沉管隧道施工技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用T118

第四章、沉管隧道施工技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

4.1沉管隧道的發(fā)展

4.1.1國(guó)內(nèi)外越海隧道工程建設(shè)和研究現(xiàn)狀

世界上由于海峽存在，陸地被分割，在不同條件下形成兩個(gè)區(qū)域，并造成交通障礙及文化差異。連接海峽兩岸主要有三種方式：輪渡、修建橋梁和修建隧道。輪渡受氣象條件的影響較大，并且不能直接連通，造成人員物資轉(zhuǎn)運(yùn)十分麻煩。修建橋梁往往受跨度、水深的影響，且建成運(yùn)營(yíng)后也同樣受氣象條件的影響?！瘛?2/3/20221

●而修建海峽隧道既可以穿越較大跨度直接連通海峽兩岸，又可以在運(yùn)營(yíng)后很少受氣象條件影響，能保持連續(xù)通行。

世界上已建成了許多海峽隧道，許多正在研究中。

●日本關(guān)門(mén)海峽在本世紀(jì)40年代即用隧道連接，以后又建了橋梁，是世界上最早的海峽隧道。經(jīng)過(guò)艱苦努力，日本于1988年建成了青函隧道，使本州——北海道之間實(shí)現(xiàn)了鐵路運(yùn)輸。

●英法海峽隧道從拿破侖時(shí)代（1800年）以來(lái)就曾兩次開(kāi)挖，但都停了下來(lái)。1993年隧道全部貫通，投入運(yùn)營(yíng)。12/3/20222

工期長(zhǎng)達(dá)24年，共耗資6890億日元。隧道海底段長(zhǎng)23.30公里。最大水深140米，最小覆蓋層厚100米，采用超前導(dǎo)坑和平行導(dǎo)坑法施工，以便提前探明地質(zhì)情況并作通風(fēng)、排水和出渣之用。12/3/20223

●1996年，丹麥大海峽隧道竣工，它把丹麥和歐洲本土連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)把瑞典和德國(guó)連成一體的計(jì)劃，從而使歐洲范圍內(nèi)幾乎都能陸路相通。

●直布羅陀海峽通道從七十年代開(kāi)始調(diào)查，西班牙及摩洛哥交換了協(xié)議，分別設(shè)立勘察機(jī)構(gòu)，依靠自身力量和日本、英、法等協(xié)作進(jìn)行勘察設(shè)計(jì)。

●最初有橋梁及隧道兩個(gè)方案，原定1990年內(nèi)確立其中一個(gè)，由于種種原因而未能如愿。海峽水深300m，從摩洛哥的丹吉爾向北的海上距離約28km，橋梁方案在技術(shù)上十分困難，還有政治因素。

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●現(xiàn)在方案初步確定為橋梁和隧道的組合方案，即在航道下用隧道，其余部分架浮橋通過(guò)。這個(gè)海峽通道和僅是兩個(gè)國(guó)家間的英法海峽通道相比，它將連接歐亞及非州兩片大陸，而具有劃時(shí)代的意義。

●在亞洲，計(jì)劃的有日韓對(duì)馬海峽隧道、臺(tái)灣海峽隧道、馬六甲海峽隧道、宗谷海峽、間宮海峽通道。日韓隧道經(jīng)過(guò)約十年的勘察及方案設(shè)計(jì)，至今日本側(cè)佐賀縣的呼子長(zhǎng)400m左右的試驗(yàn)斜井已經(jīng)開(kāi)挖，對(duì)地質(zhì)地形狀況有了很好的了解，但和韓國(guó)側(cè)的資料在精度上有差別，出現(xiàn)一個(gè)界面。

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●該通道被構(gòu)想作為亞洲高速公路的一部分，現(xiàn)有多個(gè)方案正在比選之中，這還和韓國(guó)政治形勢(shì)有關(guān)，但總要逐步集中到某一方案。

●臺(tái)灣海峽隧道目前由清華大學(xué)進(jìn)行可行性研究。鑒于兩岸的政治形勢(shì)和技術(shù)條件，初步估計(jì)最早要到2030年才可能修建。

●關(guān)于馬六甲海峽，從該地區(qū)發(fā)展需要來(lái)看，是引人注目的通道。

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●巽他海峽隧道正在日本及法國(guó)的幫助下進(jìn)行調(diào)查。海峽原為火山巖屑堆積體，海底深部狀況不明，水深100m左右，中間有島嶼，施工比較方便（將由地質(zhì)狀況來(lái)決定合適的施工方法）。

●關(guān)于宗谷海峽，間宮海峽通道，因眼下考慮的僅是輸送西伯利亞、薩哈林的石油與天然氣資源的需要，故至今未進(jìn)行勘察。

●至于白令海峽，曾有筑壩發(fā)電之說(shuō)，撇開(kāi)其長(zhǎng)度，由于水深不太大，如果選用合適的方案，作為運(yùn)輸通道也是可能的，它的實(shí)現(xiàn)將把亞歐大陸和美洲連接起來(lái)。12/3/20227

●隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，特別是許多越水隧道成功的建成運(yùn)行的事實(shí)使得人們的觀念發(fā)生了變化，人們已意識(shí)到“遇水架橋”不再是唯一的選擇，在許多情況下以水下溝通兩岸比建橋更為優(yōu)越。到目前為止，我國(guó)大陸已建成的水（海）底隧道已超過(guò)10座。

●在上海的黃浦江先后修建了打浦路、延安東路和延安東路復(fù)線三座城市道路隧道；1999年初，又建成了兩條上海地鐵二號(hào)線黃浦江區(qū)間隧道。12/3/20228

●計(jì)劃中的軌道交通明珠線還將建成4條黃浦江隧道。已建成的黃浦江隧道均采用盾構(gòu)施工。黃浦江吳淞口隧道采用沉管法。90年代以來(lái)，我國(guó)大陸除建成了眾所周知的多條黃浦江隧道外，還建成了廣州珠江沉管隧道和寧波甬江沉管隧道。

●值得注意的是，這兩座水底隧道都是由國(guó)內(nèi)的技術(shù)力量設(shè)計(jì)和施工的，其運(yùn)營(yíng)情況和防水效果都十分良好。京滬高速鐵路穿越長(zhǎng)江的南京上元門(mén)隧道已由鐵道部第四勘察設(shè)計(jì)院完成初步設(shè)計(jì)。該隧道采用沉管隧道方案，沉埋段長(zhǎng)1930m，全長(zhǎng)5765m。12/3/20229

此外，我國(guó)香港已建成5座越海隧道，它們?nèi)坎捎贸凉芩淼赖男褪?。我?guó)臺(tái)灣也修建了高雄港跨港隧道和新店溪河隧道。廣州救撈局參與了香港西區(qū)的兩條隧道的沉放工作。

4.1.2國(guó)內(nèi)外沉管隧道發(fā)展現(xiàn)狀

自1894年美國(guó)在波斯頓修建世界第一座沉管隧道以來(lái)，到現(xiàn)在世界上已經(jīng)修建了一百多座沉管隧道。我國(guó)大陸、香港和臺(tái)灣高雄已修建了8座沉管隧道。

沉管隧道結(jié)構(gòu)型式的發(fā)展:沉管隧道主要有兩種基本類(lèi)型：一種是鋼殼管段隧道；一種是混凝土管段隧道。

12/3/202210●第一一座座鋼鋼殼殼管管段段沉沉管管隧隧道道是是在在二二十十世世紀(jì)紀(jì)初初在在北北美美建建成成的的。。鋼鋼殼殼管管段段沉沉管管隧隧道道是是鋼鋼殼殼與與混混凝凝土土的的組組合合結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)。。鋼鋼殼殼可可作作為為防防水水層層并并在在結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)上上有有明明顯顯作作用用。?；旎炷镣林髦饕谐惺苁軌簤毫α秃妥髯鳛闉殒?zhèn)鎮(zhèn)載載物物，，并并且且也也有有助助于于結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)上上的的需需要要。。●由于于鋼鋼殼殼具具有有彈彈性性特特點(diǎn)點(diǎn)，，因因此此，，完完工工的的鋼鋼殼殼管管段段沉沉管管隧隧道道成成為為一一個(gè)個(gè)具具有有柔柔性性的的整整體體結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)。。全全世世界界修修建建的的鋼鋼殼殼管管段段沉沉管管隧隧道道大大多多在在北北美美，，日日本本也也修修建建了了幾幾座座，，歐歐洲洲采采用用得得不不多多。。11/26/202211●沉管混混凝土土隧道道最早早出現(xiàn)現(xiàn)在歐歐洲。。半個(gè)個(gè)世紀(jì)紀(jì)以前前，在在荷蘭蘭的鹿鹿特丹丹建成成了第第一座座歐洲洲的沉沉管隧隧道。。此后后，這這種施施工方方法得得到了了極大大的簡(jiǎn)簡(jiǎn)化和和優(yōu)化化?，F(xiàn)現(xiàn)今全全世界界約建建成了了四十十多座座混凝凝土管管段沉沉管隧隧道。。混凝凝土管管段沉沉管隧隧道大大多數(shù)數(shù)在歐歐洲，，其中中約有有一半半在荷荷蘭。。亞洲洲的日日本、、中國(guó)國(guó)也修修建了了幾座座混凝凝土管管段沉沉管隧隧道。?！窕炷镣凉芏味纬凉芄芩淼赖赖闹髦饕靥攸c(diǎn)是是隧道道的管管段由由鋼筋筋混凝凝土制制成，，鋼筋筋混凝凝土用用于結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)造和和作為為鎮(zhèn)載載物。。盡管管大多多數(shù)新新近建建造的的混凝凝土管管段沉沉管隧隧道設(shè)設(shè)有防防水薄薄膜，，但老老的混混凝土土管段段的沉沉管隧隧道一一般都都使用用了鋼鋼板或或?yàn)r青青防水水薄膜膜。11/26/202212●大多數(shù)數(shù)完工工的混混凝土土管段段由多多個(gè)節(jié)節(jié)段組組成，，管節(jié)節(jié)長(zhǎng)約約20～25m，用柔柔性接接縫將將其連連在一一起。。因?yàn)闉槊恳灰还芄?jié)節(jié)是一一個(gè)整整體結(jié)結(jié)構(gòu)，，更易易控制制混凝凝土的的灌注注和限限制管管節(jié)內(nèi)內(nèi)的結(jié)結(jié)構(gòu)力力。只只有極極少數(shù)數(shù)的混混凝土土管段段沉管管隧道道有剛剛性的的隧道道接縫縫。●除了管管段制制造中中使用用各種種不同同技術(shù)術(shù)外，，鋼殼殼管段段沉管管隧道道和混混凝土土管段段沉管管隧道道的水水上施施工技技術(shù)也也不同同，這這些與與不同同管段段不同同材料料的本本來(lái)性性能有有關(guān)，，也與與承包包人的的技術(shù)術(shù)有關(guān)關(guān)，這這種技技術(shù)是是在不不同的的環(huán)境境下各各自開(kāi)開(kāi)發(fā)出出來(lái)的的。每每一種種實(shí)施施方法法都對(duì)對(duì)工程程進(jìn)度度、引引道斜斜坡的的施工工、澆澆注場(chǎng)場(chǎng)地等等有不不同影影響。。11/26/202213●例如，，對(duì)私私人投投資的的工程程來(lái)講講，時(shí)時(shí)間很很重要要，可可能導(dǎo)導(dǎo)致有有更高高的直直接投投資。。至于于成本本，不不能簡(jiǎn)簡(jiǎn)單說(shuō)說(shuō)成是是混凝凝土管管段沉沉管隧隧道比比鋼殼殼管段段沉管管隧道道要昂昂貴些些。●例如，，由于于環(huán)境境要求求，建建造一一個(gè)專(zhuān)專(zhuān)門(mén)制制造混混凝土土隧道道管段段的灌灌注場(chǎng)場(chǎng)地的的費(fèi)用用增高高，這這就很很可能能改而而選擇擇鋼殼殼管段段沉管管隧道道方案案。鋼鋼殼管管段沉沉管隧隧道的的沉埋埋深度度可能能會(huì)比比混凝凝土管管段沉沉管隧隧道的的沉埋埋深度度深一一些，，這樣樣就增增長(zhǎng)了了現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)引道道斜坡坡的長(zhǎng)長(zhǎng)度。。11/26/202214美國(guó)和和歐洲洲的方方法不不同，，有其其科學(xué)學(xué)和政政治發(fā)發(fā)展的的根源源。但但是，，總的的來(lái)講講，歷歷史已已證明明最終終結(jié)果果——即在質(zhì)質(zhì)量、、防水水性能能、壽壽命、、可靠靠性及及維修修等方方面的的最終終結(jié)果果并不不存在在不同同之處處。11/26/202215中國(guó)港港珠澳澳大橋橋工程程中最最艱難難部分分在海海底隧隧道工工程,其造價(jià)價(jià)占了了整個(gè)個(gè)工程程預(yù)算算的近近一半半,初步估估計(jì)約約211億元人人民幣幣。2009年4月14日,接受記記者采采訪的的專(zhuān)家家表示示,按照““沉管管法””的方方式,港珠澳澳大橋橋的隧隧道將將先在在隧址址以外外的船船臺(tái)上上或臨臨時(shí)干干塢內(nèi)內(nèi)制作作隧道道管段段(管段每每節(jié)長(zhǎng)長(zhǎng)度一一般在在60-100m,目前最最長(zhǎng)的的達(dá)268m),并于兩兩端用用臨時(shí)時(shí)封端端墻封封閉起起來(lái)。。預(yù)制制完成成后用用拖輪輪拖運(yùn)運(yùn)到隧隧址指指定位位置。。這時(shí)時(shí)已于于隧位位處預(yù)預(yù)先挖挖好了了一個(gè)個(gè)水底底基槽槽。待待管段段定位位就緒緒后,向管段段內(nèi)灌灌水壓壓載,使之下下沉。。11/26/202216然后把把沉放放的管管段在在水下下連接接起來(lái)來(lái)。經(jīng)經(jīng)覆土土(石)回填后后,便筑成成隧道道。11/26/20221711/26/202218據(jù)估算算，港港珠澳澳大橋橋總投投資為為726億元。。融資資方案案已于于日前前確定定，口口岸及及連接接線部部分由由粵港港澳三三地政政府投投資興興建，，總投投資約約350億元；；主橋橋部分分總投投資約約376億元，，其中中，中中央政政府和和粵港港澳三三地政政府共共同出出資157.3億元，，銀行行貸款款融資資約220億元。。11/26/20221911/26/20222011/26/20222111/26/202222港珠澳大大橋2009.12.15開(kāi)工11/26/20222311/26/20222411/26/2022254.2沉管隧道道的設(shè)計(jì)計(jì)與施工工4.2.1截面形式式選擇沉管隧道道的截面面形式主主要有圓圓形和矩矩形兩種種類(lèi)型，，其設(shè)計(jì)計(jì)、施工工以及所所采用的的材料均均不相同同。圓形（多多用于船船臺(tái)型））沉管隧隧道施工工時(shí)多數(shù)數(shù)利用造造船廠的的船臺(tái)制制作鋼殼殼，制成成后沿著著船臺(tái)滑滑道滑行行下水，，然后將將沉管隧隧道系泊泊于碼頭頭邊上，，在水中中浮態(tài)中中澆筑鋼鋼筋混凝凝土。這類(lèi)沉管管其斷面面形式內(nèi)內(nèi)邊概為為圓形，，外邊則則為圓形形、八角角形或花花籃形，，按設(shè)計(jì)計(jì)車(chē)道的的多少，，斷面形形式又可可設(shè)計(jì)為為單筒圓圓形斷面面和雙筒筒圓形斷斷面，單單筒圓斷斷面段一一般為兩兩條車(chē)道道，雙筒筒圓斷面面一般設(shè)設(shè)四條車(chē)車(chē)道。11/26/202226如1972年香港建建成的穿穿越維多多利亞港港的第一一座沉管管城市道道路海底底隧道，，即為圓圓形鋼殼殼沉管隧隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)，其斷斷面形式式如圖4.1所示。圖4.1香港海底底跨港隧隧道橫斷斷面圖11/26/202227矩形（多多用于干干塢型））沉管隧隧道施工工時(shí)在臨臨時(shí)在干干塢中制制作鋼筋筋混凝土土管段，，制成后后往塢內(nèi)內(nèi)灌水使使之浮起起并拖運(yùn)運(yùn)至隧址址沉設(shè)。。此法自自荷蘭的的鹿特丹丹mass河隧道(1942建成)首創(chuàng)矩形形沉管以以來(lái)，在在各國(guó)得得到廣泛泛的應(yīng)用用，我國(guó)國(guó)的沉管管隧道大大多數(shù)也也采用矩矩形截面面。矩形沉管管斷面管管段，在在同一管管段斷面面內(nèi)可以以同時(shí)容容納4～8個(gè)車(chē)道，，一般多多在臨時(shí)時(shí)干塢以以鋼筋混混凝土澆澆筑而成成。如上上海的外外環(huán)線越越江隧道道，即為為三箱八八車(chē)道，，其斷面面形式如如圖4.2所示。11/26/202228圖4.2(a)城市外圍快速速干道的建設(shè)設(shè)(沉管式隧道)11/26/202229圖2.2（b）上海外環(huán)環(huán)線沉管隧道道入口11/26/202230圖4.2（c）上海外外環(huán)線越江隧隧道示意圖采用矩形沉管管隧道優(yōu)點(diǎn)是是不占用造船船廠設(shè)備，不不妨礙造船工工業(yè)的生產(chǎn)；；在隧道橫斷斷面中，沒(méi)有有過(guò)多空余空空間，空間利利用率較高；；所需浚挖的的土方量亦較較少；不用鋼鋼殼防水，大大量地節(jié)約鋼鋼材。11/26/202231●其缺點(diǎn)是管段段寬度較大，，基礎(chǔ)處理時(shí)時(shí)不如船臺(tái)型型管段簡(jiǎn)便；；制作管段時(shí)時(shí)須覽址建造造臨時(shí)干塢；；混凝土澆筑筑時(shí)須采用防防水混凝土，，對(duì)混凝土澆澆筑質(zhì)量要求求較嚴(yán)?！窨偟膩?lái)說(shuō)，在在干塢中制作作的矩形鋼筋筋混凝土管段段比在船臺(tái)上上制作的鋼殼殼圓形、八角角形或花藍(lán)形形管段經(jīng)濟(jì)。。所以目前世世界各國(guó)均采采用矩形鋼筋筋混凝土管段段代替圓形鋼鋼筋混凝土管管段。本節(jié)也也重點(diǎn)介紹矩矩形沉管管段段的施工技術(shù)術(shù)。11/26/202232鋼筋混凝土鋼殼鋼筋混凝土通風(fēng)豎井通風(fēng)豎井豎實(shí)地層軟弱地層明挖段暗挖法沉埋段明挖段暗挖段路塹11/26/2022334.2.2沉管隧道施工工程序沉管隧道施工工一般包括：：預(yù)制廠（臨臨時(shí)干塢）準(zhǔn)準(zhǔn)備、管節(jié)制制作、管節(jié)浮浮運(yùn)、沉管段段基槽開(kāi)挖、、臨時(shí)支座及及地垅設(shè)置、、管節(jié)沉放等等，具體的施施工程序如圖圖4.3所示。11/26/202234預(yù)制廠（臨時(shí)干塢）施工管節(jié)制作管節(jié)浮運(yùn)沉管段基槽開(kāi)挖臨時(shí)支座及垅設(shè)置管節(jié)沉放水下對(duì)接基礎(chǔ)處理回填內(nèi)部裝修及機(jī)電設(shè)備安裝竣工兩岸洞口建筑施工岸上段施工洞口建筑及道路工程圖4.3一般沉管隧道道的施工程序序11/26/2022354.2.3沉管隧道的的管節(jié)制作作1臨時(shí)干塢矩形鋼筋混混凝土預(yù)制制管段大多多數(shù)是在臨臨時(shí)干塢中中制作的，，因此在水水底沉管隧隧道開(kāi)工之之始，就應(yīng)應(yīng)在隧址附附近建造一一個(gè)預(yù)制管管段專(zhuān)用的的臨時(shí)干塢塢。這種干干塢應(yīng)選在在地址條件件較好，場(chǎng)場(chǎng)地土具有有一定的承承載力，當(dāng)當(dāng)預(yù)制管段段澆筑后不不會(huì)產(chǎn)生過(guò)過(guò)大的不均均勻沉降，，并在干塢塢附近的航航道具備浮浮運(yùn)條件和和浮存系泊泊若干節(jié)預(yù)預(yù)制好管段段的水域。。11/26/202236臨時(shí)干塢一一般比較簡(jiǎn)簡(jiǎn)單，不象象造船工業(yè)業(yè)的船塢，，周邊需要要有永久性性的鋼筋混混凝土塢墻墻，很厚的的鋼筋混凝凝土底板，，臨時(shí)干塢塢它的周邊邊大多數(shù)是是采用簡(jiǎn)單單的、設(shè)有有護(hù)坡的天天然土坡，，底板做得得很薄，只只有在個(gè)別別情況下才才采用鋼板板樁圍堰。。因此臨時(shí)時(shí)干塢實(shí)系系一臨時(shí)性性的工作土土坑。臨時(shí)干塢示示意圖11/26/20223711/26/202238沉管管隧隧道道正正在在干干塢塢中中施施工工11/26/202239沉管管預(yù)預(yù)置置11/26/202240我國(guó)國(guó)上上海海外外環(huán)環(huán)線線沉沉管管隧隧道道的的干干塢塢方方案案確確定定，，經(jīng)經(jīng)過(guò)過(guò)對(duì)對(duì)干干塢塢的的塢塢址址確確定定、、規(guī)規(guī)模模大大小小、、結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)形形式式以以及及其其位位置置與與隧隧道道軸軸線線的的關(guān)關(guān)系系等等進(jìn)進(jìn)行行了了反反復(fù)復(fù)論論證證和和斟斟酌酌，，最最終終確確定定分分為為兩兩個(gè)個(gè)干干塢塢、、一一次次性性制制作作所所有有七節(jié)沉沉管管段的的干塢塢方案案。2.臨時(shí)干干塢的的主要要設(shè)備備一般都都用普普通土土建工工程中中常見(jiàn)見(jiàn)的通通用設(shè)設(shè)備。。如混混凝土土攪拌拌站設(shè)設(shè)備、、水平平運(yùn)輸輸車(chē)輛輛、起起重設(shè)設(shè)備、、空壓壓機(jī)、、電焊焊機(jī)和和鋼筋筋成型型設(shè)備備等。。11/26/202241上海外環(huán)沉管隧道臨時(shí)干塢平面圖11/26/2022424.3沉管隧隧道的的管段段制作作4.3.1管段制制作的的材料料要求求（1）粗骨骨料必必須采采用自自然連連續(xù)級(jí)級(jí)配，，粒級(jí)級(jí)5～25mm，泥塊塊含量量＜0.5%(水洗)，針片片狀含含量＜＜1%和含泥泥量＜＜1%。這不不僅可可提高高混凝凝土可可泵性性，還還可減減少砂砂、水水泥用用量，，達(dá)到到減少少混凝凝土自自身收收縮的的目的的。（2）細(xì)骨骨料采采用級(jí)級(jí)配合合理的的中粗粗砂，，細(xì)度度模數(shù)數(shù)Mx為2.5～2.8，含泥泥量＜＜1.5%，泥塊塊含量量＜0.5%。這可可減少少用水水量從從而降降低混混凝土土的干干縮。?？刂浦拼旨?xì)細(xì)骨料料的含含泥量量，可可減少少混凝凝土的的收縮縮，增增加混混凝土土的抗抗拉強(qiáng)強(qiáng)度。。11/26/202243（3）水泥泥選用用水化化熱較較低的的52.5級(jí)普通通硅酸酸鹽水水泥，，混凝凝土強(qiáng)強(qiáng)度等等級(jí)不不應(yīng)小小于C30，水泥泥用量量應(yīng)控控制在在300kg/m3，混凝凝土的的重度度一般般為23.8KN/m3。（4）粉煤煤灰磨磨細(xì)度度為二二級(jí)，，可改改善混混凝土土的和和易性性和可可泵性性，降降低水水化熱熱。（（5）必須須嚴(yán)格格控制制混凝凝土的的配合合比和和施工工質(zhì)量量。一一般要要求水水灰比比應(yīng)小小于0.5，坍落度度控制在在10～14cm，混凝土土中應(yīng)摻摻入緩凝凝減水劑劑，同時(shí)時(shí)還要滿(mǎn)滿(mǎn)足泵送送混凝土土的要求求。材料料計(jì)量應(yīng)應(yīng)符合現(xiàn)現(xiàn)行《鋼筋混凝凝土施工工及驗(yàn)收收規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)，即即控制水水泥誤差差小于1％，砂小小于2％，碎石石小于2％，外加加劑小于于1％。11/26/2022444.3.2管段制作作的防水水要求（1）抗?jié)B等等級(jí)不應(yīng)應(yīng)小于S8，結(jié)構(gòu)防防水主要要依靠混混凝土本本身的密密實(shí)性達(dá)達(dá)到防水水要求，，即應(yīng)以以自防水水為主，，外防水水為輔；；（2）施工縫縫、預(yù)埋埋件、施施工使用用貫穿結(jié)結(jié)構(gòu)的管管道等特特殊部位位，應(yīng)加加強(qiáng)防水水措施的的處理。。一般不不宜設(shè)置置貫穿結(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)外外的永久久性金屬屬構(gòu)件或或管道。。（3）施工縫縫處的止止水帶應(yīng)應(yīng)是閉合合的，由由于沉管管隧道的的壁厚較較大，一一般要在在施工縫縫處設(shè)置置兩道止止水帶，，其中一一道止水水帶以金金屬止水水帶為宜宜。11/26/20224511/26/20224611/26/202247鋼板止水水帶11/26/202248（4）混凝土土澆筑時(shí)時(shí)必須考考慮水泥泥水化熱熱的影響響，嚴(yán)格格控制混混凝土的的入倉(cāng)溫溫度在28℃以?xún)?nèi)，控控制混凝凝土內(nèi)外外溫差在在25℃以?xún)?nèi)，以以免由于于混凝土土的內(nèi)外外溫差而而引起混混凝土表表面裂縫縫和混凝凝土收縮縮裂縫。。施工時(shí)時(shí)，可采采取水化化熱低的的水泥，，摻入減減水劑、、緩凝劑劑或粉煤煤灰等摻摻合料，，或在混混凝土中中摻入冰冰塊、冰冰水，預(yù)預(yù)埋循環(huán)環(huán)冷水管管道等。。4.2.3管段的預(yù)預(yù)制管段的混混凝土預(yù)預(yù)制施工工工藝大大體上與與地面澆澆筑的混混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)相同同，但由由于管段段要采取取浮運(yùn)沉沉設(shè)的施施工方法法，而且且最終要要埋設(shè)在在河底水水中，因因此對(duì)混混凝土勻勻質(zhì)性與與防水性性要求特特別高，，這是一一般土建建工程中中所沒(méi)有有的。11/26/202249矩形管段段在浮運(yùn)運(yùn)時(shí)的干干舷（滿(mǎn)載水線線以上未未被水浸浸濕的舷舷側(cè)板，，稱(chēng)為干干舷）只有l(wèi)0～15cm，僅占管管段全高高1.2～2％左右，，如果混混凝土重重度變化化幅度稍稍大，超超過(guò)1％以上，，管段就就會(huì)浮不不起來(lái)。。此外，，管段澆澆筑時(shí)各各部分尺尺寸偏差差過(guò)大，，造成管管段構(gòu)件件前后、、左右的的大小不不一或混混凝土重重度不均均勻，管管段就會(huì)會(huì)傾側(cè)。。所以，在在管段制制作時(shí)要要嚴(yán)格控控制混合合物的勻勻質(zhì)性和和模板的的變形與與走動(dòng)，，要求混混凝土的的重度控控制在23.8KN/m3；要求頂頂、底板板、側(cè)墻墻厚度精精度誤差差小于1cm。具體要要求如下下：11/26/202250（1）模板的選用用模板要要有足夠的剛剛度，能整體體移動(dòng)，能保保證混凝土的的表面質(zhì)量。。如內(nèi)?？刹刹捎脤?zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)計(jì)的鋼模臺(tái)車(chē)車(chē)，外?？刹刹捎媚灸；蜾撲摽蛑衲z板模模板。鋼模臺(tái)臺(tái)車(chē)可整體移移動(dòng)，避免了了模板的裝拆拆工作，生產(chǎn)產(chǎn)效率高。鋼鋼臺(tái)模車(chē)管節(jié)節(jié)預(yù)制模板系系統(tǒng)如圖4.5所示。圖4.5管節(jié)預(yù)制模板板系統(tǒng)11/26/202251（2）施工縫的留留設(shè)施施工縫是滲漏漏的主要途徑徑，所以，在在構(gòu)造上和工工藝上要采取取嚴(yán)格的防水水措施，在組組織施工時(shí)，，也要盡量減減少不必要的的留設(shè)。管段段在干塢預(yù)制制時(shí)，一般都都先澆筑底板板，隔若干日日后再澆筑外外壁、內(nèi)壁和和頂板，因此此在管段的橫橫斷面上一般般都要留設(shè)施施工縫，這個(gè)個(gè)施工縫，亦亦稱(chēng)作為縱向向施工縫。縱縱向施工縫，，一般留設(shè)在在管壁上，在在管壁的上下下端各留一道道，下端的一一道應(yīng)高出底底板面30～50cm。如圖4.6所示。圖4.6管段的施工縫縫與變形縫的的位置1－縱向施工縫縫；2－止水帶；3-變形縫11/26/202252（3）變形縫的留留設(shè)管段段制作過(guò)程中中，由于混凝凝土澆筑的體體積龐大，由由水泥水化熱熱、氣溫和地地基溫度變化化等所引起的的混凝土的溫溫度變形，在在管段施工階階段和使用階階段會(huì)引起一一定的縱向變變形，這個(gè)變變形有時(shí)會(huì)導(dǎo)導(dǎo)致通透性的的橫向裂縫。。為了防止發(fā)生生這種通透性性的橫向裂縫縫,目前在施工的的過(guò)程中均采采用設(shè)置溫度度伸縮縫的方方法控制裂縫縫。伸縮縫的的間距波動(dòng)很很大，從6m到40m。但是，在許多多情況下，要要求結(jié)構(gòu)不留留伸縮縫，許許多工程(特別是地下工工程)的滲漏經(jīng)常來(lái)來(lái)自伸縮縫，，對(duì)伸縮縫處處滲漏的治理理難度又高于于對(duì)裂縫滲漏漏的治理，所所以在施工條條件及施工技技術(shù)均較困難難的條件下，，常采用臨時(shí)時(shí)性變形縫(即后澆帶)這一有效控制制裂縫的方法法。11/26/202253施工時(shí)，可將將管段分為若若干個(gè)節(jié)段，，每個(gè)節(jié)段為為15～20m，可使施工期期間激烈溫差差及收縮應(yīng)力力得到顯著的的釋放。后澆澆帶封閉的時(shí)時(shí)間與縫兩邊邊混凝土澆筑筑時(shí)間的間隔隔越長(zhǎng)越好，，間隔時(shí)間過(guò)過(guò)短將失去作作用，一般不不少于40d。見(jiàn)圖4.7。后澆帶的填充充材料可采用用膨脹混凝土土，也可采用用比縫兩邊混混凝土高一個(gè)個(gè)強(qiáng)度等級(jí)的的普通混凝土土，后澆帶的的寬度為700～1500mm，鋼筋可不斷斷，也可斷開(kāi)開(kāi)，后者施工工麻煩，但釋釋放應(yīng)力程度度略高。11/26/202254后澆縫澆筑混混凝土之前，，應(yīng)將接縫處處的混凝土表表面鑿毛，清清洗干凈，并并保持濕潤(rùn)。。后澆縫澆筑筑的施工溫度度應(yīng)低于縫兩兩側(cè)混凝土施施工時(shí)的溫度度，且宜選擇擇氣溫較低的的季節(jié)施工。。后澆縫混凝凝土澆筑后，，其養(yǎng)護(hù)時(shí)間間不應(yīng)少于28d。如上海外環(huán)線線隧道管段施施工，將每節(jié)節(jié)管段分為6節(jié)，每節(jié)13.50m～17.85m長(zhǎng)，管節(jié)之間間設(shè)1.5m長(zhǎng)的后澆帶將將相鄰制作完完成的管節(jié)連連接。施工時(shí)時(shí)，從中間往往兩端展開(kāi)，，如圖4.7所示。11/26/202255圖4.7后澆帶留設(shè)及及管段制作總總體流程示意意圖（4）混凝土澆筑筑后的養(yǎng)護(hù)管管段段混凝土澆筑筑完畢后，要要及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)養(yǎng)護(hù)，以創(chuàng)造造一定的溫濕濕條件和防止止混凝土表面面散熱過(guò)快。。在冬期施工工的條件下，，混凝土抹壓壓密實(shí)后應(yīng)及及時(shí)覆蓋塑料料薄膜，再覆覆蓋保溫材料料(巖棉被、草簾簾等)。11/26/2022564.3.4管段封門(mén)管段澆筑完完畢，模板板拆除之后后，為了使使管段能在在水中浮運(yùn)運(yùn)，需要在在管段的兩兩端離端面面大約50～100cm處，設(shè)置臨臨時(shí)封門(mén)。。封門(mén)一般般有鋼端封封門(mén)和鋼筋筋混凝土封封門(mén)兩種形形式。鋼端端封門(mén)制作作時(shí)首先焊焊接鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)立柱，然然后在立柱柱上焊接封封板，焊接接排水管、、通氣管、、安裝觀察察入孔的水水密門(mén)，最最后進(jìn)行灌灌水試驗(yàn)。。如圖4.8所示。。圖4.8鋼端封封門(mén)的的結(jié)構(gòu)構(gòu)示意意圖11/26/202257上海沉沉管制制作現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)管管段封封門(mén)示示意11/26/202258鋼筋混混凝土土封門(mén)門(mén)是采采用鋼鋼筋混混凝土土澆筑筑而成成，優(yōu)優(yōu)點(diǎn)是是變形形小，，容易易保證證不漏漏，缺缺點(diǎn)是是拆除除比較較麻煩煩。4.4沉管隧隧道的的管段段沉放放預(yù)制管管段的的沉設(shè)設(shè)工作作是整整個(gè)沉沉管式式水底底隧道道施工工中重重要的的一個(gè)個(gè)環(huán)節(jié)節(jié)。它它受到到各種種條件件的制制約，，如氣氣象、、河流流自然然條件件、航航道自自然條條件等等。所所以在在沉管管隧道道施工工中，，并沒(méi)沒(méi)有一一套統(tǒng)統(tǒng)一通通用的的管段段沉設(shè)設(shè)方法法，一一般要要根據(jù)據(jù)氣象象、河河流、、航道道等綜綜合條條件考考慮確確定。。目目前世世界上上通常常使用用的管管段沉沉放方方法如如下：：11/26/20225911/26/2022604.4.1分吊法分吊法就是是在管段沉沉設(shè)作業(yè)時(shí)時(shí)分別用2～4艘起重船或或浮箱，吊吊著預(yù)先在在管段頂板板上埋設(shè)吊吊點(diǎn)（吊點(diǎn)點(diǎn)一般在管管段預(yù)制時(shí)時(shí)埋設(shè)），，逐漸將管管段沉沒(méi)到到規(guī)定位置置上。荷蘭蘭Boltek隧道采用雙雙起重船進(jìn)進(jìn)行管段沉沉放，其平平面布置圖圖和起重船船、管節(jié)的的定位錨固固系統(tǒng)如圖圖4.9所示。起吊吊沉管節(jié)的的懸吊系統(tǒng)統(tǒng)如圖4.10所示。11/26/202261圖4.9采用分吊法法吊沉管節(jié)節(jié)的平面布布置11/26/202262圖4.10采用分吊法法吊沉管節(jié)節(jié)的懸吊系系統(tǒng)早期的雙車(chē)車(chē)道船臺(tái)型型管段，一一般都是用用起重船按按分吊法來(lái)來(lái)進(jìn)行沉設(shè)設(shè)的。后來(lái)來(lái)荷蘭的柯柯恩（Coen，1966）隧道和培培納斯克斯斯（1967）又采用大大型浮筒代代替了浮吊吊，并在工工藝上作了了一些改革革（見(jiàn)圖4.11）。11/26/202263圖4.11浮筒吊沉沉法（a）側(cè)面圖圖；（b）橫剖圖圖其后，比比利時(shí)的的斯凱爾爾特(E3——Scheldt，1969年建成)隧道又改改以浮箱箱代替了了浮筒，，形成了了一種新新的沉沒(méi)沒(méi)方法。。浮箱吊沉沉法的主主要特點(diǎn)點(diǎn)是設(shè)備備簡(jiǎn)單，，尤適于于寬度特特大的大大型管段段。通常常于管段段頂板上上方用2、4只方形浮浮箱直接接將管段段吊起來(lái)來(lái)。浮箱箱之間可可用鋼桁桁架聯(lián)系系起來(lái)，，并用四四根錨索索定位。。11/26/202264起吊卷?yè)P(yáng)揚(yáng)機(jī)和浮浮箱的定定位卷?yè)P(yáng)揚(yáng)機(jī)均安安設(shè)在浮浮箱頂上上。管段段本身則則另用六六根錨索索定位(邊錨四，，前后錨錨各一)，其定位位卷?yè)P(yáng)機(jī)機(jī)則安設(shè)設(shè)在定位塔頂頂部。使用浮浮箱吊沉沉法，有有的工程程又將浮浮箱組的的定位錨錨索全部部略去，，只用管管段本身身上的六六根定位位錨索來(lái)來(lái)控制座座標(biāo)方位位，使水水上作業(yè)業(yè)大為簡(jiǎn)簡(jiǎn)化。圖圖4.12表示浮箱箱吊沉法法的全過(guò)過(guò)程。圖4.12浮箱吊沉沉法示意意11/26/2022654.4.2扛吊法此法亦稱(chēng)稱(chēng)方駁扛扛吊法。。即用““扛棒””和“方方駁”等等相互連連接來(lái)完完成管段段的吊沉沉作業(yè)。。扛吊法法按使用用方駁的的多少，，又分““四駁扛扛吊法””和“雙雙駁扛吊吊法”。?！八乃鸟g扛吊吊法”吊吊沉?xí)r用用二副““扛棒””來(lái)完成成吊沉作作業(yè)，每每副“扛扛棒”的的二個(gè)““肩”就就是二艘艘方駁。。左右二二艘方駁駁之間的的“扛棒棒”采用用型鋼梁梁或鋼板板梁做成成。前后二組組方駁之之間，用用鋼桁架架相連接接形成一一個(gè)整體體的駁船船組。駁駁船組用用六根錨錨索定位位，管段段本身另另用六根根錨索定定位(均是四邊邊錨及二二前后錨錨)。所有的的定位卷卷?yè)P(yáng)機(jī)均均安設(shè)在在駁船上上。吊索索的吊力力作用在在“扛棒棒”鋼梁梁上，通通過(guò)“扛扛棒”傳傳到方駁駁上。起起吊卷?yè)P(yáng)揚(yáng)機(jī)則可可安設(shè)在在方駁上上，亦可可直接安安設(shè)在““扛棒””上。11/26/202266“雙駁扛吊法法”吊沉?xí)r只只用二艘方駁駁，左右兩邊邊用扛棒相連連系，前后兩兩邊用繃索相相連接，將管管段的定位錨錨索改用對(duì)角角方向張拉的的斜索系定于于整體穩(wěn)定性性較好的雙駁駁船上。雙駁駁扛吊法的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)是整體穩(wěn)穩(wěn)定性較好，，缺點(diǎn)是設(shè)備備費(fèi)用較大（（大型駁船費(fèi)費(fèi)用較貴）。。雙駁扛吊法法示意圖如圖圖4.13所示。圖4.13雙駁扛吊法示示意圖1-方駁；2-扛棒；3-繃索；4-吊索；5－斜索；6-方駁定位索；；7-指揮室11/26/2022674.3.3騎吊法騎吊法即是水水上作業(yè)平臺(tái)臺(tái)“騎”在管管段上方，完完成管段吊放放沉沒(méi)，如圖圖4.14所示。圖4.14騎吊法管段沉沉放示意圖1-定位桿；2-拉合千斤頂水上作業(yè)臺(tái)亦亦稱(chēng)自升式作作業(yè)臺(tái)，是海海洋鉆探或開(kāi)開(kāi)采石油的專(zhuān)專(zhuān)用設(shè)備。它它的工作平臺(tái)臺(tái)實(shí)際上是個(gè)個(gè)鋼浮箱(常是方環(huán)形)。11/26/202268就位時(shí)，向浮浮箱里灌水加加載，使四條條鋼腿插入海海底或河底，，需要入土較較深時(shí)，可反反復(fù)灌水、排排水加荷壓沉沉，直到鋼腿腿插入深度達(dá)達(dá)到設(shè)計(jì)要求求為止。當(dāng)需要移位時(shí)時(shí)，可排出箱箱內(nèi)貯水，使使之上浮，將將四條鋼腿拔拔出。在外海海沉設(shè)管段時(shí)時(shí)，只能用此此法，其它方方法均不能勝勝任。在內(nèi)河河或港灣內(nèi)沉沉設(shè)管段時(shí)，，如流速過(guò)大大，也可采用用此法施工。。它的優(yōu)點(diǎn)是是不需拋設(shè)錨錨索，作業(yè)時(shí)時(shí)對(duì)航道干擾擾小。缺點(diǎn)是是設(shè)備費(fèi)用較較大，因此一一般不用此法法施工。11/26/2022694.5沉管隧道沉設(shè)設(shè)作業(yè)4.5.1沉設(shè)前的準(zhǔn)備備在沉沒(méi)開(kāi)始前前的一、二天天，應(yīng)作好管管節(jié)沉放點(diǎn)的的基槽檢查和和基槽的清淤淤工作，同時(shí)時(shí)還要檢查臨臨時(shí)支座的的的安放位置、、標(biāo)高，岸上上管段對(duì)接位位置等。所有有工作盡量在在岸上作好，，以保證管段段能順利地沉沉放到設(shè)計(jì)位位置，避免沉沉沒(méi)中途發(fā)生生擱淺，臨時(shí)時(shí)延長(zhǎng)沉沒(méi)作作業(yè)時(shí)間，打打亂港務(wù)計(jì)劃劃。最后向港務(wù)、、港監(jiān)等部門(mén)門(mén)申請(qǐng)沉放時(shí)時(shí)間。沉放時(shí)時(shí)間確定后應(yīng)應(yīng)及早通知有有關(guān)方面。沉沉放前須做好好水上交通管管制，并須抓抓緊時(shí)間設(shè)置置好封鎖線標(biāo)標(biāo)志，包括浮浮標(biāo)、燈號(hào)、、球號(hào)等。同同時(shí)須埋設(shè)管管段定位及作作業(yè)船組定位位用的地錨。。地錨上都須須設(shè)置浮標(biāo)。。11/26/202270為防止誤入封封鎖線的船只只于緊急拋錨錨后仍剎不住住，有的工程程施工中還沿沿著封鎖線在在河底上敷設(shè)設(shè)勾錨鏈，以以策安全。4.5.2管段就位在高潮平潮之之前，將管段段用浮箱或作作業(yè)船組拖運(yùn)運(yùn)到指定位置置上，并帶好好地錨，校正正好前后左右右位置。一般般管段要拖運(yùn)運(yùn)到中線與隧隧道軸線基本本重合（誤差差不應(yīng)大于10cm）,離規(guī)定沉設(shè)位位置10～20cm之處就位。同同時(shí)管段的縱縱向坡度亦應(yīng)應(yīng)調(diào)整到設(shè)計(jì)計(jì)坡度。定位位完畢后，可可開(kāi)始灌注壓壓載水，至消消除管段的全全部浮力為止止。11/26/2022714.5.3管段下沉管段下沉的全全過(guò)程，一般般需要2～4小時(shí)，因此應(yīng)應(yīng)在潮位退到到低潮平潮之之前l(fā)～2小時(shí)開(kāi)始下沉沉。開(kāi)始下沉沉?xí)r的水流速速度，應(yīng)小于于0.15m／sec，如流速超過(guò)過(guò)0.5m／sec，應(yīng)采取一些些輔助措施。。下沉作業(yè)一般般分三個(gè)步驟驟進(jìn)行，即初初次下沉，靠靠攏下沉和著著地下沉。1.初次下沉先灌注壓載水水至規(guī)定下沉沉力值的50％，隨即進(jìn)行行對(duì)位校正。。校正完畢后后，再繼續(xù)灌灌水至規(guī)定下下沉力值的100％。然后開(kāi)始始按40～50cm／min速度將管段下下沉，直至下下沉到離設(shè)計(jì)計(jì)高程4～5m為止。11/26/202272●下沉?xí)r要隨時(shí)時(shí)校正管段位位置。當(dāng)管節(jié)節(jié)頂面下沉至至距水面4m時(shí)，管節(jié)受力力狀態(tài)最為復(fù)復(fù)雜，各種作作用力變化很很大，必須引引起重視，并并要有足夠的的安全保證措措施，以防萬(wàn)萬(wàn)一。2.靠攏下下沉將管段段向前前節(jié)已已安設(shè)設(shè)管段段方向向平移移，平平移至至距已已安設(shè)設(shè)管段段端口口2m左右處處。隨隨后再再將管管段沉沉到管管底離離設(shè)計(jì)計(jì)高程程0.5～1m左右，，并校校正好好管段段位置置。3.著地下下沉先將管管段繼繼續(xù)前前移至至距前前節(jié)已已安設(shè)設(shè)管段段約0.5m處。經(jīng)經(jīng)校正正管段段位置置后，，即開(kāi)開(kāi)始著著地下下沉。。下沉沉?xí)r要要利用用對(duì)接接定位位裝置置不斷斷減少少管節(jié)節(jié)的橫橫向擺擺幅，，并自自然對(duì)對(duì)中，，以提提高安安裝精精度。。11/26/202273一般要要求管管節(jié)的的左右右誤差差小于于±20mm，高程程誤差差小于于±20mm。在沉沉放過(guò)過(guò)程中中，要要注意意管節(jié)節(jié)底面面下的的河(海)水的重重度將將隨著著管底底與基基槽間間隙的的減少少而逐逐漸加加大，，尤其其是在在泥砂砂含量量較高高的江江、河河中更更為明明顯，，需及及時(shí)調(diào)調(diào)整下下沉力力或采采取其其他措措施，，保證證管節(jié)節(jié)能繼繼續(xù)下下沉就就位。。11/26/202274沉管管組組件件箱箱涵涵（（沉沉箱箱在在干干塢塢中中））11/26/202275沉管管出出運(yùn)運(yùn)11/26/20227611/26/20227711/26/20227811/26/202279沉管管沉沉放放11/26/202280水下下作作業(yè)業(yè)下下錨錨碇碇11/26/202281上海海外外環(huán)環(huán)線線隧隧道道出出口口11/26/202282上海海外外環(huán)環(huán)線線隧隧道道出出口口11/26/202283管段段浮浮運(yùn)運(yùn)11/26/20228411/26/20228511/26/20228611/26/2022874.6沉管管隧隧道道的的水水下下壓壓接接4.6.1管段接頭頭管段接頭頭是沉管管隧道的的重要環(huán)環(huán)節(jié)，其其首先要要滿(mǎn)足水水密性要要求，即即在施工工階段和和日后運(yùn)運(yùn)營(yíng)階段段不滲漏漏；第二二是具有有抵抗各各種外力力的能力力，這些些外力包包括地震震力、浮浮力、溫溫度變形形和地基基變形等等；第三三是方便便施工和和保證施施工質(zhì)量量。11/26/2022881.管段接頭頭的種類(lèi)類(lèi)管段在水水下完成成對(duì)接時(shí)時(shí)，無(wú)論論連接時(shí)時(shí)采用水水下混凝凝土法或或水力壓壓接法，，均需在在水下混混凝土或或膠墊的的止水掩掩護(hù)下，，在其內(nèi)內(nèi)側(cè)構(gòu)筑筑永久性性的管段段接頭，，以使前前后兩節(jié)節(jié)管段連連成一體體。永久久性管段段接頭的的構(gòu)造，，按其連連接方法法主要有有剛性接接頭和柔柔性接頭頭兩種：：11/26/202289兩種接頭頭方式中中，剛性性接頭和和柔性接接頭各有有利弊，，剛性接接頭的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)抵抗抗外力的的作用較較好，但但防水密密封性較較差；柔柔性接頭頭由于防防水密封封性較好好，但抵抵抗外力力的作用用較弱。。近幾年年來(lái)，沉沉管隧道道施工中中，為了了吸取兩兩者接頭頭的利弊弊，又研研制了““先柔后后剛（剛剛性接頭頭）”式式接頭。。2.剛性接頭頭剛性接頭頭指管段段于水下下完成連連接后，，在相鄰鄰兩節(jié)管管段的接接頭部位位，在兩兩層鋼板板之間沿沿管段兩兩側(cè)外墻墻、底板板和頂班班之間澆澆筑一圈圈鋼筋混混凝土，，形成一一個(gè)永久久性接頭頭。剛性性接頭要要具有抵抵抗軸力力、剪切切力和彎彎矩等外外力的強(qiáng)強(qiáng)度，因因此一般般要求其其強(qiáng)度要要不小于于管段本本身結(jié)構(gòu)構(gòu)的強(qiáng)度度。11/26/202290在水力壓壓接法出出現(xiàn)之前前，所有有的沉管管隧道都都采用剛剛性接頭頭。但其其最大的的弱點(diǎn)是是水密性性不可靠靠，使用用不久往往往就會(huì)會(huì)因沉降降不均、、溫度變變形等因因素出現(xiàn)現(xiàn)滲漏和和滴水現(xiàn)現(xiàn)象。自從水力力壓接法法出現(xiàn)之之后，目目前許多多沉管隧隧道仍采采用剛性性接頭，，但現(xiàn)在在的剛性性接頭與與以前的的接頭有有較大的的不同，，它的外外圈采用用CINA橡膠止水水帶，內(nèi)內(nèi)側(cè)采用用連接鋼鋼板和后后封鋼筋筋混凝土土。這種接頭頭方式稱(chēng)稱(chēng)為“先先柔后剛剛”式。。內(nèi)側(cè)的的后封鋼鋼筋混凝凝土一般般要等沉沉降基本本結(jié)束之之后再進(jìn)進(jìn)行澆筑筑。如圖圖4.15所示。11/26/202291圖4.15剛性接頭頭（先柔柔后剛））“先柔后后剛”式式接頭，，按構(gòu)造造形式又又分為兩兩種：一一種為““無(wú)接圈圈式”。。即水力力壓接所所用的膠膠墊直接接安裝在在管段端端面上，，接頭后后封鋼筋筋混凝土土厚度，，比沉管管外壁稍稍小。另另一種為為“接圈圈式”，，即接頭頭后封鋼鋼筋混凝凝土厚度度與沉管管外壁相相同。11/26/202292水力壓壓接時(shí)時(shí)所用用的膠膠墊不不直接接安設(shè)設(shè)在管管段端端面上上，而而另用用鋼筋筋混凝凝土或或鋼結(jié)結(jié)構(gòu)沿沿管段段周邊邊外邊邊沿做做成懸懸壁，，用來(lái)來(lái)安設(shè)設(shè)膠墊墊。“無(wú)接接圈式式”剛剛性接接頭的的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)是施施工方方便，，是目目前在在沉管管隧道道施工工中采采用最最多的的一種種接頭頭方式式?！盁o(wú)接接圈式式”和和““接圈圈式””接頭頭的構(gòu)構(gòu)造形形式如如圖4.16所示。。圖4.16““先柔后后剛””式接接頭示示意圖圖11/26/2022933.柔性接接頭柔性接接頭一一般是是采用用水力力壓接接法來(lái)來(lái)形成成初始始密封封，即即用GINA橡膠止止水帶帶作為為第一一道防防水。。然后后在已已經(jīng)形形成水水密性性的沉沉管段段內(nèi)，，在各各接頭頭上安安裝OMEGA橡膠止止水帶帶。對(duì)于有有抗震震要求求的柔柔性接接頭，，根據(jù)據(jù)其采采用的的縱向向彈簧簧構(gòu)件件的不不同，，主要要有兩兩種形形式：：一種種是在在管節(jié)節(jié)之間間采用用W型鋼板板和型鋼板板作為為縱向向彈簧簧構(gòu)件件的柔柔性接接頭；；另一一種是是在管管節(jié)之之間采采用預(yù)預(yù)應(yīng)力力鋼索索及連連接裝裝置作作為縱縱向彈彈簧構(gòu)構(gòu)件的的柔性性接頭頭。如如圖4.17所示。。11/26/202294（a）采用用預(yù)應(yīng)應(yīng)力鋼鋼索及及連接接裝置置的柔柔性接接頭（b）采用用或W型鋼板板的柔柔性接接頭圖4.17柔性接接頭的的主要要形式式11/26/2022954.6.2水下壓壓接水下壓壓接主主要是是完成成管段段接頭頭止水水帶的的壓接接。止止水帶帶的壓壓接是是管段段沉放放過(guò)程程中的的一個(gè)個(gè)重要要部分分。整整個(gè)壓壓接過(guò)過(guò)程可可分為為兩個(gè)個(gè)階段段，即即初步步壓接接和最最終止止水壓壓接。。初步壓壓接時(shí)時(shí)主要要進(jìn)行行GINA止水帶帶的尖尖頭壓壓縮，，達(dá)到到接頭頭初步步止水水的效效果；；最終終止水水壓接接是依依靠管管段自自由端端的水水壓力力將GINA止水帶帶進(jìn)一一步壓壓縮，，達(dá)到到最終終止水水的目目的。。OMEGA止水帶帶是管管段接接頭的的第二二道防防水線線。由由于管管段接接頭是是柔性性接頭頭，所所以要要求OMEGA止水帶帶在一一定水水壓和和變形形條件件下，，以及及任何何可能能的工工況條條件下下(如沉降降、位位移、、地震震和溫溫度變變化等等)保證接接頭的的水密密性。。如圖圖4.18所示。。11/26/202296水下壓壓接具具體施施工操操作步步驟如如下：：管節(jié)沉沉放精精確就就位后后，拆拆除GINA橡膠止止水帶帶保護(hù)護(hù)罩，，派潛潛水員員檢查查GINA橡膠止止水帶帶及清清除附附著物物，然然后用用拉合合式千千斤頂頂對(duì)GINA橡膠止止水帶帶進(jìn)行行預(yù)壓壓。對(duì)對(duì)接拉拉合的的速度度應(yīng)不不大于于7cm／min，當(dāng)兩兩端面面相距距210mm時(shí)，對(duì)對(duì)管節(jié)節(jié)進(jìn)行行精細(xì)細(xì)調(diào)整整，滿(mǎn)滿(mǎn)足安安裝精精度后后，再再繼續(xù)續(xù)拉合合到初初步止止水工工況。。圖4.18GINA和OMEGA橡膠止止水帶帶示意意圖11/26/202297初步止止水工工況經(jīng)經(jīng)檢查查沒(méi)問(wèn)問(wèn)題后后，排排除前前后兩兩節(jié)沉沉管封封墻之之間被被膠墊墊所包包圍的的水，，進(jìn)行行水力力壓接接(施工人人員在在管節(jié)節(jié)內(nèi)打打開(kāi)排排水閥閥及進(jìn)進(jìn)氣閥閥，開(kāi)開(kāi)動(dòng)排排水水水泵，，抽掉掉兩管管節(jié)間間隔艙艙中的的水，，形成成負(fù)壓壓)，水力力壓接接速度度應(yīng)不不小于于2cm／min。水力力壓接接完成成后，，即進(jìn)進(jìn)行OMEGA止水帶帶的安安裝。。為了保保證安安全，，OMEGA止水帶帶安裝裝必須須在管管段沉沉放后后和兩兩管段段接頭頭的相相鄰封封門(mén)拆拆除前前進(jìn)行行。先先進(jìn)行行初步步安裝裝，即即止水水帶就就位，，并將將壓板板基本本固定定；然然后待待管底底基礎(chǔ)礎(chǔ)處理理完成成，管管段沉沉降基基本穩(wěn)穩(wěn)定后后，擰擰緊壓壓板螺螺栓，，完成成安裝裝。第第二道道OMEGA橡膠止止水帶帶安裝裝完畢畢后，，可拆拆除接接口隔隔艙兩兩側(cè)的的端封封墻，，沉放放、對(duì)對(duì)接作作業(yè)即即告完完成。。11/26/2022984.7基礎(chǔ)處理基礎(chǔ)處理是是沉管隧道道的重要工工序?；A(chǔ)礎(chǔ)處理主要要目的是將將基礎(chǔ)墊平平，而不是是象地面基基礎(chǔ)處理主主要是增加加基礎(chǔ)的承承載力。因因?yàn)槌凉芩硭淼乐饕牡膯?wèn)題不是是怕地基承承載力不夠夠，而是怕怕沉管段浮浮起。沉管隧道沉沉管段一般般不需構(gòu)筑筑人工基礎(chǔ)礎(chǔ)，但施工工時(shí)仍須進(jìn)進(jìn)行基礎(chǔ)處處理。其目目的主要是是解決基槽槽開(kāi)挖作業(yè)業(yè)所造成的的槽底不平平整問(wèn)題，，而不是為為了解決地地基土的固固結(jié)沉降。。11/26/202299因?yàn)椴徽撌故褂萌魏畏N種類(lèi)的挖泥泥船，浚挖挖后的基槽槽底表面，，總留有15～50cm的不平整度度(鏟斗挖泥船船可達(dá)100cm)，這使基槽槽底表面與與管節(jié)底面面之間存在在凹凸不平平的空隙，，導(dǎo)致管節(jié)節(jié)結(jié)構(gòu)受力力不勻而局局部破壞。。所以沉管管隧道的基基礎(chǔ)處理就就是將基礎(chǔ)礎(chǔ)墊平，以以使管片結(jié)結(jié)構(gòu)受力均均勻?；A(chǔ)處理方方法大體上上分為兩類(lèi)類(lèi)，即先鋪鋪法和后填填法。先鋪鋪法是在管管段沉沒(méi)之之前先鋪好好砂、石墊墊層；后鋪鋪法是先將將管段沉沒(méi)沒(méi)在槽底事事先預(yù)制好好的臨時(shí)支支座上，隨隨后再補(bǔ)填填墊實(shí)。兩兩類(lèi)方法按按施工工藝藝的不同又又可劃分為為：11/26/2022100先鋪法——刮砂法、刮刮石法；后鋪法——灌砂法、噴噴砂法、灌灌囊法、壓壓漿法、壓壓混凝土法法和壓砂法法。4.7.1先鋪法先鋪法實(shí)際際上只有刮刮鋪法一種種，按鋪墊墊時(shí)所采用用的材料不不同，又分分為刮砂法法和刮石法法兩種。兩兩者的操作作工藝基本本相同。早早期的沉管管隧道多用用刮鋪法作作基礎(chǔ)處理理。刮鋪法按使使用機(jī)械或或人工分為為機(jī)械刮平平和人工刮刮平。采用用簡(jiǎn)易刮平平機(jī)刮平，，施工步驟驟如下：11/26/20221011.在基槽開(kāi)挖挖時(shí)往下超超挖60～80cm。2.在基槽底兩兩側(cè)打設(shè)二二排短樁，，安放控制制高程及坡坡度用的導(dǎo)導(dǎo)軌。3.通過(guò)刮鋪機(jī)機(jī)的輸料管管，投放鋪鋪墊材料(粗砂或最大大粒徑不超超過(guò)100mm的碎石和礫礫石)，投放鋪墊墊材料的寬寬度為管節(jié)節(jié)底寬加1.5～2m，長(zhǎng)度則與與一節(jié)管節(jié)節(jié)長(zhǎng)度相同同。4.按導(dǎo)軌調(diào)整整鋪墊料的的厚度、高高程以及坡坡度，用簡(jiǎn)簡(jiǎn)單的鋼犁犁或特制的的刮鋪機(jī)刮刮平，如圖圖4.19所示。11/26/2022102圖4.19刮鋪機(jī)1-方環(huán)形浮箱箱；2-砂石喂料管管；3-刮板；4-砂石墊層；；5-錨塊；6-溝槽底面；；7-鋼軌；8-移行鋼梁刮鋪法的表表面平整度度，使用刮刮砂法時(shí)只只能達(dá)到±5cm；使用刮石石法時(shí)只能能達(dá)到±20。為使墊層層表面進(jìn)一一步平整，，可在管段段沉沒(méi)后加加一“壓密密”工序，，即在管段段內(nèi)灌足壓壓力水，進(jìn)進(jìn)行加壓砂砂石料，使使之發(fā)生超超荷而使墊墊層進(jìn)一步步壓實(shí)平整整。當(dāng)采用用刮石法時(shí)時(shí)，可在管管段沉設(shè)完完畢后，通通過(guò)管段內(nèi)內(nèi)預(yù)先預(yù)埋埋的壓漿孔孔向墊層內(nèi)內(nèi)壓注水泥泥膨潤(rùn)土（（粘土）混混合砂漿。。11/26/2022103當(dāng)采用水下下人工刮平平工法，施施工步驟如如下：1.設(shè)置水下導(dǎo)導(dǎo)軌支座。。2.鋪設(shè)行走導(dǎo)導(dǎo)軌，要求求導(dǎo)軌面標(biāo)標(biāo)高誤差不不超過(guò)±20mm。3.給砂(或石)裝置沿導(dǎo)軌軌行進(jìn)，由由工程船舶舶上的給料料斗不斷供供砂(或石)由潛水員在在水下人工工刮平。先鋪法的主主要缺點(diǎn)是是：(1)須制造專(zhuān)用用刮鋪船舶舶，費(fèi)用昂昂貴。如用用簡(jiǎn)單的鋼鋼犁進(jìn)行刮刮平作業(yè)，，則精度較較難控制，，作業(yè)時(shí)間間亦較長(zhǎng)。。(2)須按設(shè)計(jì)高高程、坡度度、厚度要要求，在水水底架設(shè)導(dǎo)導(dǎo)軌。導(dǎo)軌軌的安裝精精度較高，，否則易造造成基礎(chǔ)處處理失敗。。11/26/20221044.7.2后鋪法后鋪法基本本工序?yàn)椋海涸陂_(kāi)挖基基槽時(shí)先超超挖100cm；然后在槽槽底安設(shè)臨臨時(shí)支座；；管段沉設(shè)設(shè)擱在臨時(shí)時(shí)支座后，，往管底空空隙回填墊墊料。按施施工工藝不不同具體又又分為：1.灌砂法管節(jié)沉放完完畢后，通通過(guò)導(dǎo)管從從水面上向向管節(jié)底部部灌填粗砂砂，構(gòu)成縱縱向墊層。。此法設(shè)備備簡(jiǎn)單，施施工方便，，較適用于于底寬較小小的鋼殼圓圓形、八角角形或花籃籃形管節(jié)，，不適用于于管度較大大的管段。。這是一種種最早的后后鋪法的基基礎(chǔ)處理方方式，美國(guó)國(guó)早期的沉沉管隧道沉沉管段的基基礎(chǔ)處理常常用此法，，1969年建成的阿阿根廷Parana(Hernandias)隧道，亦用用此法。11/26/20221052.噴砂法管節(jié)寬度較較大時(shí)，