沉管頂管結(jié)構(gòu)講義（PPT31）

§9-1沉管管結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)跨越越江江河河有有三三種種方方法法—輪渡渡、、橋橋梁梁、、隧隧道道。。輪渡渡基建建費費用用低低，，運運營營費費用用也也較較低低，，但但通通行行量量不不大大；；橋梁梁單位位長長度度造造價價低低（（同同隧隧道道比比）），，但但有有海海輪輪通通過過時時，，要要造造得得高高，，而而坡坡度度又又不不能能過過大大，，故故引引橋橋要要長長，，從從而而總總造造價價高高。。此此時時用用隧道道則較較經(jīng)經(jīng)濟濟。。（（見見圖圖））明挖挖，需需建建造造圍圍堰堰（（如如南南京京玄玄武武湖湖隧隧道道）），，技技術(shù)術(shù)較較簡簡單單，，但但圍圍堰堰工工程程量量較較大大，，有有時時還還需需導(dǎo)導(dǎo)流流渠渠道道（（如如三三峽峽工工程程））盾構(gòu)構(gòu)法法（如如英英吉吉利利海海峽峽隧隧道道））沉管管法法（上上海海穿穿越越黃黃浦浦江江的的隧隧道道））水底底隧隧道道施施工工方方法法概概述述：：沉管管施施工工方方法法：：施工工中中的的黃浦浦江江沉沉管管隧隧道道1、在在臨臨時時干干塢塢預(yù)預(yù)制制管管段段，，一一般般100米左左右右（（目目前前最最長長268米））。。兩兩端端用用臨臨時時封封墻墻封封閉閉（（鋼鋼板板，，易易拆拆除除））2、向向干干塢塢灌灌水水使使管管段段浮浮起起，，（（下下鋪鋪碎碎石石，，否否則則水水不不能能進進入入，，則則難難浮浮起起）），，用用拖拖輪輪拖拖到到指指定定位位置置。。3、在在設(shè)設(shè)計計隧隧道道位位置置，，事事先先在在水水下下挖挖好好溝溝槽槽4、待待管管段段就就位位，，向向其其內(nèi)內(nèi)灌灌水水，，使使下下沉沉到到位位。。5、將將沉沉沒沒到到位位的的管管段段在在水水下下連連接接，，再再回回填填覆覆土土即即基基本本完完成成施施工工。。一般般一一天天沉沉一一節(jié)節(jié)，，間間隔隔準(zhǔn)準(zhǔn)備備時時間間一一個個月月。。沉管管施施工工方方法法：：應(yīng)用用歷歷史史：19世紀(jì)紀(jì)末末便便有有應(yīng)應(yīng)用用，，20世紀(jì)紀(jì)初初向向大大型型管管段段發(fā)發(fā)展展，，但但因因幾幾個個關(guān)關(guān)鍵鍵技技術(shù)術(shù)問問題題未未能能較較好好解解決決，，如如管管段段的的水水下下連連接接技技術(shù)術(shù)，，故故應(yīng)應(yīng)用用不不多多。。自20世紀(jì)紀(jì)50年代代以以來來，，沉沉管管技技術(shù)術(shù)有有飛飛躍躍性性突突破破，，得得到到越越來來越越多多的的應(yīng)應(yīng)用用。。沉設(shè)設(shè)過過程程控控制制：(不能能無無控控制制下下沉沉））沉設(shè)設(shè)時時設(shè)設(shè)計計水水箱箱灌灌水水量量，，以以便便控控制制。。分初步步下下沉沉、靠攏攏下下沉沉與著地地下下沉沉。方法法有有：：分吊法法—用浮筒筒吊住住沉放放，扛吊下下沉（方駁駁扛吊吊）。。管段上上設(shè)定定位索索，可可在岸岸上拉拉動控控制來來定位位，河河中設(shè)設(shè)地錨錨使錨錨索折折轉(zhuǎn)。。拖航前前要在在塢中中沉沒沒24小時以以上檢檢漏。。特點:1、質(zhì)量高高：預(yù)制制管段段本身身的結(jié)結(jié)構(gòu)及及防水水質(zhì)量量易保保證；；接縫縫少（（同盾盾構(gòu)比比），，再用用水力力壓接接法可可滴水水不漏漏。2、單價和和總造造價低低：水下下挖土土較在在暗挖挖花費費??；；整段段預(yù)制制、拖拖航較較預(yù)制制、運運輸、、拼裝裝管片片花費費??；；覆土土薄，，埋深深小，，使長長度小小，故故總造造價低低。3、現(xiàn)場場工期期短4、操作作條件件好，，基本本無地地下作作業(yè)，，水下下作業(yè)業(yè)也較較少，，氣壓壓下作作業(yè)則則完全全沒有有。5、對土土層的的適用用性強強，在在流砂砂層中中施工工也無無困難難（如如圍堰堰，開開挖則則難））6、水深深無特特殊限限制，，如以以潛水水最大大深度度為限限，則則可達達70米7、斷面面形狀狀、大大小無無特別別限制制，可可有4-8個車道道但是：1、急流時難施工，需作業(yè)臺；2、施工時如何保證通航亦需考慮，并需同航道管理部門討論。四、設(shè)設(shè)計包括總體幾幾何設(shè)計，，結(jié)構(gòu)設(shè)計，，內(nèi)裝修修設(shè)計，，通風(fēng)、、照明明、給給排水水、供供電等設(shè)計計，運行管管理設(shè)設(shè)施設(shè)計等等?？傮w設(shè)設(shè)計很重要要，如如盡力力減小小覆蓋蓋率、、峒口口移到到水邊邊，雖雖增加加引道道擋墻墻高度度，但但減小小隧道道長度度，有有時由由此可可省去去通風(fēng)風(fēng)設(shè)備備，使使總造造價大大大降降低。。這里主主要講講結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計計，包包括以以下幾幾個方方面。。沉管結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計1、拖航航時的的浮力力設(shè)計計要保證證干舷高高度，有一一定的的干舷舷高度度，傾傾斜時時產(chǎn)生生抗傾傾力矩矩，才才穩(wěn)定定。一般干干舷高高度為為10-15cm，對圓形形、八八角形形則40-50cm。過大則則沉設(shè)設(shè)時灌灌水量量大。。特殊情情況下下，結(jié)結(jié)構(gòu)厚厚度大大，浮浮力不不足，，則需需浮筒筒或在在頂部部設(shè)鋼鋼圍堰堰。沉管結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計2、抗浮浮計算算施工階階段：：K=1.05-1.1，要針對對覆土土前的的情況況來計計算，，即土土未覆覆，索索具、、定位位塔等等已拿拿走。。使用階階段：：K=1.2-1.5，此時考考慮側(cè)側(cè)摩阻阻力，，用最最大水水容重重、最最小混混凝土土容重重計算算。如如壓載載混凝凝土密密實度度差，，一般般按2.25t/m3計算。。計算時時要考考慮到到混凝凝土的的容重重誤差差、河河水容容重可可能的的變化化等。。沉管結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計3、結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計計荷載：土、、水壓壓力，，水壓壓要考考慮一一定重重現(xiàn)期期的洪洪水位位；上上覆土土壓力力也在在變化化，因因河床床淤積積或沖沖刷等等。側(cè)側(cè)土壓壓力開開始小小，以以后逐逐漸增增大到到靜止止土壓壓力。。浮力一般等等于排排水量量，但但對粘粘性土土，由由于““滯后后現(xiàn)象象”可可大于于排水水量。。施工階階段的的彎矩矩驗算算：由端端封閉閉墻、、定位位塔等等引起起。沉管結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計波浪力力影響不不大，，一般般不會會改變變配筋筋。沉船荷荷載：：大小與與船型型、裝裝載、、沉沒沒方式式、覆覆土厚厚度、、河底底情況況等有有關(guān)。。一般般取5-13t/m。目前認(rèn)認(rèn)為可可不考考慮，，因幾幾率很很小。。反力分分布有均布布、文文克爾爾、彈彈性理理論等等。計算分分析有橫向向分析析及縱縱向分分析，，縱向向分析析一般般主要要考慮慮沉設(shè)設(shè)階段段由端端墻與與定位位塔（（在管管段兩兩端豎豎立的的鋼架架，上上有定定位標(biāo)標(biāo)志））等引引起的的縱向向彎曲曲。沉管結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計最大裂裂縫寬寬度<0.15-0.2mm，所以強強度較較高的的III級以上上鋼筋筋不用用。預(yù)應(yīng)力力：一般般不用用，但但荷載載大時時，用用預(yù)應(yīng)應(yīng)力較較經(jīng)濟濟。而而荷載載在沉沉設(shè)后后才作作用，，故加加預(yù)應(yīng)應(yīng)力又又會使使另一一面開開裂，，解決決方法法之一一是在在內(nèi)部部用鋼鋼筋對對拉，，代替替荷載載作用用，沉沉設(shè)后后再將將它取取走。。（圖圖）沉管結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計4、變形形縫和和管段段接頭頭設(shè)澆注注溫度度5-15度，使使用時時外側(cè)側(cè)溫度度10度，內(nèi)內(nèi)側(cè)0-25度，無無變形形縫時時溫度度應(yīng)力力可達達4MPa，會嚴(yán)重重開裂裂。又又，一一般先先澆底底板，，再澆澆側(cè)墻墻與頂頂板，，后澆澆混凝凝土不不能自自由收收縮，，也會會開裂裂；地地震、、不均均勻沉沉降也也會使使管段段開裂裂。所所以每每節(jié)管管段內(nèi)內(nèi)要設(shè)設(shè)變形形縫，，一般般間距距15-20米。變形縫縫應(yīng)滿滿足：有一一定的的線變變形和和角變變形能能力；；變形形前后后均能能防水水；施施工階階段能能傳遞遞彎矩矩。沉管結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計變形縫縫構(gòu)造造：間隙隙不小小于2厘米，，其間間用防防水材材料填填充。。為抵抵抗施施工階階段彎彎矩，，內(nèi)側(cè)側(cè)鋼筋筋連通通，沉沉設(shè)就就位后后再割割斷。。還設(shè)設(shè)一道道止水水袋。。11鋼筋沉管結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計接頭用用水力壓壓接法法，加拿拿大人人首創(chuàng)創(chuàng)，管管端裝裝橡膠膠墊，，其形形狀由由荷蘭蘭人提提出的的為好好（見見圖））沉管結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計5、沉管防防水以往用鋼鋼殼防水水，近年年來用柔柔性防水水（如氯氯丁橡膠膠卷材））。也有有防水涂涂料，但但延伸率率不夠。。變形縫處處設(shè)一道道止水帶帶，一般般用橡膠膠止水帶帶或鋼邊邊橡膠止止水帶。。以往的的金屬止止水帶已已不用，，塑料止止水帶彈彈性差，，也不用用。沉管結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計6、沉管的的基礎(chǔ)荷載小，，一般不不用作基基礎(chǔ)。但但開槽不不平，要要對地基基持力層層進行處處理。（（與水下下管段對對接是沉沉管施工工的兩項項關(guān)鍵技技術(shù)）。。地基持力力層處理理方法：：1）后鋪法，底面較較窄時用用，包括括刮鋪砂砂、石；；2）先鋪法，底面較較寬時用用（寬時時難后鋪鋪），包包括灌砂砂、噴砂砂、壓漿漿、壓混混凝土、、灌囊法法等。壓壓漿、砂砂、混凝凝土法較較簡單可可靠。沉管結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計在土層過過軟時，，則要作作基礎(chǔ)。。因荷載載雖較原原來減小小，但不不均勻。。方法有有：（1）換土，，工程量量不宜大大；（2）砂樁預(yù)預(yù)壓，費費時；（3）減輕自自重，會會有抗浮浮問題；；（4）樁基礎(chǔ)礎(chǔ)，多用用。沉管結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)計用樁基時時，一般般在其上上澆一層層混凝土土，再鋪鋪砂石墊墊層，以以保證狀狀與管段段接觸。。也有用用砂漿囊囊袋、活活動樁頂頂?shù)确椒ǚǎê商m蘭人提出出）?！?-2頂管結(jié)構(gòu)構(gòu)一、頂管管施工方方法在工作坑坑中將預(yù)預(yù)制混凝凝土箱涵涵頂入，，多用于于穿過鐵鐵路路基基的隧道道。工作坑：對曲線線鐵路，，工作坑坑要設(shè)在在曲線外外側(cè)。滑板：混凝土土板，上上有導(dǎo)向墩、潤滑層，下要防防滑，例例設(shè)防滑梁。1‰的仰坡，，因推出出后前端端一般要要下沉。。要防止止滑板拉拉斷。有時用簡簡易滑板板，如平平鋪片石石，再灌灌水泥漿漿；用鋼鋼軌，軌軌間填砂砂，再用用水泥砂砂漿抹面面；土硬硬時，用用灰土墊墊層再鋪鋪粗砂亦亦可。潤滑層：由潤滑