為矩形n優(yōu)點(diǎn)：n1）管段在干船塢內(nèi)制造，不需鋼殼，節(jié)約鋼材n2）斷面大小不受限制n缺點(diǎn)：n1）必須在合適地點(diǎn)修建干船塢n2）需設(shè)置防水層，并加以保護(hù)，以保證防水性n3）混凝土工藝要求高，特別是水密性要求n4）底面積大，基礎(chǔ)處理(chl)麻煩第9頁(yè)/共40頁(yè)第十頁(yè)，共41頁(yè)。10.2.2 沉管隧道(sudo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)設(shè)計(jì)內(nèi)容主要有：總體幾何設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；通風(fēng)設(shè)計(jì)；照明設(shè)計(jì)；內(nèi)裝設(shè)計(jì)；給排水設(shè)計(jì)；供電設(shè)計(jì)；運(yùn)行管理(gunl

4、)設(shè)施設(shè)計(jì)等。第10頁(yè)/共40頁(yè)第十一頁(yè)，共41頁(yè)。（1）橫斷面的設(shè)計(jì)(shj)用干船塢制作的鋼筋混凝土管段，從施工的角度看，在應(yīng)力方面是不會(huì)有問(wèn)題的。決定橫斷面時(shí)，就是要注意對(duì)浮力的平衡。決定斷面尺寸時(shí)，一般都按采用平面框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算。n一般(ybn)管段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)橫斷方向的鋼殼斷面，一般決定于混凝土灌注時(shí)的應(yīng)力。隨著混凝土的灌注，吃水深度(shnd)增加，而水壓增大。設(shè)計(jì)斷面也隨之變化。因此，應(yīng)對(duì)每一施工階段的混凝土重量和水壓進(jìn)行應(yīng)力計(jì)算，而后按最危險(xiǎn)狀態(tài)，決定鋼殼斷面。第11頁(yè)/共40頁(yè)第十二頁(yè)，共41頁(yè)。（2）縱斷面的設(shè)計(jì)施工階段：主要計(jì)算(j sun)浮運(yùn)、沉設(shè)等階段時(shí)主要由施工

5、荷載引起的彎矩，浮運(yùn)管段越長(zhǎng)，所受彎矩越大。使用階段：彈性地基梁理論計(jì)算(j sun)縱向內(nèi)力鋼殼作為整體梁分析，保證縱向發(fā)生變形而橫截面方向無(wú)顯著變形，可利用橫柱和支柱增強(qiáng)截面的剛度（3）預(yù)應(yīng)力混凝土管段設(shè)計(jì)跨度較大(jio d)時(shí)，并且土、水壓力較大(jio d)時(shí)，采用管段頂、底及隔墻預(yù)應(yīng)力設(shè)計(jì)，改善管段結(jié)構(gòu)的抗裂性能。第12頁(yè)/共40頁(yè)第十三頁(yè)，共41頁(yè)。10.3.1 沉管法施工前期調(diào)查(dio ch)工作水力調(diào)查：流速、流向、密度(md)差異、潮汐、水位變化、 海浪和波浪影響、水質(zhì)情況地質(zhì)調(diào)查：地基承載力、水下障礙物、浚挖技術(shù)氣象調(diào)查：風(fēng)、溫度、能見(jiàn)度等地震調(diào)查：斷層位置、地震記錄、

6、土層性質(zhì)或成層狀態(tài)，特別注意液化問(wèn)題第13頁(yè)/共40頁(yè)第十四頁(yè)，共41頁(yè)。10.3.2 臨時(shí)干船塢的構(gòu)造(guzo)與施工（1）規(guī)模取決于管段節(jié)數(shù)、管段寬度(kund)與長(zhǎng)度、管段預(yù)制批量，同事考慮工期因素。小型干圬：分批制作瑞典Tingstad隧道（5節(jié)管段，長(zhǎng)93.5 m，80 m，寬30 m）：干圬3500 平米(pn m)（10035 m）大型干圬：一批制作日本東京港水底隧道（9節(jié)管段，長(zhǎng)115 m，寬37.4 m）：干圬81270 平米(pn m)（645126 m）（2）深度保證管段制作好后能順利浮運(yùn)出塢。第14頁(yè)/共40頁(yè)第十五頁(yè)，共41頁(yè)。（3）塢底與邊坡塢底20-30 cm無(wú)

7、筋混凝土或鋼筋混凝土（鋪砂礫或碎石(su sh)層）或1-2.5 m的黃砂；上覆20-30 cm砂礫或碎石(su sh)一般塢底強(qiáng)度不存在問(wèn)題邊坡需進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析可采用防滲墻及井點(diǎn)系統(tǒng)分批制作時(shí)，需分析干圬排水時(shí)邊坡的穩(wěn)定性第15頁(yè)/共40頁(yè)第十六頁(yè)，共41頁(yè)。（4）塢首、塢門(mén)一批制作時(shí)：一般不采用塢門(mén)，僅用土圍堰(wi yn)、鋼板樁圍堰(wi yn)；局部拆除圍堰(wi yn)，將管段拖運(yùn)出塢分批制作時(shí)：雙排鋼板樁圍堰(wi yn)；單排鋼板樁作塢門(mén)第16頁(yè)/共40頁(yè)第十七頁(yè)，共41頁(yè)。10.3.3 管段制作(zhzu)（1）施工縫、變形縫的控制縱向施工縫：豎墻下端30-50cm處橫向

8、施工縫：垂直縫（水密性難以保證）設(shè)置垂直于隧道(sudo)軸線方向的變形縫，以防止管段開(kāi)裂，長(zhǎng)短一般為15-20 m第17頁(yè)/共40頁(yè)第十八頁(yè)，共41頁(yè)。（2）底板地層不均勻沉降可能引起管段裂縫。一般在塢底沙層上鋪設(shè)一塊6mm厚的鋼板，與底板混凝土澆筑在一起，既防水，又防止外力對(duì)底板的破壞。或者用9-10cm的鋼筋(gngjn)混凝土板代替鋼板，并貼上防水膜。（3）側(cè)墻與頂板側(cè)墻外周可用鋼板（做外模板和側(cè)防水），應(yīng)確保焊接質(zhì)量。也可用防水膜，并做好防水膜保護(hù)。頂板上通常鋪設(shè)(p sh)防水膜，澆筑15-20cm厚的鋼筋混凝土保護(hù)層，一直包到側(cè)墻上部，并做成削角，避免被船錨鉤住。第18頁(yè)/共40

9、頁(yè)第十九頁(yè)，共41頁(yè)。n（4）臨時(shí)隔墻n設(shè)置于管段兩端50-100 cm處n木料、鋼材或鋼筋混凝土制成n設(shè)計(jì)時(shí)按最大靜水壓力考慮n封端墻上需設(shè)排水閥（下部(xi b)）、進(jìn)氣閥（上部）、人員出入孔n（5）壓載設(shè)備n石碴、礦碴或者水，多數(shù)用加載水箱n每只管段4只水箱，均勻布置于四角n水箱容量取決于干舷大小、下沉力、基礎(chǔ)壓重等n（6）預(yù)應(yīng)力張拉n管段預(yù)制完成后，在干船塢內(nèi)全部預(yù)應(yīng)力一次施加完畢。第19頁(yè)/共40頁(yè)第二十頁(yè)，共41頁(yè)。10.3.4 管段(un dun)浮運(yùn)管段制作完成后開(kāi)始向干船塢注水，檢查管段內(nèi)部漏水情況，一旦發(fā)現(xiàn)漏水，立即停止注水并修補(bǔ)。船塢內(nèi)水位接近干舷量時(shí)，向壓載水箱內(nèi)注水，

10、防止管段上浮。完全淹沒(méi)(ynm)后，排出水箱內(nèi)的水，使管段上浮。浮運(yùn)時(shí)干舷量一般取10-15cm左右。調(diào)整完后，打開(kāi)塢門(mén)，拽出管段。一般清晨托運(yùn)至隧址，以便沉設(shè)。提前12h做好水流與氣象條件預(yù)報(bào)工作，并提前2h復(fù)核。一般要求：風(fēng)力小于5-6級(jí)，能見(jiàn)度大于1000m，氣溫高于-30C，可進(jìn)行沉設(shè)作業(yè)。第20頁(yè)/共40頁(yè)第二十一頁(yè)，共41頁(yè)。寧波甬江沉管隧道(sudo)管段預(yù)制第21頁(yè)/共40頁(yè)第二十二頁(yè)，共41頁(yè)。干塢注水與管段檢漏(jin lu)調(diào)整第22頁(yè)/共40頁(yè)第二十三頁(yè)，共41頁(yè)。管段內(nèi)部(nib)檢漏第23頁(yè)/共40頁(yè)第二十四頁(yè)，共41頁(yè)。10.3.5 溝槽(u co)浚挖基槽斷面底

11、寬：大于管段寬度410cm深度：覆蓋層厚+管段高度+基礎(chǔ)處理所需超挖深度坡度：土層(t cn)條件、基槽留置時(shí)間、水流情況等第24頁(yè)/共40頁(yè)第二十五頁(yè)，共41頁(yè)。浚挖方式挖泥船選擇(xunz)吸揚(yáng)式挖泥船生產(chǎn)效率高；成本低；開(kāi)挖面平整度好抓揚(yáng)式挖泥船造價(jià)低；浚挖深度大；可開(kāi)挖硬土鏈斗式挖泥船生產(chǎn)效率高；成本低；能浚挖硬土；平整度好；占用水面大鏟揚(yáng)式挖泥船浚挖費(fèi)用高；占用水面小第25頁(yè)/共40頁(yè)第二十六頁(yè)，共41頁(yè)。耙吸式挖泥船絞吸式挖泥船第26頁(yè)/共40頁(yè)第二十七頁(yè)，共41頁(yè)。鏈斗式挖泥船抓斗式挖泥船第27頁(yè)/共40頁(yè)第二十八頁(yè)，共41頁(yè)。鏟斗式挖泥船第28頁(yè)/共40頁(yè)第二十九頁(yè)，共41頁(yè)。

12、10.3.6 管段(un dun)沉放影響因素：管段尺寸、地形(dxng)、水流條件、氣象條件、航運(yùn)條件管段下沉全過(guò)程一般需要24h。下沉作業(yè)分為初步下沉、靠攏(kolng)下沉與著地下沉3個(gè)步驟。初步下沉壓載至下沉力達(dá)50規(guī)定值后校正位置，之后再繼續(xù)壓載至下沉力達(dá)100規(guī)定值，然后20-50cm/min的速度下沉，直到管段底部離設(shè)計(jì)高程45m為止?？繑n下沉將管段向前節(jié)既設(shè)管段方向平移至距前節(jié)管段處，再將管段下沉到管段底部離設(shè)計(jì)高程左右，再次校正管段位置。著地下沉先將管段底降至距設(shè)計(jì)高程1020cm處，再將管段繼續(xù)前移至距既設(shè)管段2050cm處，校正位置后即開(kāi)始著地下沉。下沉速度緩慢，隨時(shí)校正

13、管段位置。第29頁(yè)/共40頁(yè)第三十頁(yè)，共41頁(yè)。管段下沉作業(yè)(zuy)步驟 第30頁(yè)/共40頁(yè)第三十一頁(yè)，共41頁(yè)。1-沉放管段;2-壓載水箱(shuxing);3-浮箱;4-定位塔;5-指揮室;6-吊索;7-定位索;8-既設(shè)管段;9-鼻式托座a)就位前; b)加載下沉; c)沉放定位 浮箱分吊法管段頂板上方用4只浮力10001500kN的方型浮箱直接吊起，吊索(dio su)起吊力作用于各浮箱中心，前后每組兩只浮箱用鋼桁架連接，并用4根錨索定位。起吊卷?yè)P(yáng)機(jī)與浮箱定位卷?yè)P(yáng)機(jī)均安放在浮箱頂部，管段本身則另用6根錨索定位，其定位卷?yè)P(yáng)機(jī)則安設(shè)在定位塔頂部。 第31頁(yè)/共40頁(yè)第三十二頁(yè)，共41頁(yè)。每

14、組船體由兩只鐵駁或兩組浮箱構(gòu)成，將每組鋼梁(杠棒)兩頭擔(dān)在兩只船體上構(gòu)成一個(gè)船組，再將先后兩個(gè)船組用鋼桁架梁連接(linji)成整體船組(前后兩個(gè)船組也可不用鋼桁架梁連接(linji)。船組與管段各用6根錨索定位(均為四邊錨與前后錨)，所有定位卷?yè)P(yáng)機(jī)均安設(shè)在船體上，起吊卷?yè)P(yáng)機(jī)安設(shè)在“杠棒”上，吊索的吊力通過(guò)“杠棒”傳到船體上。 1-沉管;2-鐵駁;3-船組定位(dngwi)索;4-沉管定位(dngwi)索;5-杠棒;6-連接梁;7-定位(dngwi)塔第32頁(yè)/共40頁(yè)第三十三頁(yè)，共41頁(yè)。10.3.7 水下(shu xi)連接第33頁(yè)/共40頁(yè)第三十四頁(yè)，共41頁(yè)。水力壓接的步驟(bzhu)：1）對(duì)位；2）拉合；3）壓接第34頁(yè)/共40頁(yè)第三十五頁(yè)，共41頁(yè)。10.3.8 基礎(chǔ)(jch)施工第35頁(yè)/共40頁(yè)第三十六頁(yè)，共41頁(yè)。第36頁(yè)/共40頁(yè)第三十七頁(yè)，共41頁(yè)。第37頁(yè)/共40頁(yè)第三十八頁(yè)，共41頁(yè)。第38頁(yè)/共40頁(yè)第三十九頁(yè)，共41頁(yè)。沉管法的主要(zhyo)缺點(diǎn)：p需要一個(gè)占用較大場(chǎng)地的干塢；p基槽開(kāi)挖數(shù)量較大且需進(jìn)行清淤，對(duì)航運(yùn)和市區(qū)環(huán)境的影響較大，另外，河、海床地形地貌復(fù)雜的情況下，增加施工難度和造價(jià)；p管節(jié)浮運(yùn)、沉放作用需考慮水文、氣象條件等的影響；p管段底面和基礎(chǔ)的施工方法不妥時(shí)，會(huì)造成沉陷和不均勻(jnyn)沉降第39頁(yè)/共40頁(yè)第四十頁(yè)，