項目五： 隧道其他施工方法

1、教學學時：2學時第六章 隧道其他施工方法本章重點：1. 全斷面掘進機的施工特點和適用范圍；2沉管管段沉放作業(yè)的過程；3盾構(gòu)法施工中，對地表沉降的控制。本章難點：掘進機、沉管、盾構(gòu)施工過程。 解決辦法：通過觀看教學錄象，使學生了解掘進機、沉管、盾構(gòu)施工過程。第一節(jié) 全斷面掘進機法施工一、 概 述 隧道掘進機法是用掘進機切削破巖，開鑿巖石的施工方法，始于本世紀30年代。隨著掘進機技術(shù)的迅速發(fā)展和機械性能的日益完善，隧道掘進機施工得到了很快發(fā)展。掘進機施工有著與鉆爆法施工不可比擬的優(yōu)點。在世界科技飛速發(fā)展的今天，更使掘進機有了廣闊的使用條件。雖然鉆爆法仍是當前山嶺隧道施工的最普遍的方法，而且掘進機也

2、不能取代鉆爆法施工，但用掘進機施工的隧道數(shù)量不斷上升。（一）施工特點 與鉆爆法開挖隧道施工過程相比，使用掘進機開挖隧道的特點在于施工過程是連續(xù)的，具有隧道工程“工廠化”的特點。 經(jīng)過近一個世紀的努力，隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，特別是近幾十年來，掘進機不僅能在巖石整體性及磨蝕性強的條件下工作，也能在穩(wěn)定條件差的地層中施工，從而被許多隧道作為主要施工方案進行比選。 鉆爆法施工和掘進機法施工有著不同的適用范圍和優(yōu)劣。鉆爆法施工適用范圍廣，不受隧道斷面尺寸和形狀的限制；對各類圍巖均能適用，當?shù)刭|(zhì)條件變化時，施工工藝可機動靈活隨之變化；施工設(shè)備的組裝和工地之間的轉(zhuǎn)移簡單方便，重復(fù)利用率高；多年來已積累了豐富寶

3、貴的施工經(jīng)驗，形成了科學完整的工藝，這些是人們普遍認同的優(yōu)勢。但它同時也存在施工工序多，施工過程中各工序干擾大，開挖速度低、超(欠)挖嚴重，爆破時對地層擾動大，施工安全性差，作業(yè)場所環(huán)境惡劣、工人勞動強度大等難以克服的缺點。此外由于開挖速度低，在較長隧道施工時，往往需要采用輔助坑道來增加開挖工作面，從而增加了工程造價。 采用掘進機施工具有快速、連續(xù)作業(yè)、機械化程度高、安全、勞動強度小、對地層擾動小、襯砌支護質(zhì)量好、通風條件好、減少輔助工程等優(yōu)點。但它也有對地質(zhì)條件的依賴性大，設(shè)備的型號一旦決定，開挖斷面尺寸不可改變；一次性投資大等劣勢。（二）掘進機類型 山嶺隧道掘進機分為全斷面和懸臂式兩大類。

4、全斷面掘進機(Tunnel Boring Machine簡稱TBM)又分開敞式和護盾式兩類。目前使用的主要是全斷面掘進機，懸臂式掘進機尚處在發(fā)展的初期階段。 開敞式和護盾式掘進機的區(qū)別在于開敞式掘進機在開挖中依靠撐于巖壁上的水平支撐提供設(shè)備推力和扭矩的支撐反力，開挖后的圍巖暴露于機械四周。而護盾掘進機則可在掘進中利用尾部已安裝的襯砌管片作為推進的支撐，圍巖由于有護盾防護，在護盾長度的范圍內(nèi)，不暴露。 一般而言，開敞式掘進機適合于硬巖隧道的開挖。開敞式掘進機有兩種型式：單支撐和雙支撐。 單水平支撐掘進機如圖6-1-1所示。它的主梁和大刀盤支架是掘進機的構(gòu)架，為所有的其他構(gòu)件提供安裝支點。大刀盤支

5、架的前部安裝主軸承和大內(nèi)齒圈，它的四周安裝了刀盤護盾，利用可調(diào)式頂盾、側(cè)盾和下支撐保持與開挖洞面的浮動支承，從而保證了大刀盤的穩(wěn)定。主梁上安裝推力千斤頂和支撐系統(tǒng)。由于采用了一對水平支撐，因此它在掘進過程中，方向的調(diào)整是隨時進行的，掘進的軌跡是曲線。單支撐式掘進機主軸承多為三軸承組合，驅(qū)動裝置直接安裝在刀盤的后部，故機頭較重，刀盤護盾較長。 圖6-1-1 單水平支撐掘進機示意圖1-刀盤；2-拱頂護盾；3-驅(qū)動組件；4-主梁；5-出碴輸送機；6-后下支撐；7-撐靴；8-推進千斤頂；9-側(cè)護盾；10-下支撐；11-刀盤支撐雙水平支撐掘進機如圖6-1-2所示。在主機架中間有兩對水平支撐，它可以沿著鑲

6、著銅滑板的主機架前后移動。主機架的前端與大刀盤、軸承、大內(nèi)齒圈相連接，后端與后下支撐連接，推進千斤頂借助水平支撐推動主機架及大刀盤向前，布置在水平支撐后部的驅(qū)動裝置通過傳動軸將扭矩傳到大刀盤。在掘進中由兩對水平支撐撐緊洞壁，因此掘進方向一經(jīng)定位，只能沿著直線掘進，只有在重新定位時，才能調(diào)整方向，所以掘進機軌跡是折線。德國維爾特公司制造的掘進機屬此類型。圖6-1-2 雙水平支撐掘進機示意圖1- 刀盤；2-頂護盾；3-軸承外殼；4、5-水平支撐(前、后)；6-齒輪箱；7-出碴輸送機；8-驅(qū)動電機；9-星形變速箱；10-后下支撐；11-扭矩筒；12-推進千斤頂；13-主機架；14-仰拱刮板(前下支撐

7、) 開敞式掘進機結(jié)合工程實踐中取得的豐富經(jīng)驗，仍在不斷改進和發(fā)展。例如，雙水平支撐，有的改為X型支撐，也有將大刀盤三軸承組合形改為前后兩組軸承的簡支型。護盾式掘進機適用于軟巖。護盾式掘進機也有兩種型式：單護盾和雙護盾。 單護盾掘進機適用于軟巖地層以及自穩(wěn)時間相對較短，地質(zhì)條件較差的地層如圖6-1-3。圖6-1-3 單護盾掘進機示意圖1- 刀盤；2-護盾；3-驅(qū)動組件；4-推進千斤頂；5-管片安裝器；6-超前鉆機；7-出碴輸送機；8-拼裝好的管片；9-提升機；10-鉸接千斤頂；11-主軸承、大齒圖；12-刀盤支撐例如在瑞士巴塞爾市的ADLER隧道，使用一臺直徑12.58m的單護盾掘進機完成了5k

8、m的軟巖開挖。單護盾掘進機在掘進和安裝襯砌管片時，是依次順序進行的，即不能同時作業(yè)。掘進中，它依靠后部的推進千斤頂頂推已安裝好的襯砌管片如圖6-1-4得以向前掘進，掘進停止后，利用管片安裝機將分成若干塊的一環(huán)管片安裝到隧道上。圖6-1-4全周預(yù)制鋼筋混凝土管片襯砌示意圖雙護盾掘進機如圖6-1-5在軟巖及硬巖中都可以使用。當它在自穩(wěn)條件不良的地層中施工時，其優(yōu)越性更突出。它與單護盾掘進機的區(qū)別在于增加了一個護盾。在硬巖中施工時利用水平支撐，支撐洞壁傳遞反力，所以它既可利用尾部的推力千斤頂頂推尾部安裝好的襯砌管片推進，也可以在利用水平支撐進行開挖時，同時安裝襯砌管片，因此雙護盾掘進機使開挖和安裝襯

9、砌管片的停機換步時間大大縮短。在我國甘肅引大入秦工程中的30A號水工隧道使用一臺直徑5.5m雙護盾掘進機完成了11.6km的開挖，最高月開挖突破了1000m。 圖6-1-5 雙護盾掘進機示意圖1-刀盤；2-前護盾；3-驅(qū)動組件；4-推進油缸；5-鉸接油缸；6-撐靴護盾；7-尾護盾； 8-出碴輸送機；9-拼裝好的管片；10-管片安裝機；11-輔助推進靴12-撐靴；13-伸縮護盾；14-主軸承大齒圈；15-刀盤支撐 二、 掘 進 （一）破巖機理掘進機切削破碎巖石的機理是：它在掘進時盤形刀沿巖石開挖面滾動，同時通過大刀盤均勻地在每個盤形刀上對巖面施加壓力，形成滾動擠壓切削而實現(xiàn)破巖。大刀盤每轉(zhuǎn)動一圈

10、，將貫入巖面一定深度，在盤形刀刀刃與巖石接觸處，巖石被擠壓成粉末，從這個區(qū)域開始，裂縫向相鄰的切割槽擴展，進而形成片狀石碴。圖6-1-6顯示了掘進機切削巖石的機理。圖6-1-6 掘進機切削巖石機理示意圖 不同的巖石需要不同的盤形刀壓入巖石的最低壓強值，才能達到較理想的貫入深度。而貫入深度，在堅硬和裂隙很少的巖石中，一般為2.53.5mm/轉(zhuǎn)，在中等堅硬和裂隙較多的巖石中，一般為59mm轉(zhuǎn)。 單個盤形刀如圖6-1-7所示的使用壽命，與軸承使用壽命、刀圈材質(zhì)和加工質(zhì)量、以及它在大刀盤上的位置有關(guān)。目前刀圈的形狀已趨于常斷面型，其優(yōu)點是刀圈尖端寬度在磨損后仍保持不變，因此既使它承受的荷載有變化，也能

11、保證它具有良好的貫入速度，從而提高了切割速度并降低刀具的消耗。 圖6-1-7 正滾刀示意圖1- 刀軸；2-隔圈；3-刀體；4-刀圈；5-擋圈；6-軸承外圈；7-軸承內(nèi)圈及滾柱；8-滑動密封；9-緊固螺釘應(yīng)該強調(diào)指出，對掘進機施工不僅要注意巖石的抗壓強度，還應(yīng)注意巖石的磨蝕性以及巖體的裂隙程度，當巖體節(jié)理裂隙面間距越大時，切割也就越困難。關(guān)于裂隙度與盤形刀的磨損規(guī)律，我國尚無研究成果，通過秦嶺隧道的施工，將會總結(jié)出一些規(guī)律。（二）施工管理 采用掘進機開挖隧道，實現(xiàn)了隧道施工的工廠化，這是一個大的管理系統(tǒng)工程。提高施工現(xiàn)場管理和設(shè)備管理水平，是提高掘進機施工效率和效益的基礎(chǔ)。 從圖6-1-8可知，

12、使用同一型號的掘進機，在相同地質(zhì)條件下，由于管理的原因而造成不同的凈掘進時間。例如材料供應(yīng)不及時，就有可能造成仰拱塊不能及時鋪設(shè)，延誤軌道的延伸，進而影響到掘進機下一個循環(huán)的進行。任何設(shè)備的故障都會直接影響到掘進機的運行。施工現(xiàn)場I 施工現(xiàn)場圖6-1-8 時間/利用率一分析圖 提高設(shè)備完好率是保證提高凈掘進時間的基礎(chǔ)。強化維修保養(yǎng)，每班、每日、每周都必須進行預(yù)防性維修和某些部件的修理是必須的，只有堅持做好預(yù)防性維修才能保證掘進機利用率。加強掘進機的管理，必須注意對刀具的管理，這是因為刀具消耗占據(jù)隧道開挖成本的很大部分。圖6-1-9顯示了刀具磨損及更換條件。 圖6-1-9 刀具磨耗更換示意圖 對

13、隧道的控制測量和施工測量有提高精度等級要求，因為圓形斷面一旦形成，很難再調(diào)整中線和標高。 對電力供應(yīng)的要求要比鉆爆法要高得多，因此必須建立專門的電力供應(yīng)機構(gòu)，確保供電質(zhì)量。多次停電，電壓不穩(wěn)，電壓降太大等，都會影響工作。三、襯砌施工 用掘進機施工的隧道，其襯砌結(jié)構(gòu)一般是由臨時或初期支護和二次襯砌組成。臨時或初期支護是隧道開挖中保證掘進期圍巖穩(wěn)定和掘進機順利掘進所不可缺少的。采用掘進機施工，由于開挖工作面被掘進機主體充塞，對圍巖很難進行直接觀察和判斷，而且造成進行支護的位置相對開挖面滯后一段距離。因此不同型式的掘進機，也要求采用不同的支護型式。一般在充分進行地質(zhì)勘探后，在隧道設(shè)計時，就應(yīng)確定基本

14、支護型式。例如引水隧道，為保證輸水的可靠性，要求支護對圍巖有密封性，所以大都采用護盾式掘進機進行管片襯砌的結(jié)構(gòu)型式；而對于一般公路、鐵路隧道，除進行臨時支護外，視地質(zhì)情況采用二次噴射混凝土或二次模筑混凝土做為永久襯砌。（一）管片式襯砌 使用護盾掘進機時，一般采用圓形全周管片式襯砌。其優(yōu)點是：適合軟弱圍巖，特別是當圍巖允許承載力很低，撐靴不能支撐巖面時，可利用尾部推力千斤頂，頂推已安裝的管片獲得推進反力；當撐靴可以支撐巖面時，雙護盾掘進機可以使掘進和換步同時進行，提高了循環(huán)速度；利用管片安裝機安裝管片速度快、支護效果好，安全性強，但是它的造價高。為了防水的需要，每片之間要安裝止水條，并需在管片外

15、圓和洞壁間隙需壓入豆石和注漿。 （二）二次模筑混凝土使用開敞式掘進機，一般是隨開挖先施作臨時支護，然后進行二次模筑混凝土永久性襯砌如圖6-1-10所示。這是為了保證掘進機的高速度掘進，而不可能使開挖作業(yè)與模筑混凝土襯砌作業(yè)同時進行。此外，在機械上部進行襯砌作業(yè)，會給掘進機設(shè)備帶來嚴重的混凝土污染，因此只在刀盤后部進行必要的臨時支護，如錨桿、噴射混凝土、架鋼拱架。圖6-1-10 模筑混凝土襯砌 二次混凝土襯砌，根據(jù)地質(zhì)條件也有用噴射混凝土做為永久襯砌的，如瑞士弗爾艾那鐵路單線隧道，就是采用二次噴射混凝土作為永久襯砌的，在噴射混凝土中設(shè)鋼網(wǎng)，加入了鋼釬維。多數(shù)隧道往往采取二次模筑混凝土襯砌，使用穿

16、行式模板臺車，進行永久襯砌的灌注。根據(jù)設(shè)計的斷面形狀，制造模板臺車，這與鉆爆法施工一致。值得注 意的是二次襯砌完成后，掘進機在完成掘進任務(wù)后，不可能從原路退出，只有在完成開挖位置進行擴大洞室，在隧道內(nèi)進行拆卸掘進機部分機件(如大刀盤的解體)，才有可能退出。如果用一臺掘進機從進口一直掘進到出口時，則不會發(fā)生洞內(nèi)拆卸問題。四、不良地質(zhì)地段施工 一般而言，掘進機特別是開敞式掘進機施工，最好用于地質(zhì)條件較好的隧道。如果地質(zhì)條件太差，需要過多的輔助作業(yè)來保證掘進機施工，就不能發(fā)揮掘進機速度快、效率高的優(yōu)勢。同時，輔助作業(yè)的施作也受掘進機的充塞影響而困難，造成費用過高、延長工期，因而也就沒有必要使用掘進機

17、施工了。 但任何一座隧道，不可能不出現(xiàn)一些局部地質(zhì)較差地段，因此掘進機必須具備通過不良地質(zhì)的能力。為了滿足不良地質(zhì)的要求，掘進機可以安裝一些輔助設(shè)備進行特殊功能作業(yè)。加裝的地質(zhì)超前鉆機安裝在主機頂部，大刀盤后部的平臺上，它在主機停機時進行掌子面前30m的超前鉆孔，以預(yù)報前方地質(zhì)情況，為掘進提供可靠信息。超前鉆機還具備注漿和安裝管棚的功能，以對圍巖進行預(yù)先加固，使掘進機具備自我加固前方不良地質(zhì)地段的能力和自我通過能力如圖6-1-11所示。圖6-1-11 從TBM機內(nèi)進行的超前支護示意圖 緊靠刀盤的后部安裝有鋼拱環(huán)安裝器，利用工字鋼拱環(huán)形成支護結(jié)構(gòu)，這種方法的優(yōu)點是材料便宜，加工容易，安裝速度快，

18、支護效果及時。鋼拱環(huán)的間距要與掘進機的行程距離一致或成倍數(shù)關(guān)系，在預(yù)制仰拱塊上要留有安放拱環(huán)的溝槽。 掘進機上有前后兩排共4臺錨桿鉆機，以滿足對圍巖進行錨桿支護作業(yè)的需要。在掘進的同時，錨桿作業(yè)應(yīng)能同時進行。 在掘進機施工中也會發(fā)生一些意外的較大事故。如開挖面大規(guī)模坍方造成機件被埋，洞壁圍巖變形卡住機體，突發(fā)的大量涌水淹沒機體和工作面擠出迫使機體后移等。造成這些事故的主要原因是事先地質(zhì)勘察不明，施工地質(zhì)預(yù)報不及時。因此而停工處理的時間和費用都很高，要引起特別注意和避免。處理方法主要是將掘進機后退，人工到掌子面用不同方法進行加固處理，以便讓掘進機順利通過。最根本的，仍然是作好地質(zhì)勘察和施工地質(zhì)超

19、前預(yù)報工作。在國外，曾有掘進機通過堆積大塊砂卵石層地層時，施工失敗的報道。在國內(nèi)，貴州天生橋電站水工隧洞因突然發(fā)現(xiàn)大型溶洞而使掘進機無法工作。因此相當一部分人認為，在大塊卵石層和溶洞群這種特殊地質(zhì)情況下，不宜用掘進機施工。遇有膨脹性很高的膨脹巖土時，由于圍巖變形值很大，必須采取有效措施，才能保證順利施工。在瓦斯地層中修建隧道，鉆爆法已有了一套較為安全成熟的規(guī)則，但在掘進機施工中，則報道不多。第二節(jié) 沉管法施工一、 概述沉管法又稱沉埋法，是修筑水底隧道的主要方法。沉管施工時，先在隧址附近修建的臨時干塢內(nèi)（或利用船廠的船臺）預(yù)制管段，預(yù)制的管段采用臨時隔墻封閉，然后將此管段浮運到隧址的規(guī)定位置，此

20、時已于隧址處預(yù)先挖好的一個水底基槽。待管段定位后，向管段內(nèi)灌水、壓載，使其下沉到設(shè)計位置，將此管段與相鄰管段在水下連接，并經(jīng)基礎(chǔ)處理，最后回填覆土，即成為水底隧道。沉管法修筑隧道的施工特點 1對地質(zhì)水文條件適應(yīng)能力強 由于沉埋法在隧址的基槽開挖較淺，基槽開挖和基礎(chǔ)處理的施工技術(shù)比較簡單，而且沉管受到水浮力，作用于地基的荷載較小，因而對各種地質(zhì)條件適應(yīng)能力較強。由于管段采用先預(yù)制再浮運后沉放的方法施工，避免了難度很大的水下作業(yè)，故可在深水中施工，而且對于潮差和流速的適應(yīng)能力也強。例如美國舊金山海灣地鐵隧道的水面至管段基底深達40.5m，比利時安特衛(wèi)普斯爾德隧道處水流速度達3ms。 2可淺埋，與兩

21、岸道路銜接容易 由于沉管隧道可淺埋，與埋深較大的盾構(gòu)隧道相比，沉管隧道路面標高可抬高，這樣，與岸上道路很容易銜接，無需做較長的引道，線型也較好。 3沉管隧道的防水性能好 由于每節(jié)預(yù)制管段很長，一般約100m左右(而盾構(gòu)隧道預(yù)制管片環(huán)寬僅為1m左右)。因而沉管隧道的管段接縫數(shù)量很少，管段漏水的機會與盾構(gòu)管片相比成百倍的減少。而且沉管接頭采用水力壓接法后，可達到滴水不漏的程度，這一特點對水底隧道的營運至關(guān)重要。 4沉埋法施工工期短 由于每節(jié)預(yù)制管段很長，一條沉管隧道只用幾節(jié)預(yù)制管段就可完成(廣州珠江隧道只用5節(jié)預(yù)制管段，每節(jié)長22120m不等)，而且管段預(yù)制和基槽開挖可同時進行，管段浮運沉放也較快

22、，這就使沉管隧道的施工工期與其它施工方法相比要短得多。特別是管段預(yù)制不在隧址，使隧址受施工干擾的時間相對較短，這對于在運輸繁忙的航道上建設(shè)水底隧道十分重要。 5沉管隧道造價低 由于沉管隧道水底挖基槽的土方數(shù)量少，而且比地下挖土單價低，管段預(yù)制整體制作與盾構(gòu)隧道管片預(yù)制相比所需費用也低。管段接縫少，接縫處理費用低。因此沉管隧道與盾構(gòu)隧道相比，每延米的單價低。而且由于沉管隧道可淺埋，隧道全長相對埋深大的盾構(gòu)隧道要短得多，這樣工程總造價可大幅度降低，能節(jié)省大量建設(shè)資金。 6施工條件好 沉管隧道施工時，不論預(yù)制管段還是浮運沉放管段等主要工序大部分在水上進行，水下作業(yè)極少，除了少數(shù)潛水工作外，工人們都在

23、水上操作，也無需氣壓作業(yè)，因此施工條件好，施工較為安全。 7沉管隧道可做成大斷面多車道結(jié)構(gòu) 由于采用先預(yù)制后浮運沉放的施工方法，故可將隧道橫向尺寸做大，一個隧道橫斷面可同時容納48個車道，而盾構(gòu)隧道施工時受盾構(gòu)尺寸的影響不可能將隧道橫斷面做得很大，一般為雙車道。沉管隧道一般由敞開段、暗埋段、岸邊豎井及沉埋段等到部分所組成，如圖6-2-1所示。 圖6-2-1沉管隧道縱斷面在沉埋段兩端，通常設(shè)置豎井作為沉埋段的起訖點，豎井是沉埋隧道的重要組成部分，它可作為通風、供電、排水、運料及監(jiān)控等的通道。應(yīng)根據(jù)兩河岸的地形、地物及地質(zhì)條件，也可將沉埋段與暗埋段直接連接而不設(shè)豎井。深埋管段按斷面形式可分為圓形和

24、矩形兩大類。一般來講，采用矩形管段比圓形管段經(jīng)濟，且適合于多車道的公路隧道，故成為最常用的斷面形式。二、預(yù)制管段（一）鋼筋混凝土管段制作在鋼筋混凝土管段制作中，最重要的是保證管段預(yù)制完成后在水中浮運時能有合適的干舷浮運，沉埋于江底基槽中使用時，不產(chǎn)生管壁滲漏。因此，在灌筑管段混凝土時，要求保證管段混凝土的勻質(zhì)性和水密性。管段混凝土的勻質(zhì)性是指管段板、壁的厚度均勻、混凝土密實度均勻。由于矩形管段在浮運時的干舷露出水面的高度只有1015cm，僅占管段全高的1.2%2%左右，如果管段容重變化幅度稍大，超過1%以上，管段常會浮不起來。此外，如果管段各部位板厚的局部偏差較大，或管段各部位混凝土密度不均勻

25、，管段就會側(cè)傾，干舷的浮運就無法保證了。因此，在管段制作時必須經(jīng)常檢查管段尺寸，嚴格控制混凝土密實度與勻質(zhì)性。為使管段尺寸準確無誤，外表平整，可選用剛度大、精度高、可微動高速的大型滑動內(nèi)、外模板臺車，灌筑管段混凝土。在灌筑混凝土全過程中，一定要嚴格控制模板的變形與走動，模板制作與安裝要達到以毫米計的精度。另外必須實行嚴格的密實度管理，每班八小時內(nèi)應(yīng)取一定數(shù)量的混凝土試件，通過測試試件來控制混凝土的密實度變化，以達到： 式中： 混凝土試件密實度；混凝土試件的平均密實度為確保管段的水密性，混凝土的防裂問題也非常突出?；炷灵_裂是“通病”，但人為可以采取特殊的技術(shù)措施控制裂縫的寬度限值。鋼筋混凝土管

26、段的防裂、防水措施有四種：管段自身防水、管段外側(cè)防水和施工接縫防水及采用預(yù)應(yīng)力提高抗裂性能。1管段結(jié)構(gòu)物自身防水能力的提高一方面采用防水混凝土灌筑管段，其抗?jié)B標號應(yīng)根據(jù)最大水深與管段邊墻厚度所決定的水壓力梯度值來選用；另一方面要防止管段混凝土由于溫差和干縮造成的裂縫。施工中采用以下防止管段裂縫的措施：（1）控制節(jié)段長度將每片預(yù)制管段分成幾個節(jié)段施工，每個節(jié)段長度宜為1520m。（2）控制混凝土內(nèi)外的溫差采用隔熱性能良好的木模板，推遲拆模時間，加強養(yǎng)護工作。（3）降低混凝土灌筑溫度采用低水化熱的礦碴水泥等品種，降低水灰比，減少水泥用量（如摻用粉煤灰）；夏天摻冰水拌和混凝土，選擇氣溫較低的夜間或陰

27、天灌筑混凝土等措施。（4）減少施工縫兩側(cè)混凝土溫差在灌筑邊墻混凝土時，在離底板3m范圍內(nèi)的邊墻中設(shè)置蛇形冷卻水管，降低邊墻混凝土溫度，使先澆筑的底板混凝土與后澆筑邊墻混凝土溫差減小。2管段結(jié)構(gòu)外側(cè)防水外側(cè)防水層必須滿足以下要求：不透水性、耐久、耐壓、耐腐蝕性好，不必修補，并能適應(yīng)管段的溫度變化而延伸與收縮，便于施工，較經(jīng)濟等。外側(cè)防水的技術(shù)措施如下 ：（1）采用鋼殼、鋼板防水圓形管段，采用鋼殼（厚12mm）作模板兼作永久性防水層，但采用鋼殼防水耗鋼量大，焊縫防水的可靠性低，并且鋼材防銹問題不易解決。矩形管段采用在管底與側(cè)邊墻下部以6mm厚的鋼板作鋼筋混凝土板的外側(cè)防水層，防水鋼板的拼接一般采用

28、焊接。底部鋼板還可以在浮運、沉放時起到保護管段的作用。（2）采用卷材、保護層防水管段邊墻及頂板，可采用柔性防水層和保護層防水。柔性防水層常選用瀝青類卷材與合成橡膠卷材。瀝青類卷材一般用澆油攤鋪法粘貼，頂板要中間向兩邊攤鋪，邊墻則自下而上攤鋪，搭接相疊寬度1015cm，要求搭口不翹。異丁合成橡膠卷材的層厚2mm，采用層數(shù)視水頭大小而定。例如：當水深20m左右時，可用35層。卷材防水一般須在外面再設(shè)一保護層，其構(gòu)成視管段具體部位，管段邊墻外面可采用木板或混凝土作保護層，有的管段不設(shè)保護層，而是將頂板的保護層延伸到邊墻上，以形成護弦。管段頂上一般設(shè)1015cm厚的鋼筋混凝土保護層，同時起到防錨作用。

29、合成橡膠卷材的主要缺點是：施工工藝較復(fù)雜，施工中稍有不慎就會“起殼”，返工時非常費事，壞了簡直無法修補。（3）涂料防水可直接將化學涂料涂涮于管段邊墻和頂部防水，其優(yōu)點是施工工藝較簡單，而且在平整度較差的混凝土表面上，可直接施工使用，但缺點是延伸率較小。目前涂料防水尚未普遍采用。3管段施工接縫防水管段頂制時，一般先灌筑底板混凝土，后灌筑邊墻（豎墻）和頂板混凝土。在邊墻下端（在高出底板3050cm）會產(chǎn)生縱向施工接縫，管段沿長度方向分成幾個節(jié)段施工，節(jié)段之間設(shè)置橫向施工縫為垂直變形縫，其水密性很難保證，一般要采用有針對性的防水措施。一般將橫向施工縫做成變形縫，其間隔長為節(jié)段長1520m如圖6-2-

30、2所示，以使管段結(jié)構(gòu)不因隧道縱向變形而開裂。變形縫的構(gòu)造如圖6-2-3所示。 圖6-2-2管段縱向接縫與變形縫圖6-2-3 變形縫構(gòu)造1-縱向施工接縫；2-變形縫；3-頂板；4邊墻；5-底版 1-變形縫；2-鋼板橡膠止水帶；3-“”密封帶；4-止水填料管段變形縫的構(gòu)造應(yīng)滿足以下三個要求：（1）能適應(yīng)一定幅度的線變形與角變形；（2）施工階段能傳遞彎矩，使用階段能傳遞剪力；（3）變形前后均能防水。在管段浮運時，為了保持管段的整體性，變形縫一定要能傳送由波浪及施工荷載引起的縱向彎矩。通常采用如下兩種措施：把變形縫處所有管壁內(nèi)、外縱向（水平）鋼筋全部切斷。另設(shè)臨時縱向預(yù)應(yīng)力筋承受浮運時的縱向彎矩；只將

31、變形縫處所有的管壁外排縱向鋼筋切斷。內(nèi)排縱向鋼筋則保持連續(xù)并通過變形縫。待沉沒完畢后，再予切斷，使之成為完全的變形縫。在變形縫中，一般設(shè)置12道止水帶，以保證變形前后均能防止河海水流入。止水帶必須是既能適應(yīng)變形，又能有效地截止?jié)B漏水。止水帶的形式種類有很多，圖6-2-4所示的鋼板橡膠止水帶目前應(yīng)用得較多。圖6-2-4鋼板橡膠止水帶1-橡膠帶體；2-薄鋼板（0.7mm-0.8mm）；3-塑料（二）封端墻在管段灌筑完成，拆除模板之后，為了使管段能在水中浮起，必須在管段兩端離端面50100cm處設(shè)置封端墻（或稱端封墻）。封端墻可采用鋼板或鋼筋混凝土制成。近年較多用鋼筋混凝土封端墻，其優(yōu)點是變形較小，

32、易于確保不漏水，但缺點是拆除封端墻較麻煩。沉管隧道工程實踐表明，鋼板封端墻方法仍較可取，其密封問題不難解決，鋼板制作的封端墻由端面鋼板、主梁及橫肋組成正交異性板（可用防水涂料封縫，或用多環(huán)橡膠密封環(huán)，其防漏效果相當可靠、密封性能良好，并且裝拆方便）。封端墻設(shè)有水力壓接的設(shè)施：人字孔鋼門（密封防水）、給氣閥（設(shè)于上部）、排水閥（設(shè)于下部）、鼻式托座（左、右對稱設(shè)置）和拉合結(jié)構(gòu)（左、右對稱設(shè)置）。人字孔鋼門應(yīng)向外開啟。沿門的周邊應(yīng)設(shè)密封性能良好的密封條止水帶。（三）壓載設(shè)施沉管隧道的預(yù)制段是自浮的，浮運拖拉就位后要沉放到水底，在沉放時不加壓載就沉不下去。加壓下沉時，可用石碴、礦碴、砂礫等壓載。用水

33、箱壓載簡單方便，采用較多。在封端墻安設(shè)前，須先設(shè)置防水密封門供人員出入孔，及在管段內(nèi)對稱設(shè)置容納壓載水的容器，使管段保持平衡，達到平穩(wěn)地下沉。壓載水箱宜采用拼裝或木板水箱，便于裝拆，可重復(fù)使用。四、沉管基槽開挖與航道疏浚（一）沉管基槽開挖1沉管基槽開挖的基本要求在沉管隧道施工中，在隧址處的水底沉埋管段范圍，需在水底開挖沉管基槽，沉管基槽開挖的基本要求如下：（1）槽底縱坡應(yīng)與管段設(shè)計縱坡相同；（2）沉管基槽的斷面尺寸，根據(jù)管段斷面尺寸和地質(zhì)條件確定如圖6-2-5所示： 圖6-2-5 沉管基槽沉管基槽的底寬，一般比管段底每邊寬25m。這個寬余量應(yīng)視土質(zhì)情況及基槽擱置時間及河道水流情況而定，一般不宜

34、定得太小，以免邊坡坍塌，影響管段沉入順利進行；開挖基槽的深度，應(yīng)為管頂覆土厚度、管段高度和基礎(chǔ)所需超挖深度三者之和；沉管基槽開挖邊坡，穩(wěn)定邊坡與土層地質(zhì)條件有關(guān)，對不同的土層采用不同的邊坡，表6-2-1所列為不同土層薦用的邊坡參考數(shù)值。此外，基槽留置時間長短、水流情況等因素均對基槽的穩(wěn)定邊坡有很大影響，切勿忽視?；坶_挖坡度 表6-2-1土層種類薦用坡度土層種類薦用坡度硬土層1:0.51:1緊密的細砂，軟弱的砂夾粘土1:21:3砂礫、緊密的砂夾粘土1:11:1.5軟粘土、淤泥1:31:5砂、礫夾粘土，較硬粘土1:1.51:2極稠軟的淤泥、粉砂1:81:102沉管基槽開挖方法（1）水中基槽開挖方

35、法一般采用吸揚式挖泥船疏浚，用航泥駁運泥。當土層較堅硬，水深超過2025m時，可用抓斗式挖泥船（亦稱抓揚式挖泥船）配合小型吸泥船清槽及爆破。粗挖時亦可采用鏈斗式挖泥船，其挖泥深度可達19m。對硬質(zhì)土層可采用單斗挖泥船。（2）泥質(zhì)基槽開挖方法一般分兩個階段（即粗挖和精挖 ）進行挖泥。粗挖時挖到離管底標高的1m處；精挖時應(yīng)在臨近管段沉放前開挖，以避免淤泥沉積（精挖層的長度只需超前23節(jié)管段長度）。挖到基槽底設(shè)計標高后，應(yīng)將槽底浮土和淤泥碴清掉。（3）巖石基槽開挖方法首先清除巖面以上的覆蓋層，然后采用水下爆破方法挖槽，最后清礁。一般水底炸礁采用鉆孔爆破法，可根據(jù)巖性和產(chǎn)狀確定炮眼直徑、孔距與排距（排

36、距相互錯開）。炮眼的深度一般超過開挖面以下0.5m，采用電爆網(wǎng)路連接起爆。水底爆破要注意沖擊波對來往船只和水中作業(yè)人員的安全，其安全距離應(yīng)符合規(guī)定，并加強水上交通管理，設(shè)置各種臨時航標以指引船只通過。（二）航道疏浚航道疏浚包括：臨時航道改線的疏浚和浮運管段航道的疏浚。1臨時航道改線的疏浚必須在沉管基槽開挖以前完成，以保證施工期間河道上正常的安全運輸。2浮運管段航道的疏浚浮運航道專門為管段從干塢到隧址浮運時設(shè)置的，在管段出塢拖運之前，浮運前要疏浚好，管段浮運航道的中線應(yīng)沿著河道深水河槽航行，以減少疏浚挖泥工作量。管段浮運航道必須有足夠的水深，根據(jù)河床地質(zhì)情況，應(yīng)考慮具有0.5m左右的富余水深，并

37、使管段在低水位（平潮水位）時能安全拖運，防止管段擱淺。五、沉管預(yù)制管段浮運與沉放（一）預(yù)制管段浮運作業(yè)1管段拖運出塢在干塢內(nèi)預(yù)制管段完成后，可向干塢內(nèi)灌水，使預(yù)制管節(jié)逐漸浮起。在浮起過程中，利用在干塢四周預(yù)先為管段浮運布設(shè)的錨位，用地錨繩索固定在浮起的管段上，然后通過布置在干塢塢頂布置的絞車將逐節(jié)牽引出塢如圖6-2-6所示，以使下一批管段按期預(yù)制。圖6-2-6 管段拖運出塢（寧波甬江沉管隧道 ）1-絞車；2-地帶；3-沉埋錨；4-工作；5-出塢牽引纜2管段向隧址浮運一般可采用拖輪拖運，或用巖上的絞車拖運管段。當拖運距離較長，水面較寬時，一般采用拖輪拖運管段。拖輪的大小和數(shù)量可根據(jù)管段的長、寬、

38、高度、拖拉航速及航運條件（航道形狀、水深、流速等），通過力學計算分析選定。3拖輪布置形式（1）四船拖運一種形式是將兩艘拖輪并排在管段的前面領(lǐng)拖，另兩艘拖輪并排在管段的后面反拖，并制動轉(zhuǎn)向如圖6-2-7（a）所示。另一種形式是前一艘主拖輪作為領(lǐng)拖，管段兩邊各用一艘拖輪幫助，后面一艘拖輪進行反拖并制動管段轉(zhuǎn)向。（2）三船拖運管段一種形式是用兩艘拖輪在前領(lǐng)拖，一艘拖輪在后反拖并制動轉(zhuǎn)向如圖6-2-7（b）所示。另一種形式是用一艘主拖輪在前面拖拉，兩艘動力較小的拖輪系靠在管段后面兩側(cè)控制導(dǎo)向。圖6-2-7 管段拖運（a）四船拖運；（b）三船拖運4岸上絞車拖運和拖輪頂推管段浮運當水面較窄時，可采用岸上設(shè)

39、置絞車拖運。例如浙江寧波甬江水底沉管隧道的預(yù)制沉管浮運過江時，根據(jù)江面窄水流急，并受潮水影響，采用絞車拖運“騎吊組合”浮運過江如圖6-2-8所示。又例如廣州沙面至芳村珠江水底沉管隧道施工，采用絞車拖運與拖輪頂推方式如圖6-2-9所示。即在沉放管段接頭處位置的前方，拋錨布置一艘方駁，在方駁上安置一臺液壓絞車作為管段出塢及浮運主拖力，在干塢岸上設(shè)置兩臺液壓絞車作為管段的制動力，浮運時三艘拖輪頂推協(xié)助浮運，一艘拖輪在上游作備用。施工實踐證明這種方法方便可行，且施工中淤泥不會卷入已開挖好的基槽。采用絞車拖運與拖輪頂推管段浮運時，應(yīng)在臨時航道設(shè)置導(dǎo)航系統(tǒng)，要選擇良好的氣候條件，一般要晴天、風力小于5級，

40、能見度應(yīng)大于500m，并要加強水上交通管理以確保安全。 圖6-2-8絞車拖運管段與浮箱組合1-絞車；2-干塢；3-管段與浮箱起吊組合體；4-工作方駁；5-主航道；6-副航道南邊線圖6-2-9絞車拖運和拖輪頂推管段1-管段；2-方駁；3-液壓絞車；4-頂推拖輪；5-備用拖輪；6-芳村岸；7-水流 （二）預(yù)制管段沉放就位1管段沉放方法當管段浮運就位后，需將管段沉放到水底基槽中與相鄰管段對接。管段沉放作業(yè)是沉管隧道施工中的重要環(huán)節(jié)。它受到管段尺寸、氣象、水流、地形等條件的直接影響，還受到航運條件的一定制約。因此，在施工時須根據(jù)這些具體條件選擇合適的沉放方法。并制定實施性水中作業(yè)方案，安全穩(wěn)定地將管段

41、沉放就位。目前，沉管隧道管段的沉放方法，歸納為兩大類：一類是吊沉法，另一類是拉沉法。采用吊沉法的居多。吊沉法又分為：起重船吊沉法、浮箱或浮筒吊沉法、水上自升式作業(yè)平臺吊沉法和船組或浮箱組吊沉法。（1）起重船吊沉法超重船吊沉法亦稱浮吊法。采用浮吊法進行管段的沉放作業(yè)時，一般采用24艘起重能力為10002000kN的起重船提著管段頂板預(yù)埋吊環(huán)，吊環(huán)位置應(yīng)能保證各吊力的合力通過管段重心，同時逐漸給管段壓載，使管段慢慢沉放到規(guī)定位置上如圖6-1-10所示。這種方法的缺點是占用水面較寬，對航道交通干擾較大。 圖6-2-10起重船吊沉法1-沉管；2-壓載水箱；3-起重船；4-吊點（2）浮箱吊沉法通常在管段

42、頂板上方采用4只浮力為10001500kN的方型浮箱（體積10×10×4m），直接將管段吊起（吊索起吊力要作用在各浮箱中心），四只浮箱分前后兩組，每兩只浮箱用鋼桁架連接起來，并用4根錨索拋錨定位。起吊的卷揚機和浮箱定位卷揚機均安放在浮箱頂部。也可以不采用浮箱組的定位錨索，只用管段本身上的6根定位索進行控制坐標，使水上沉放作業(yè)進一步簡化。浮箱吊沉法的全過程如圖6-2-11所示。圖6-2-11 浮箱吊沉法 （a） 就位前；（b）加載下沉；（c）沉放定位1-就位前；2-加載下沉；3-沉放定位；4-定位塔；5-指揮塔；6-定位索；7-現(xiàn)設(shè)管段；8-鼻式托座圖6-2-12 自升式平臺

43、吊沉法1-沉管；2-自升式平臺(sep)上海金山沉管隧道施工中，把控制管段定位的卷揚機全部移到河岸上，采用所謂“全岸控”作業(yè)，可大大減少水上作業(yè)，又能使管段沉放時對航道影響減小，使指揮、操作便利。 （3）自升式平臺吊沉法 自升式平臺一般由4根柱腳與船體平臺兩部分組成。移位時靠船體浮移，就位后柱腳靠液壓千斤頂下壓至河床以下，平臺沿柱腳升出水面，利用平臺上的起吊設(shè)備吊起沉放管段如圖6-2-12所示。自升式平臺吊沉法，適用于水深或流速較大的河流或海灣沉放管段，施工時不受洪水、潮水、波浪的影響，不需要錨錠，對航道干擾小。但這種方法的缺點是設(shè)備費用較大。 （4）船組杠吊法采用兩副“杠棒”搭在兩組船體上組

44、成的船組，完成管段吊沉作業(yè)。所謂“杠棒”即鋼桁架梁或鋼板梁。每組船體可用兩組浮箱或兩只鐵駁船構(gòu)成，將兩組鋼梁(杠棒)兩頭搭在兩只船體上，構(gòu)成一個船組，再將先后兩個船組用鋼桁架梁連接起來形成一個整體船組。船組和管段各用6根錨索定位(均為四邊錨及前后錨)，所有定位卷揚機均安設(shè)在船體上，起吊卷揚機則安設(shè)在杠棒上，吊索的吊力通過杠棒傳到船體上如圖6-2-13所示。 圖6-2-13船組杠吊法1-沉管；2-鐵駁；3-船組定位索；4-杠棒；5-連接粱；6-定位塔在船組杠吊法中，需要四只鐵駁或浮箱，其浮力只需用10002000kN就足夠了。亦可采用兩只噸位較大的鐵駁(駁體長6085m、寬68m、深2.53m)

45、代替四只小鐵駁進行管段沉放作業(yè)，稱為雙駁杠吊法如圖6-2-14所示。這種方法的主要特點是： 圖6-2-14 雙駁杠吊法l-管段：2-大型鐵駁；3-定位索船組整體穩(wěn)定性好，操作較方便，并且可把管段的定位錨索省去，但雙駁杠吊法大型駁船等設(shè)備費較貴，一般很少采用，只在具備下面條件之一時才適合采用雙駁杠沉法。 小型管段的沉放，工程規(guī)模較大，管段沉放數(shù)量較多時，沉放時較平穩(wěn)，且浮運時還可利用鐵駁船組挾持著管段航行,使侵水面積對浮軸的慣性矩成倍增大,使浮運時抗傾覆穩(wěn)定性及安全度大大提高； 計劃準備在附近連續(xù)修建多條沉管隧道；沉管工程完畢之后，大型方駁可移作他用(例如改用作碼頭等)。 （5）拉沉法(如圖6-

46、2-15所示) 拉沉法特點是：即不用起重船、浮吊、方駁，也不用浮箱、浮筒。管段沉放時，也不靠灌注壓載水來取得下沉力，而是利用預(yù)先埋置在基槽底面的水下樁墩當作地壟，依靠安設(shè)在管頂鋼桁架上的卷揚機，通過扣在地壟樁墩上的鋼索，將具有20003000kN浮力的管段慢慢拉下水去，使管段沉放在樁墩上。在進行管段接頭水下連接時，也用此法以斜拉方式使管段接頭靠攏。使用此法必須設(shè)置水底樁墩，費用較高，因此未得到推廣。 以上各種沉放管段的方法中，最常采用且最方便的方法是浮箱吊沉法和船組杠沉法。一般頂寬在20m以上的大、中型管段，使用浮箱吊沉法較為適合，而小型管段則以采用船組杠沉法為最佳。圖6-2-15拉沉法 1-

47、沉管；2-樁墩；3-拉索 2沉放作業(yè) 管段沉放作業(yè)全過程可按以下三個階段進行。 （1）沉放前準備工作 沉放前，在開始前的12天，須把管段基槽范圍內(nèi)和附近的回淤泥砂清除掉，保證管段能順利地沉放到規(guī)定位置，避免沉放中途發(fā)生擱淺，臨時延長沉放作業(yè)時間，打亂港務(wù)計劃。 在管段沉放之前，應(yīng)事先和港務(wù)、港監(jiān)等有關(guān)部門商定航道管理有關(guān)事宜，并及早通知有關(guān)方面。同時，水上交通管制(臨時改道及局部封鎖)開始之后，須抓緊時間布置好封鎖線標志，包括浮標、燈號、球號等。短暫封鎖的范圍：上下游方向各100200m，沿隧道中線方向的封鎖距離，視定位錨索的布置方式而定。為防止誤入封鎖區(qū)的船只于緊急拋錨后仍剎不住，有的現(xiàn)場還

48、沿著封鎖線在河底敷設(shè)錨鏈，以策安全。同時應(yīng)事先埋設(shè)好管段與作業(yè)船組定位用的水下地錨，地錨上需設(shè)置浮標。 （2）管段就位 在管段浮運到距離規(guī)定沉放位置的縱向約1020m處，掛好地錨，校正方向，使管段中線與隧道中線基本重合，誤差不應(yīng)大于10cm，管段縱坡調(diào)整到設(shè)計縱坡。定好完畢后即可開始灌水壓載，至消除管段全部浮力為止。 （3）管段下沉 管段下沉的全過程，一般需要24h，因此應(yīng)在潮位退到低潮平潮之前12h開始下沉。開始下沉時，水流速度宜小于0.15m/s，如流速超過0.5m/s，就要另行采取措施，如加設(shè)水下錨錠，使管段安全就位。 管段下沉作業(yè)，一般分為三個步驟進行，即初步下沉、靠攏下沉和著地下沉如

49、圖6-2-16所示。 初步下沉圖6-2-16 管段下沉作業(yè)步驟1-初步下沉；2靠攏下沉；3著地下沉 先灌注壓載水至下沉力達到規(guī)定值50(用纜索測力計測定)。隨即進行位置校正，待前后左右位置校正完畢后，再繼續(xù)灌注壓載水至下沉力達到規(guī)定值的100，然后使管段按不大于30cmmin的速度將管段下沉，直到管段底部離設(shè)計高程45m為止。下沉過程中要隨時校正管段位置。 靠攏下沉 將管段向前節(jié)，按既設(shè)管段方向平移至前節(jié)管段2.02.5m處，再將管段下沉到管段底部離設(shè)計高程0.51.Om左右，并再次校正管段位置。 著地下沉 先將管段底降至距設(shè)計高程lO20cm處(用超聲波測儀控制)，再將管段繼續(xù)前移至既設(shè)管段

50、2050cm處(用超聲波測距儀控制)，校正位置后，即開始著地下沉。在到最后1020cm左右時，下沉速度要很慢，并應(yīng)隨時校正管段位置。著地時，先將管段前端上鼻式托座擱在前節(jié)管段下鼻式托座上，然后將管段后端輕輕地擱置到臨時支座上(其位置可以用管段內(nèi)操縱千斤頂進行調(diào)整)。擱好后，管段上各吊點同時卸載，先卸去13吊力，校正管段位置后再卸1/2吊力，待再次校正管段位置后，卸去全部吊力，使管段下沉力全部作用在臨時支座上。在有些工程實例中，此時再灌壓載水加壓，使臨時支座下的石碴堆得到進一步壓實，石碴壓實后再將壓載水排掉。此時，就可以準備進行管段接頭水下連接的拉合作業(yè)。開始拉合前，需先由潛水員下去檢查管段接頭

51、端面，膠墊以及對位情況，然后再收緊各吊索，使管段前端的鼻式托座反力減到12，后端臨時支座的反力減到12以下，甚至接近零，這時各支座摩阻力很小，可用設(shè)在既設(shè)管段后端的封端墻上的“探棒”(直徑約lOmm,帶有密封圈可前后伸縮)進行觸探。待校正管段位置后，即可進行拉合。拉合之后，須再進行管段位置校正，此時即可正式“著地”。水下連接作業(yè)全部結(jié)束后就可撤去吊索上的荷載，并撤除管段頂部的臨時設(shè)備和附件，以便重復(fù)利用。六、管段水下連接及基礎(chǔ)處理 （一）管段水下連接圖6-2-17 水力壓接法1-鼻式托座；接頭膠墊；3-拉合千斤頂；4-排水閥；5-水壓力 管段沉放完畢后，須與已沉放好的管段或豎井連接成一個整體。

52、這項連接工作在水下進行，故稱管段水下連接。水下連接技術(shù)的關(guān)鍵是保證管段接頭不滲、不漏水。水下連接的方法有兩種：一種是用水下混凝土連接，另一種是水力壓連接。 1采用水下混凝土連接法 早期的沉管隧道，都是采用水下混凝土連接法。采用水下混凝土連接法時，應(yīng)先在接頭兩側(cè)管段的端部與管段同時制作安設(shè)平堰板，待管段沉放完畢后，在前后兩塊平堰板左右兩側(cè)水中，安設(shè)一個圓形圍堰板，同時在隧道襯砌的外邊，用鋼檐板把隧道內(nèi)外隔開，再往圍堰內(nèi)灌筑水下混凝土，形成管段水下的連接。 水下混凝土連接法的主要缺點是：水下作業(yè)工藝復(fù)雜，水下作業(yè)(潛水)工作量較大，管段接頭處混凝土容易開裂漏水，故60年代末開始很少采用水下混凝土連

53、接法，自此之后，幾乎所有的沉管隧道都采用了簡單、可靠的水力壓接法進行管段水下連接施工。目前，水下混凝土連接法僅在管段的最終接頭時采用。2水力壓接法 上世紀50年代末，加拿大的迪斯隧道首創(chuàng)水力壓接法。接著60年代初開工的荷蘭鹿特丹市地鐵沉管隧道工程，采用了這種水力壓接法，并加以改進，使其更加完善，各國廣泛推廣。 （1）水力壓接法的作用原理 水力壓接法是利用作用在管段上的巨大水壓力使安裝在管段前端周邊上的一圈膠墊發(fā)生壓縮變形，形成一個水密性相當可靠的管段接頭。具體施工方法是：在管段沉放就位完畢后，先將新設(shè)管段拉向既設(shè)管段并緊靠上，這時接頭膠墊產(chǎn)生了第一次壓縮變形，并且有初步止水作用。隨即將既設(shè)管段

54、后端的封端墻與新設(shè)管段前端的封端墻之間的水（此時已與河水隔離）排走。排水之前，作用在新設(shè)管段前、后兩端封端墻上的水壓力變成了1個大氣壓的空氣壓力，于是作用在后封端墻上的巨大水壓力就將管段推向前方，使接頭膠墊產(chǎn)生第二次壓縮變形如圖6-2-17所示。經(jīng)二次壓縮變形后的膠墊，使管段接頭具有非?？煽康乃苄?。圖6-2-18尖肋型接頭膠墊1-尖肋；2-膠墊木體；3-底翼緣；4-底肋 水力壓接法工藝較簡單、施工方便、水密性好、基本上不用潛水作業(yè)、施工速度較快、工料費較節(jié)省等，因此水力壓接法得到世界各國迅速推廣應(yīng)用。 （2）水力壓接法所用的接頭膠墊 目前水力壓接法所使用的管段接頭膠墊有兩種類型：一種是荷蘭經(jīng)

55、試驗研制的尖肋型橡膠墊如圖6-2-18所示，安裝在管段接頭的豎直面，作為管段接頭第一道防水線承受壓力；第二種類型采用“W”或“”型式橡膠板安裝(用扣板和螺栓連接)在管段接頭的水平方向，作為管段接頭第二道防水線，(并且具有抗震性能),可以承受拉力等。 （3）水力壓接施工程序 采用水力壓接法進行管段水下連接的主要工序是：對位、拉合、壓接、拆除封端墻。 對位 管段沉放作業(yè)是按前述的工序初步下沉、靠攏下沉和著地下沉三步進行。著地下沉時須結(jié)合管段連接工作進行對位，對位精度應(yīng)符合以下規(guī)定：管段前端的水平方向為±2cm、垂直方向為±0.5cm；管段后端水平方向±5cm，垂直方向

56、為±lcm。為確保對位精度，管段接頭一般應(yīng)采用如圖6-2-19所示，為上海金山沉管隧道工程用的“卡式托座”，它是對于鼻式托座的改良，更便于確保管段接頭定位的精度要求。圖6-2-19 卡式托座拉合 拉合工序是：利用安裝在既設(shè)管段豎壁上帶有錘形拉鉤的千斤頂，將剛對好位的管段拉向前節(jié)既設(shè)管段，使膠墊的尖肋產(chǎn)生初壓變形和初步止水作用。拉合工作程序為：先推出拉桿，將錘形拉鉤插入剛沉放的管段中的臨時支架內(nèi)的連接部分，再旋轉(zhuǎn)900即快速固定，即完成拉合作業(yè)。拉合作業(yè)也可用定位卷揚機完成。拉合作業(yè)完成后，應(yīng)再次測量與調(diào)整。 壓接 拉合作業(yè)完成后，即可打開既設(shè)管段后封端墻下部的排水閥，排出前后兩節(jié)沉管封端墻之間被膠墊所封閉的水。排水閥用管道與既設(shè)管段的水箱相連接。排水開始后，不久應(yīng)打開安設(shè)在既設(shè)管段后封端墻頂部的進氣閥，以防封端墻受到