沉管結(jié)構(gòu)施工介紹T40

第11章沉管結(jié)構(gòu)概述沉管結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)沉管的防水設(shè)計(jì)變形縫與管段接頭設(shè)計(jì)沉管基礎(chǔ)設(shè)計(jì)11.1概述水底隧道的主要施工方法水底隧道的施工中，采用明挖施工最為簡單，較常用的是盾構(gòu)法和沉管法。20世紀(jì)50年代起，沉管法的主要技術(shù)難關(guān)相繼突破，它的施工方便、防水可靠、造價(jià)便宜，逐漸取代了盾構(gòu)法。沉管法的主要優(yōu)點(diǎn)：隧道可緊貼河床最低點(diǎn)設(shè)置，隧道較短；隧道主體結(jié)構(gòu)在干塢中工廠化預(yù)制，可保持良好的制作質(zhì)量和水密性；對地基的適應(yīng)性強(qiáng)；接頭數(shù)量少，防水性能好。沉管法的主要缺點(diǎn)：需要一個(gè)占用較大場地的干塢；基槽開挖數(shù)量較大且需進(jìn)行清淤，對航運(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)；管節(jié)浮運(yùn)、沉放作用需考慮水文、氣息條件等的影響。盾構(gòu)法與沉管法優(yōu)缺點(diǎn)對照表項(xiàng)目盾構(gòu)法沉管法隧道埋深應(yīng)保持一定的覆土厚度最小宜為（0.6-1）D，D為隧道直徑可緊貼河床甚至高出河床隧道長度相對較長相對較短斷面形狀基本為圓形，一般容納兩車道斷面形狀多為矩形，可容納4，6或更多車道防水性能縱、環(huán)向接頭數(shù)量多、防水性能相對較差接頭數(shù)量少，防水性能好對航運(yùn)影響無影響有影響水文、氣象條件不受限制要考慮水文、氣象條件影響地質(zhì)條件影響與地質(zhì)條件密切相關(guān)較弱地層均可適應(yīng)施工期對地面的影響可能產(chǎn)生地面變形施工期岸邊隧道開挖有影響沉管隧道施工沉管施工法簡介沉管施工法，也稱為預(yù)制管段施工法、沉放施工法等。沉管施工場景圖沉管隧道的特點(diǎn)隧道的施工質(zhì)量容易控制。建筑單價(jià)和工程總價(jià)均較低。施工工期短。操作條件好。對地質(zhì)條件的適應(yīng)性強(qiáng)。適用水深范圍幾乎是無限制的。斷面形狀選擇的自由度大，斷面空間的利用率較高。水流較急時(shí)，沉設(shè)困難，須用作業(yè)臺(tái)施工。施工時(shí)須與航道部門密切配合，采取措施保證坑道暢通。沉管管隧隧道道的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)內(nèi)內(nèi)容容主主要要有有：：總體體幾幾何何設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)；；結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)；；通通風(fēng)風(fēng)設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)；；照照明明設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)；；內(nèi)內(nèi)裝裝設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)；；給給排排水水設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)；；供供電電設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)；；運(yùn)運(yùn)行行管管理理設(shè)設(shè)施施設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)等等。。11.2沉管管結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)沉管管結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的類類型型鋼殼殼沉沉管管外壁壁或或內(nèi)內(nèi)外外壁壁均均為為鋼鋼殼殼，，中中間間為為鋼鋼筋筋混混凝凝土土或或混混凝凝土土，，鋼鋼殼殼和和混混凝凝土土共共同同受受力力的的復(fù)復(fù)雜雜結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)。。鋼筋筋混混凝凝土土沉沉管管。。主要要由由鋼鋼筋筋混混凝凝土土組組成成，，外外涂涂防防水水材材料料。。沉管管結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)形形式式圓形形八角角形形花籃籃形形沉管管結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的荷荷載載序號(hào)荷載類型橫向縱向基本荷載1水土壓力、結(jié)構(gòu)自重、管段內(nèi)外壓載重★★2管內(nèi)建筑及車輛荷載★★3混凝土收縮應(yīng)力★4浮力、地基反力★★附加荷載5施工荷載★★6溫差應(yīng)力★★7不均勻沉降產(chǎn)生的應(yīng)力★偶然荷載8沉船拋錨及河道疏浚產(chǎn)生的特殊荷載★★9地震荷載★★沉管管荷荷載載表表作用用在在管管段段結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)上上的的水水壓壓力力是是主主要要荷荷載載。。沉降降摩摩擦擦力力是是在在覆覆土土回回填填后后，，溝溝槽槽底底部部受受荷荷不不均均，，沉沉降降也也不不均均的的情情況況下下發(fā)發(fā)生生的的。。地基基反反力力分分布布規(guī)規(guī)律律反力力按按直直線線分分布布；；反力力強(qiáng)強(qiáng)度度與與各各點(diǎn)點(diǎn)地地基基沉沉降降量量成成正正比比；；假定定地地基基為為半半無無限限彈彈性性體體，，按按彈彈性性理理論論計(jì)計(jì)算算反反力力。。管段段計(jì)計(jì)算算根根據(jù)據(jù)不不同同階階段段進(jìn)進(jìn)行行荷荷載載組組合合，，一一般般有有以以下下幾幾種種：：基本本荷荷載載基本本荷荷載載+附加加荷荷載載基本本荷荷載載+偶然然荷荷載載沉管管結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的浮浮力力設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)干舷舷管段段在在浮浮運(yùn)運(yùn)時(shí)時(shí)，，為為了了保保持持穩(wěn)穩(wěn)定定，，必必須須使使其其管管頂頂露露出出水水面面，，露露出出的的高高度度就就是是干干舷舷。。具具有有一一定定干干舷舷的的管管段段，，遇遇到到風(fēng)風(fēng)浪浪而而發(fā)發(fā)生生傾傾側(cè)側(cè)后后，，產(chǎn)產(chǎn)生生一一個(gè)個(gè)反反傾傾力力矩矩，，保保持持平平衡衡。。干舷舷高高度度過過小小穩(wěn)穩(wěn)定定性性差差，，過過大大不不容容易易沉沉設(shè)設(shè)。。浮力力設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)時(shí)，，應(yīng)應(yīng)按按最最大大的的混混凝凝土土重重度度，，最最大大的的混混凝凝土土體體積積和和最最小小的的河河水水密密度度來來計(jì)計(jì)算算干干舷舷。?？垢「“舶踩迪禂?shù)數(shù)在管管段段沉沉設(shè)設(shè)施施工工階階段段，，應(yīng)應(yīng)采采用用1.05~1.10的抗抗浮浮安安全全系系數(shù)數(shù)；；施工工階階段段的的抗抗浮浮安安全全系系數(shù)數(shù)必必須須大大于于1.05；覆土土完完畢畢厚厚的的使使用用階階段段，，應(yīng)應(yīng)采采用用1.2~1.5的抗抗浮浮安安全全系系數(shù)數(shù)；；進(jìn)行行浮浮力力設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)時(shí)，，應(yīng)應(yīng)按按最最小小的的混混凝凝土土容容重重和和體體積積，，最最大大的的河河水水比比重重來來計(jì)計(jì)算算各各個(gè)個(gè)階階段段的的抗抗浮浮安安全全系系數(shù)數(shù)。。沉管管結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的外外輪輪廓廓尺尺寸寸沉管管結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的全全高高以以及及其其他他外外廓廓尺尺寸寸的的確確定定必必須須滿滿足足抗抗浮浮設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)要要求求。。沉管管的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)沉管管結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)計(jì)計(jì)算算與與配配筋筋橫向向結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)計(jì)計(jì)算算結(jié)構(gòu)構(gòu)分分析析經(jīng)經(jīng)過過““假假定定構(gòu)構(gòu)件件尺尺寸寸———分析析內(nèi)內(nèi)力力———修正正尺尺寸寸———復(fù)算算內(nèi)內(nèi)力力””的的幾幾次次循循環(huán)環(huán)。。不能能僅僅按按一一個(gè)個(gè)橫橫斷斷面面的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)分分析析結(jié)結(jié)果果來來進(jìn)進(jìn)行行整整節(jié)節(jié)管管段段的的橫橫向向配配筋筋。。縱向向結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)計(jì)計(jì)算算施工工階階段段的的沉沉管管縱縱向向受受力力分分析析，，主主要要是是計(jì)計(jì)算算浮浮運(yùn)運(yùn)、、沉沉設(shè)設(shè)時(shí)時(shí)施施工工荷荷載載所所引引起起的的內(nèi)內(nèi)力力。。施工工階階段段的的縱縱向向受受力力分分析析，，一一般般按按彈彈性性地地基基梁梁理理論論計(jì)計(jì)算算。。結(jié)構(gòu)構(gòu)驗(yàn)驗(yàn)算算及及配配筋筋沉管管結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的混混凝凝土土28天強(qiáng)強(qiáng)度度等等級級，，宜宜采采用用C30~C45。沉管管結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)在在外外防防水水層層保保護(hù)護(hù)下下的的最最大大容容許許裂裂縫縫寬寬度度為為0.15~0.2mm，因因此此不不宜宜采采用用Ⅲ級或或Ⅲ級以以上上的的鋼鋼筋筋。。序號(hào)荷載組合提高率A結(jié)構(gòu)自重+保護(hù)層、路面、壓載重量+覆土荷載+土壓力+高潮水壓力0%B結(jié)構(gòu)自重+保護(hù)層、路面、壓載重量+覆土荷載+土壓力+低潮水壓力0%C結(jié)構(gòu)自重+保護(hù)層、路面、壓載重量+覆土荷載+土壓力+臺(tái)風(fēng)時(shí)或特大洪水位水壓力30%DA+變溫影響15%EA+特殊荷載（如沉船、地震等）混凝土的主拉應(yīng)力30%F其他應(yīng)力50%不同同荷荷載載組組合合條條件件相相應(yīng)應(yīng)的的提提高高率率預(yù)應(yīng)應(yīng)力力的的應(yīng)應(yīng)用用沉管管的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)厚厚度度不不是是由由強(qiáng)強(qiáng)度度決決定定，，而而是是由由抗抗浮浮安安全全系系數(shù)數(shù)決決定定，，所所以以沉沉管管隧隧道道多多采采用用普普通通鋼鋼筋筋混混凝凝土土結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)。。但但當(dāng)當(dāng)隧隧道道跨跨度度大大，，而而且且水水、、土土壓壓力力較較大大時(shí)時(shí)，，這這時(shí)時(shí)采采用用預(yù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力力。。在沉沉管管結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的橫橫斷斷面面上上采采用用預(yù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力力時(shí)時(shí)，，有有兩兩種種做做法法：：一一種種是是全全預(yù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力力，，一一種種是是部部分分預(yù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力力。。阿爾爾曼曼德德斯斯隧隧道道斷斷面面哈瓦瓦那那市市的的阿阿爾爾曼曼德德斯斯河河下下的的水水底底道道路路隧隧道道是是世世界界上上第第一一條條采采用用預(yù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力力混混凝凝土土的的沉沉管管隧隧道道。。勒方汀汀隧道道斷面面在隧孔孔跨中中，于于頂、、底板板之間間設(shè)置置臨時(shí)時(shí)性的的對拉拉預(yù)應(yīng)應(yīng)力筋筋。11.3沉管的的防水水設(shè)計(jì)計(jì)沉管的的防水水措施施早起的的沉管管隧道道，管管段沉沉設(shè)以以后使使用階階段的的防水水層是是鋼殼殼。20世紀(jì)40年代初初，采采用四四邊包包裹的的鋼殼殼。20世紀(jì)50年代后后，采采用三三邊包包裹的的鋼殼殼。20世紀(jì)60年代初初，在在一些些沉管管隧道道中采采用柔柔性防防水，，完全全不用用鋼板板。鋼殼與與防水水鋼板板鋼殼的的缺點(diǎn)點(diǎn)：耗鋼量量大；；焊接質(zhì)質(zhì)量不不保證證；防銹問問題仍仍未切切實(shí)解解決；；鋼板與與混凝凝土之之間粘粘結(jié)不不良。。鋼殼防防水昂昂貴而而不可可靠，，逐漸漸改用用鋼板板防水水。防水鋼鋼板的的構(gòu)造造卷材防防水與與涂料料防水水卷材防防水層層是用用膠料料把多多層瀝瀝青類類卷材材或合合成橡橡膠卷卷材膠膠合成成的粘粘貼式式防水水層。。卷材粘粘貼完完畢后后，需需在外外邊加加保護(hù)護(hù)層。。因?yàn)檠友由炻事蔬€不不夠，，涂料料在管管段防防水上上尚未未普遍遍推廣廣涂料防水水施工工工藝較繁繁，抗拉拉伸能力力較差。。11.4變形縫與與管段接接頭設(shè)計(jì)計(jì)變形縫的的布置與與構(gòu)造常見的收收縮裂縫縫兩側(cè)澆筑筑的混凝凝土，齡齡期、彈彈性模量量、剩余余收縮率率均不相相同，后后澆筑的的混凝土土不能自自由收縮縮，而受受到偏心心受拉內(nèi)內(nèi)力的作作用，常常產(chǎn)生收收縮裂縫縫。有效措施施是設(shè)置置垂直于于隧道軸軸線方向向的變形形縫，把把每節(jié)管管段分剖剖成若干干節(jié)段。。節(jié)段長長度一般般為15~20m變形縫的的布置變形縫的的構(gòu)造滿滿足三個(gè)個(gè)要求：：能適應(yīng)一一定幅度度的線變變形與角角變形。。施工階段段能傳遞遞彎矩，，使用階階段能傳傳遞剪力力。變形前后后均能防防水。變形縫的的臨時(shí)傳傳力措施施圖變形縫的的抗剪措措施止水縫帶帶在變形縫縫的各組組成部分分中，最最為主要要，既能能適應(yīng)變變形，又又能有效效的堵住住滲漏的的止水縫縫帶。普遍的是是橡膠止止水帶和和鋼邊橡橡膠止水水帶。橡膠止水水帶式用用天然橡橡膠或含含膠率大大于70%的天然橡橡膠，或或合成橡橡膠制成成。形式式有平板板形和帶帶管孔的的。鋼邊橡膠膠止水帶帶管段接頭頭管段接頭頭的功能能和要求求水密性的的要求，，在施工工和運(yùn)營營各階段段均不漏漏水。接頭應(yīng)具具有抵抗抗各種荷荷載作用用和變形形的能力力。接頭的各各構(gòu)件功功能明確確，造價(jià)價(jià)適度。。接頭的施施工性好好，施工工質(zhì)量能能保證。。并盡量量做到能能檢修。。常用接頭頭GINA止水帶、、OMEGA止水帶以以及水平平剪切鍵鍵、豎直直剪切鍵鍵、波形形連接件件、端鋼鋼殼及相相應(yīng)的連連接件。。GINA止水帶接接頭構(gòu)造造圖水下連接接方法水下混凝凝土連接接法和水水力壓接