《地下工程施工技術(shù)》沉管法施工技術(shù)ppt課件

1、 沉管隧道施工沉管隧道施工 一、概述一、概述二、水下沉管隧道施工技術(shù)二、水下沉管隧道施工技術(shù)一、概述一、概述 水底隧道的施工方法：圍堤明挖法、礦山法、氣壓沉箱法、盾構(gòu)法以及沉管法。 世界上第一條沉管鐵路隧道建于1904年，穿越美國(guó)Michigan州和加拿大Ontario省之間的Detroit河； 沉管法是十九世紀(jì)五十年代起普遍運(yùn)用,如今共有100多座沉管隧道 。沉管法定義 沉管法亦曾稱(chēng)作預(yù)制管段沉放法 先在船塢中或船臺(tái)上預(yù)制鋼殼混凝土或鋼筋混凝土的隧道管段；然后兩端用暫時(shí)封墻密閉，浮放在水中，用拖輪運(yùn)至預(yù)先挖好溝槽、整好地基的隧道設(shè)計(jì)位置上，接著往管段內(nèi)灌水，使之下沉至預(yù)定的標(biāo)高。在各管段沉放

2、就為后，在水中將各管段銜接起來(lái)，再在隧道上面覆土回填，最后抽出隧道內(nèi)的水，并撤除管段內(nèi)的封鎖墻，完成內(nèi)部裝修后即構(gòu)成隧道。 歷史與現(xiàn)狀 二十世紀(jì)50年代處理了兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)水力壓接法和根底處置，沉管法曾經(jīng)成為水底隧道最主要的施工方法，尤其在荷蘭。 我國(guó)現(xiàn)有6條沉管法隧道：上海金山供水隧道，寧波寧波甬江水底隧道、廣州廣州珠江水底隧道、香港香港西區(qū)沉管隧道、香港東區(qū)沉管隧道和臺(tái)灣。沉管法沉管法世界沉管隧道的技術(shù)開(kāi)展趨勢(shì)有以下幾點(diǎn)： 每節(jié)管節(jié)的長(zhǎng)度越來(lái)越長(zhǎng)，每節(jié)管節(jié)中的車(chē)道數(shù)越來(lái)越多。管節(jié)長(zhǎng)度由原來(lái)的開(kāi)展到了如今的，單節(jié)分量到達(dá)了萬(wàn)萬(wàn)。車(chē)道數(shù)過(guò)去多為車(chē)道，目前已到達(dá)車(chē)道。 從單一用途向多用途開(kāi)展。過(guò)去

3、多為城市公路或鐵路水下隧道，如今實(shí)現(xiàn)了道路、地鐵、公路的共同設(shè)置，甚至可同時(shí)設(shè)置公共管廊。 對(duì)地基的順應(yīng)性越來(lái)越廣。不僅可建造在較鞏固河、?；采?，如今也可建筑在脆弱地基上。 制造管節(jié)的資料逐漸由鋼筋混凝土替代。由于過(guò)去用的鋼殼混凝土管存在車(chē)道少、用鋼量大、造價(jià)高、易銹蝕等諸多缺陷，現(xiàn)已較多地采用鋼筋混凝土。 管節(jié)的預(yù)制工藝方法得到了改良。廣州在建的兩座新隧道改動(dòng)了傳統(tǒng)的陸地固定干塢制造方式，國(guó)內(nèi)初次運(yùn)用“船上挪動(dòng)干塢法預(yù)制管節(jié)的新工藝。 隧道的斷面方式閱歷了從圓形到矩形的開(kāi)展過(guò)程。全世界建筑的圓形鋼殼管段沉管隧道大多在北美，歐洲采用得不多。年，荷蘭初次采用矩形鋼筋混凝土管節(jié)。日本的沉管隧道有

4、采用圓形鋼殼混凝土構(gòu)造，采用矩形鋼筋混凝土構(gòu)造?，F(xiàn)多用矩形斷面，高，寬度十幾米到數(shù)十米不等。孔數(shù)由單孔向雙孔、三孔開(kāi)展。沉管法評(píng)述 沉管法的優(yōu)點(diǎn) 對(duì)地質(zhì)水文條件順應(yīng)性強(qiáng)脆弱地層，施工方法簡(jiǎn)單。 施工工期短，對(duì)航運(yùn)干擾小，施工質(zhì)量容易保證。 工程造價(jià)較低。 有利于多車(chē)道和大斷面布置。 接頭少、密實(shí)度高、隧道防滲效果好。 具有很強(qiáng)的抵抗戰(zhàn)爭(zhēng)破壞和抗自然災(zāi)禍的才干。沉管隧道的橫斷面構(gòu)造 沉管隧道有圓形和矩形兩類(lèi)，其設(shè)計(jì)、施工及所用資料有所不同。 1圓形沉管隧道：這類(lèi)沉管內(nèi)邊均為圓形、外邊那么為圓形、八角形或花籃形，多半用鋼殼作為防水層； 2矩形沉管隧道：在每個(gè)斷面內(nèi)可以同時(shí)包容28個(gè)車(chē)道，矩形斷面的

5、空間利用率較高。 整體構(gòu)造 水下沉管隧道的是由管段基槽、根底、管段、覆蓋層等組成，整體坐落于河海水底，如下圖 沉管隧道橫斷面圖臺(tái)灣高雄沉管隧道的縱斷面構(gòu)造 沉管隧道在縱斷面上普通由敞開(kāi)段、暗埋段、沉埋段以及岸邊豎井等部分組成，如以下圖所示。 豎井通常作為沉埋段的起訖點(diǎn)以及通風(fēng)、供電、排水、運(yùn)料和監(jiān)控等的通道，但是，根據(jù)詳細(xì)的地形、地貌和地質(zhì)情況，也可將沉埋段和暗埋段直接相連而不設(shè)豎井二、水下沉管隧道施工技術(shù) 1.干塢 2.管段制造 3.沉管隧道的浚挖 4.管段沉放與銜接 5.根底處置及回填沉管法施工工藝流程沉管法施工的普通工藝流程中管段制造、基槽浚挖、管段的沉放與水下銜接、管段根底處置、回填覆

6、蓋是施工的主體。1.干塢 干塢是塢底低于水面的水池式建筑物，是建筑矩形沉管隧道的必需場(chǎng)所。通常是在隧址附近開(kāi)挖一塊低洼場(chǎng)地用于預(yù)制隧道管段，干塢是一項(xiàng)暫時(shí)性工程，隧道施工終了后便完成其使命。干塢的設(shè)計(jì) 干塢設(shè)計(jì)包括干塢方式、位置的選擇，深度、面積等規(guī)模大小確實(shí)定，塢坡、塢底、塢首、塢門(mén)構(gòu)造的設(shè)計(jì)等。 干塢方式 按其活動(dòng)性有固定干塢和挪動(dòng)干塢兩種 干塢的位置 固定干塢位置的選擇方案有兩種，一種是位于隧道設(shè)計(jì)軸線(xiàn)上，該方案僅一個(gè)工程運(yùn)用；另一種是位于隧道設(shè)計(jì)軸線(xiàn)外，該方案有利于多個(gè)工程運(yùn)用。 固定干塢位置應(yīng)根據(jù)以下原那么選擇： 應(yīng)距隧址較近，附近的航道具備浮運(yùn)條件，以便管節(jié)浮運(yùn)和縮短運(yùn)距。 干塢附

7、近應(yīng)有可浮存假設(shè)干節(jié)預(yù)制好的管節(jié)的水域。 具有適宜建造干塢的地質(zhì)條件，場(chǎng)地土應(yīng)具有一定的承載才干，同時(shí)也有利于干塢擋土圍閉及防滲工程實(shí)施。 交通運(yùn)輸方便，具有良好的外部施工條件。 征地拆遷費(fèi)用低，具有可反復(fù)利用的開(kāi)發(fā)價(jià)值。 干塢的規(guī)模與尺寸 塢底 邊坡塢墻 運(yùn)料車(chē)道塢首圍堰干塢內(nèi)的設(shè)備設(shè)備 暫時(shí)干塢的機(jī)具設(shè)備，普通都是普通土建工程的通用設(shè)備。包括混凝土攪拌站設(shè)備、程度運(yùn)輸車(chē)輛、起重設(shè)備和鋼筋成型設(shè)備、各種資料的堆放和儲(chǔ)存?zhèn)}庫(kù)、各種加工車(chē)間以及交通、供電、防洪等設(shè)備。 干塢中用以起吊模板、鋼筋、混凝土等的起重設(shè)備，通常為軌行門(mén)式起重機(jī)或塔式起重機(jī)。 一次制造一切管段的干塢常用軌行門(mén)式起重機(jī)； 分

8、批制造管段時(shí)用塔式起重機(jī)較為方便，可省去因干塢反復(fù)進(jìn)水排水多次拆裝軌行門(mén)式起重機(jī)的費(fèi)事。干塢的施工 干塢施工普通采用“干法進(jìn)展干塢內(nèi)的土方開(kāi)挖，詳細(xì)步驟為：先沿干塢的周?chē)龌炷练罎B墻，隔斷地下水，然后用推土機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)從里面向塢口開(kāi)挖，挖出的一部分土用來(lái)回填作塢堤，大部分土運(yùn)至棄土場(chǎng)。塢底和塢外設(shè)排水溝、截水溝和集水井。坡面用塑料薄膜滿(mǎn)鋪并壓砂袋，以防雨水沖刷。塢底鋪砂、碎石，再用壓路機(jī)壓實(shí)并平整，塢內(nèi)修筑車(chē)道。2.管段制造 沉管管段是在地面預(yù)制的，所以其根本工藝與地上制造其他大型鋼筋混凝土構(gòu)件類(lèi)似。由于沉管預(yù)制管段采用浮運(yùn)沉放的施工方式，而且最終是埋設(shè)在河底水中，因此對(duì)預(yù)制管段的對(duì)稱(chēng)均勻性和

9、水密性要求很高。為保證浮運(yùn)和下沉，管段上還要設(shè)置端封墻和壓載設(shè)備。 管段的水密性控制 水密性控制的目的是為了確保管段的防水性能，使隧道投入運(yùn)用后無(wú)滲漏。 管段的防水按資料分有剛性防水、柔性防水； 按防水部位分有外防水、構(gòu)造自防水和接縫防水。 端封墻 在管段澆注完成、模板撤除后，為了便于水中浮運(yùn)，需在管段的兩端離端面處設(shè)置封墻，通常叫端封墻。 封墻可用木材已很少采用、鋼材或鋼筋混凝土制成，也有的采用鋼梁與鋼筋混凝土復(fù)合構(gòu)造。采用鋼筋混凝土封墻的益處是變形小、易于防滲漏，但撤除時(shí)比較費(fèi)事，而鋼封墻采用防水涂料處理了密封問(wèn)題后，裝、拆均比鋼筋混凝土封墻方便得多。 端封墻上設(shè)有鼻式托座簡(jiǎn)稱(chēng)鼻托、排水閥

10、、進(jìn)氣閥、出入人孔以及拉合構(gòu)造。排水閥設(shè)在下面，進(jìn)氣閥設(shè)在上面，人員出入孔應(yīng)設(shè)置防水密閉門(mén)并應(yīng)向外開(kāi)啟。3.沉管隧道的浚挖 沉管隧道的浚挖任務(wù)普通有沉管的基槽浚挖、航道暫時(shí)改線(xiàn)浚挖、出塢航道浚挖、浮運(yùn)管段線(xiàn)路浚挖、舾裝泊位浚挖。開(kāi)挖基開(kāi)挖基槽槽4.管段沉放與銜接 管段在干塢中預(yù)制好、沉管基槽開(kāi)挖及根底處置好后便可進(jìn)展管段的出塢、浮運(yùn)、沉放與水下銜接任務(wù)。這是沉管隧道難度最大的一道工序，管段起運(yùn)前必需做好各項(xiàng)預(yù)備任務(wù)，編制一套嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖┕そM織設(shè)計(jì)，各項(xiàng)任務(wù)做到目的明確、技術(shù)措施可行，人員、設(shè)備、物資落實(shí)到位。管段的沉放作業(yè) 管段沉放與對(duì)接作業(yè)受海上的自然條件影響很大，因此對(duì)其有一定的要求。普通要求

11、風(fēng)速小于，波高小于.；水的流速小于.，空氣的能見(jiàn)度大于。為此，進(jìn)展施工前需對(duì)沉放階段的水位、流速、氣溫、風(fēng)力等水文氣候條件進(jìn)展資料搜集分析，選擇最正確時(shí)機(jī)。 沉放作業(yè)的步驟普通可分初次下沉、靠攏下沉和著地下沉三個(gè)步驟進(jìn)展管段的水下銜接 管段沉放就位后，還要與已銜接好的管段連成一個(gè)整體。該項(xiàng)任務(wù)在水下進(jìn)展，故又稱(chēng)水下銜接。水下銜接技術(shù)的關(guān)鍵是要保證管段接頭不漏水。 水下銜接有混凝土銜接和水力壓接兩種方法。 混凝土銜接法作業(yè)工藝復(fù)雜，潛水任務(wù)量大，密封的可靠性差，故目前普通不再采用。水力壓接法是世紀(jì)年代由丹麥工程師在加拿大開(kāi)發(fā)運(yùn)用，它工藝簡(jiǎn)單，施工方便，施工速度快，水密性好，根本上不用潛水任務(wù)，目

12、前普遍采用。 用水力壓接法進(jìn)展銜接的主要工序是：對(duì)位拉合壓接。5.根底處置及回填 沉管隧道根底處置的方法很多，主要分先鋪法和后填法兩大類(lèi)。 在管段沉放前進(jìn)展的處置方法稱(chēng)先鋪法，又叫刮鋪法，包括刮砂法和刮石法；后填法是先將管段沉沒(méi)在溝槽底的暫時(shí)支座上，隨后再補(bǔ)填墊實(shí)，它包括噴砂法、灌砂法、灌囊法、壓砂法、壓漿法等。 后填法的優(yōu)點(diǎn)是在處置過(guò)程中根本上不干擾航運(yùn)，不需特殊的公用設(shè)備，不受氣候條件的影響，不需大量潛水作業(yè)，便于日夜延續(xù)施工，操作簡(jiǎn)易，省工省費(fèi)用，全過(guò)程進(jìn)展信息化控制。所以，目前大型沉管隧道的根底處置多用后填法，如噴砂法、壓砂法、壓漿法。序號(hào)施工方法環(huán)境場(chǎng)地要求優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)發(fā)展方向1明挖蓋挖

13、市郊施工場(chǎng)地開(kāi)闊，軟巖和土體，如北京和天津地鐵（地鐵車(chē)站）進(jìn)度快，工作面大，便于機(jī)械和大量勞動(dòng)力投入破壞環(huán)境生態(tài)，影響交通，帶來(lái)塵土和噪聲污染有效井點(diǎn)降水；可靠支撐系統(tǒng)；大型機(jī)械2礦山巖石和堅(jiān)硬土體，如青島和重慶地鐵地面干擾小，造價(jià)低進(jìn)度慢，勞動(dòng)強(qiáng)度高，風(fēng)險(xiǎn)大多臂鉆孔臺(tái)車(chē)，自動(dòng)裝藥引爆裝置；光面爆破，錨噴支護(hù)，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)反饋指導(dǎo)設(shè)計(jì)和施工3暗挖埋深淺對(duì)土體進(jìn)行凍結(jié)、注漿、深層攪拌樁加固地基，管棚法加固，淺埋車(chē)站，如北京、哈爾濱等城市地鐵地面干擾小，造價(jià)低機(jī)械化程度低，勞動(dòng)強(qiáng)度高，環(huán)境惡劣，風(fēng)險(xiǎn)大淺層地基處理技術(shù)；小型靈活的地下開(kāi)挖機(jī)械；可靠的臨時(shí)支護(hù)升旗和機(jī)具地鐵隧道施工方法序號(hào)施工方法環(huán)境場(chǎng)地要求優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)發(fā)展方向4盾構(gòu) 城市軟地層、深埋隧道，如上海、廣州、北京等城市地鐵地面影響小，機(jī)械化程度高，安全，工人勞動(dòng)強(qiáng)度低，進(jìn)度快機(jī)械設(shè)備復(fù)雜，價(jià)格昂貴，施工工藝繁，專(zhuān)業(yè)施工隊(duì)伍開(kāi)發(fā)適用不同地質(zhì)條件、自動(dòng)更換刀盤(pán)的氣壓、土壓泥水平衡盾構(gòu)和頂管，超前探測(cè)排障技術(shù)；鋼纖維擠壓混凝土襯砌；三維住址計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)，管理信息