第四章沉管施工技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展

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?2/4/20221

●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)。12/4/20222

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。12/4/20223

●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)。12/4/20227

●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。12/4/20228

●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。12/4/20229

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。

12/4/202210●第一座鋼鋼殼管段段沉管隧隧道是在在二十世世紀(jì)初在在北美建建成的。。鋼殼管管段沉管管隧道是是鋼殼與與混凝土土的組合合結(jié)構(gòu)。。鋼殼可可作為防防水層并并在結(jié)構(gòu)構(gòu)上有明明顯作用用?；炷林饕惺軌簤毫妥髯鳛殒?zhèn)載載物，并并且也有有助于結(jié)結(jié)構(gòu)上的的需要。?！裼捎阡摎ぞ哂袕棌椥蕴攸c(diǎn)點(diǎn)，因此此，完工工的鋼殼殼管段沉沉管隧道道成為一一個(gè)具有有柔性的的整體結(jié)結(jié)構(gòu)。全全世界修修建的鋼鋼殼管段段沉管隧隧道大多多在北美美，日本本也修建建了幾座座，歐洲洲采用得得不多。。11/26/202211●沉管混凝土隧隧道最早出現(xiàn)現(xiàn)在歐洲。半半個(gè)世紀(jì)以前前，在荷蘭的的鹿特丹建成成了第一座歐歐洲的沉管隧隧道。此后，，這種施工方方法得到了極極大的簡(jiǎn)化和和優(yōu)化?，F(xiàn)今今全世界約建建成了四十多多座混凝土管管段沉管隧道道?；炷凉芄芏纬凉芩淼赖来蠖鄶?shù)在歐歐洲，其中約約有一半在荷荷蘭。亞洲的的日本、中國(guó)國(guó)也修建了幾幾座混凝土管管段沉管隧道道。●混凝土管段沉沉管隧道的主主要特點(diǎn)是隧隧道的管段由由鋼筋混凝土土制成，鋼筋筋混凝土用于于結(jié)構(gòu)構(gòu)造和和作為鎮(zhèn)載物物。盡管大多多數(shù)新近建造造的混凝土管管段沉管隧道道設(shè)有防水薄薄膜，但老的的混凝土管段段的沉管隧道道一般都使用用了鋼板或?yàn)r瀝青防水薄膜膜。11/26/202212●大多數(shù)完工的的混凝土管段段由多個(gè)節(jié)段段組成，管節(jié)節(jié)長(zhǎng)約20～25m，用柔性接縫縫將其連在一一起。因?yàn)槊棵恳还芄?jié)是一一個(gè)整體結(jié)構(gòu)構(gòu)，更易控制制混凝土的灌灌注和限制管管節(jié)內(nèi)的結(jié)構(gòu)構(gòu)力。只有極極少數(shù)的混凝凝土管段沉管管隧道有剛性性的隧道接縫縫。●除了管段制造造中使用各種種不同技術(shù)外外，鋼殼管段段沉管隧道和和混凝土管段段沉管隧道的的水上施工技技術(shù)也不同，，這些與不同同管段不同材材料的本來(lái)性性能有關(guān)，也也與承包人的的技術(shù)有關(guān)，，這種技術(shù)是是在不同的環(huán)環(huán)境下各自開(kāi)開(kāi)發(fā)出來(lái)的。。每一種實(shí)施施方法都對(duì)工工程進(jìn)度、引引道斜坡的施施工、澆注場(chǎng)場(chǎng)地等有不同同影響。11/26/202213●例如，對(duì)私私人投資的的工程來(lái)講講，時(shí)間很很重要，可可能導(dǎo)致有有更高的直直接投資。。至于成本本，不能簡(jiǎn)簡(jiǎn)單說(shuō)成是是混凝土管管段沉管隧隧道比鋼殼殼管段沉管管隧道要昂昂貴些。●例如，由于于環(huán)境要求求，建造一一個(gè)專(zhuān)門(mén)制制造混凝土土隧道管段段的灌注場(chǎng)場(chǎng)地的費(fèi)用用增高，這這就很可能能改而選擇擇鋼殼管段段沉管隧道道方案。鋼鋼殼管段沉沉管隧道的的沉埋深度度可能會(huì)比比混凝土管管段沉管隧隧道的沉埋埋深度深一一些，這樣樣就增長(zhǎng)了了現(xiàn)場(chǎng)引道道斜坡的長(zhǎng)長(zhǎng)度。11/26/202214美國(guó)和歐洲洲的方法不不同，有其其科學(xué)和政政治發(fā)展的的根源。但但是，總的的來(lái)講，歷歷史已證明明最終結(jié)果果——即在質(zhì)量、、防水性能能、壽命、、可靠性及及維修等方方面的最終終結(jié)果并不不存在不同同之處。11/26/202215中國(guó)國(guó)港港珠珠澳澳大大橋橋工工程程中中最最艱艱難難部部分分在在海海底底隧隧道道工工程程,其造造價(jià)價(jià)占占了了整整個(gè)個(gè)工工程程預(yù)預(yù)算算的的近近一一半半,初步步估估計(jì)計(jì)約約211億元元人人民民幣幣。。2009年4月14日,接受受記記者者采采訪訪的的專(zhuān)專(zhuān)家家表表示示,按照照““沉沉管管法法””的的方方式式,港珠珠澳澳大大橋橋的的隧隧道道將將先先在在隧隧址址以以外外的的船船臺(tái)臺(tái)上上或或臨臨時(shí)時(shí)干干塢塢內(nèi)內(nèi)制制作作隧隧道道管管段段(管段段每每節(jié)節(jié)長(zhǎng)長(zhǎng)度度一一般般在在60-100m,目前前最最長(zhǎng)長(zhǎng)的的達(dá)達(dá)268m),并于于兩兩端端用用臨臨時(shí)時(shí)封封端端墻墻封封閉閉起起來(lái)來(lái)。。預(yù)預(yù)制制完完成成后后用用拖拖輪輪拖拖運(yùn)運(yùn)到到隧隧址址指指定定位位置置。。這這時(shí)時(shí)已已于于隧隧位位處處預(yù)預(yù)先先挖挖好好了了一一個(gè)個(gè)水水底底基基槽槽。。待待管管段段定定位位就就緒緒后后,向管管段段內(nèi)內(nèi)灌灌水水壓壓載載,使之之下下沉沉。。11/26/202216然后后把把沉沉放放的的管管段段在在水水下下連連接接起起來(lái)來(lái)。。經(jīng)經(jīng)覆覆土土(石)回填填后后,便筑筑成成隧隧道道。。11/26/20221711/26/202218據(jù)估估算算，，港港珠珠澳澳大大橋橋總總投投資資為為726億元元。。融融資資方方案案已已于于日日前前確確定定，，口口岸岸及及連連接接線線部部分分由由粵粵港港澳澳三三地地政政府府投投資資興興建建，，總總投投資資約約350億元；主橋部部分總投資約約376億元，其中，，中央政府和和粵港澳三地地政府共同出出資157.3億元，銀行貸貸款融資約220億元。11/26/20221911/26/20222011/26/20222111/26/202222港珠澳大橋2009.12.15開(kāi)工11/26/20222311/26/20222411/26/2022254.2沉管隧隧道的的設(shè)計(jì)計(jì)與施施工4.2.1截面形形式選選擇沉管隧隧道的的截面面形式式主要要有圓圓形和和矩形形兩種種類(lèi)型型，其其設(shè)計(jì)計(jì)、施施工以以及所所采用用的材材料均均不相相同。。圓形（（多用用于船船臺(tái)型型）沉沉管隧隧道施施工時(shí)時(shí)多數(shù)數(shù)利用用造船船廠的的船臺(tái)臺(tái)制作作鋼殼殼，制制成后后沿著著船臺(tái)臺(tái)滑道道滑行行下水水，然然后將將沉管管隧道道系泊泊于碼碼頭邊邊上，，在水水中浮浮態(tài)中中澆筑筑鋼筋筋混凝凝土。。這類(lèi)沉沉管其其斷面面形式式內(nèi)邊邊概為為圓形形，外外邊則則為圓圓形、、八角角形或或花籃籃形，，按設(shè)設(shè)計(jì)車(chē)車(chē)道的的多少少，斷斷面形形式又又可設(shè)設(shè)計(jì)為為單筒筒圓形形斷面面和雙雙筒圓圓形斷斷面，，單筒筒圓斷斷面段段一般般為兩兩條車(chē)車(chē)道，，雙筒筒圓斷斷面一一般設(shè)設(shè)四條條車(chē)道道。11/26/202226如1972年香港港建成成的穿穿越維維多利利亞港港的第第一座座沉管管城市市道路路海底底隧道道，即即為圓圓形鋼鋼殼沉沉管隧隧道結(jié)結(jié)構(gòu)，，其斷斷面形形式如如圖4.1所示。。圖4.1香港海海底跨跨港隧隧道橫橫斷面面圖11/26/202227矩形（（多用用于干干塢型型）沉沉管隧隧道施施工時(shí)時(shí)在臨臨時(shí)在在干塢塢中制制作鋼鋼筋混混凝土土管段段，制制成后后往塢塢內(nèi)灌灌水使使之浮浮起并并拖運(yùn)運(yùn)至隧隧址沉沉設(shè)。。此法法自荷荷蘭的的鹿特特丹mass河隧道道(1942建成)首創(chuàng)矩矩形沉沉管以以來(lái)，，在各各國(guó)得得到廣廣泛的的應(yīng)用用，我我國(guó)的的沉管管隧道道大多多數(shù)也也采用用矩形形截面面。矩形沉管斷斷面管段，，在同一管管段斷面內(nèi)內(nèi)可以同時(shí)時(shí)容納4～8個(gè)車(chē)道，一一般多在臨臨時(shí)干塢以以鋼筋混凝凝土澆筑而而成。如上上海的外環(huán)環(huán)線越江隧隧道，即為為三箱八車(chē)車(chē)道，其斷斷面形式如如圖4.2所示。11/26/202228圖4.2(a)城市外圍快快速干道的的建設(shè)(沉管式隧道道)11/26/202229圖2.2（b）上海外外環(huán)線沉管管隧道入口口11/26/202230圖4.2（c）上海海外環(huán)線越越江隧道示示意圖采用矩形沉沉管隧道優(yōu)優(yōu)點(diǎn)是不占占用造船廠廠設(shè)備，不不妨礙造船船工業(yè)的生生產(chǎn)；在隧隧道橫斷面面中，沒(méi)有有過(guò)多空余余空間，空空間利用率率較高；所所需浚挖的的土方量亦亦較少；不不用鋼殼防防水，大量量地節(jié)約鋼鋼材。11/26/202231●其缺點(diǎn)是管管段寬度較較大，基礎(chǔ)礎(chǔ)處理時(shí)不不如船臺(tái)型型管段簡(jiǎn)便便；制作管管段時(shí)須覽覽址建造臨臨時(shí)干塢；；混凝土澆澆筑時(shí)須采采用防水混混凝土，對(duì)對(duì)混凝土澆澆筑質(zhì)量要要求較嚴(yán)。?！窨偟膩?lái)說(shuō)，，在干塢中中制作的矩矩形鋼筋混混凝土管段段比在船臺(tái)臺(tái)上制作的的鋼殼圓形形、八角形形或花藍(lán)形形管段經(jīng)濟(jì)濟(jì)。所以目目前世界各各國(guó)均采用用矩形鋼筋筋混凝土管管段代替圓圓形鋼筋混混凝土管段段。本節(jié)也也重點(diǎn)介紹紹矩形沉管管管段的施施工技術(shù)。。11/26/202232鋼筋混凝土土鋼殼鋼筋混凝土土通風(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沉管隧道施施工程序沉管隧道施施工一般包包括：預(yù)制制廠（臨時(shí)時(shí)干塢）準(zhǔn)準(zhǔn)備、管節(jié)節(jié)制作、管管節(jié)浮運(yùn)、、沉管段基基槽開(kāi)挖、、臨時(shí)支座座及地垅設(shè)設(shè)置、管節(jié)節(jié)沉放等，，具體的施施工程序如如圖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4.3一般沉管管隧道的的施工程程序11/26/2022354.2.3沉管隧道道的管節(jié)節(jié)制作1臨時(shí)干塢塢矩形鋼筋筋混凝土土預(yù)制管管段大多多數(shù)是在在臨時(shí)干干塢中制制作的，，因此在在水底沉沉管隧道道開(kāi)工之之始，就就應(yīng)在隧隧址附近近建造一一個(gè)預(yù)制制管段專(zhuān)專(zhuān)用的臨臨時(shí)干塢塢。這種種干塢應(yīng)應(yīng)選在地地址條件件較好，，場(chǎng)地土土具有一一定的承承載力，，當(dāng)預(yù)制制管段澆澆筑后不不會(huì)產(chǎn)生生過(guò)大的的不均勻勻沉降，，并在干干塢附近近的航道道具備浮浮運(yùn)條件件和浮存存系泊若若干節(jié)預(yù)預(yù)制好管管段的水水域。11/26/202236臨時(shí)干塢塢一般比比較簡(jiǎn)單單，不象象造船工工業(yè)的船船塢，周周邊需要要有永久久性的鋼鋼筋混凝凝土塢墻墻，很厚厚的鋼筋筋混凝土土底板，，臨時(shí)干干塢它的的周邊大大多數(shù)是是采用簡(jiǎn)簡(jiǎn)單的、、設(shè)有護(hù)護(hù)坡的天天然土坡坡，底板板做得很很薄，只只有在個(gè)個(gè)別情況況下才采采用鋼板板樁圍堰堰。因此此臨時(shí)干干塢實(shí)系系一臨時(shí)時(shí)性的工工作土坑坑。臨時(shí)干塢塢示意圖圖11/26/20223711/26/202238沉管隧道道正在干干塢中施施工11/26/202239沉管預(yù)置置11/26/202240我國(guó)上海海外環(huán)線線沉管隧隧道的干干塢方案案確定，，經(jīng)過(guò)對(duì)對(duì)干塢的的塢址確確定、規(guī)規(guī)模大小小、結(jié)構(gòu)構(gòu)形式以以及其位位置與隧隧道軸線線的關(guān)系系等進(jìn)行行了反復(fù)復(fù)論證和和斟酌，，最終確確定分為為兩個(gè)干干塢、一一次性制制作所有有七節(jié)沉管管管段的干干塢方案案。2.臨時(shí)干塢塢的主要要設(shè)備一般都用用普通土土建工程程中常見(jiàn)見(jiàn)的通用用設(shè)備。。如混凝凝土攪拌拌站設(shè)備備、水平平運(yùn)輸車(chē)車(chē)輛、起起重設(shè)備備、空壓壓機(jī)、電電焊機(jī)和和鋼筋成成型設(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沉管隧道道的管段段制作4.3.1管段制作的材材料要求（1）粗骨料必須須采用自然連連續(xù)級(jí)配，粒粒級(jí)5～25mm，泥塊含量＜＜0.5%(水洗)，針片狀含量量＜1%和含泥量＜1%。這不僅可提提高混凝土可可泵性，還可可減少砂、水水泥用量，達(dá)達(dá)到減少混凝凝土自身收縮縮的目的。（2）細(xì)骨料采用用級(jí)配合理的的中粗砂，細(xì)細(xì)度模數(shù)Mx為2.5～2.8，含泥量＜1.5%，泥塊含量＜＜0.5%。這可減少用用水量從而降降低混凝土的的干縮?？刂浦拼旨?xì)骨料的的含泥量，可可減少混凝土土的收縮，增增加混凝土的的抗拉強(qiáng)度。。11/26/202243（3）水泥選用水水化熱較低的的52.5級(jí)普通硅酸鹽鹽水泥，混凝凝土強(qiáng)度等級(jí)級(jí)不應(yīng)小于C30，水泥用量應(yīng)應(yīng)控制在300kg/m3，混凝土的重重度一般為23.8KN/m3。（4）粉煤灰磨細(xì)細(xì)度為二級(jí)，，可改善混凝凝土的和易性性和可泵性，，降低水化熱熱。

（5）必須嚴(yán)格控控制混凝土的的配合比和施施工質(zhì)量。一一般要求水灰灰比應(yīng)小于0.5，坍落度控制制在10～14cm，混凝土中應(yīng)應(yīng)摻入緩凝減減水劑，同時(shí)時(shí)還要滿足泵泵送混凝土的的要求。材料料計(jì)量應(yīng)符合合現(xiàn)行《鋼筋混凝土施施工及驗(yàn)收規(guī)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)，即控制制水泥誤差小小于1％，砂小于2％，碎石小于于2％，外加劑小小于1％。11/26/2022444.3.2管段制作的防防水要求（1）抗?jié)B等級(jí)不不應(yīng)小于S8，結(jié)構(gòu)防水主主要依靠混凝凝土本身的密密實(shí)性達(dá)到防防水要求，即即應(yīng)以自防水水為主，外防防水為輔；（2）施工縫、預(yù)預(yù)埋件、施工工使用貫穿結(jié)結(jié)構(gòu)的管道等等特殊部位，，應(yīng)加強(qiáng)防水水措施的處理理。一般不宜宜設(shè)置貫穿結(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)外的永永久性金屬構(gòu)構(gòu)件或管道。。（3）施工縫處的的止水帶應(yīng)是是閉合的，由由于沉管隧道道的壁厚較大大，一般要在在施工縫處設(shè)設(shè)置兩道止水水帶，其中一一道止水帶以以金屬止水帶帶為宜。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管段的的預(yù)制制管段的的混凝凝土預(yù)預(yù)制施施工工工藝大大體上上與地地面澆澆筑的的混凝凝土結(jié)結(jié)構(gòu)相相同，，但由由于管管段要要采取取浮運(yùn)運(yùn)沉設(shè)設(shè)的施施工方方法，，而且且最終終要埋埋設(shè)在在河底底水中中，因因此對(duì)對(duì)混凝凝土勻勻質(zhì)性性與防防水性性要求求特別別高，，這是是一般般土建建工程程中所所沒(méi)有有的。。11/26/202249矩形管管段在在浮運(yùn)運(yùn)時(shí)的的干舷舷（滿載水水線以以上未未被水水浸濕濕的舷舷側(cè)板板，稱(chēng)稱(chēng)為干干舷））只有l(wèi)0～15cm，僅占占管段段全高高1.2～2％左右右，如如果混混凝土土重度度變化化幅度度稍大大，超超過(guò)1％以上上，管管段就就會(huì)浮浮不起起來(lái)。。此外外，管管段澆澆筑時(shí)時(shí)各部部分尺尺寸偏偏差過(guò)過(guò)大，，造成成管段段構(gòu)件件前后后、左左右的的大小小不一一或混混凝土土重度度不均均勻，，管段段就會(huì)會(huì)傾側(cè)側(cè)。所以，，在管管段制制作時(shí)時(shí)要嚴(yán)嚴(yán)格控控制混混合物物的勻勻質(zhì)性性和模模板的的變形形與走走動(dòng)，，要求求混凝凝土的的重度度控制制在23.8KN/m3；要求求頂、、底板板、側(cè)側(cè)墻厚厚度精精度誤誤差小小于1cm。具體體要求求如下下：11/26/202250（1）模板板的選選用模模板要要有足足夠的的剛度度，能能整體體移動(dòng)動(dòng)，能能保證證混凝凝土的的表面面質(zhì)量量。如如內(nèi)模?？刹刹捎脤?zhuān)專(zhuān)門(mén)設(shè)設(shè)計(jì)的的鋼模模臺(tái)車(chē)車(chē)，外外?？煽刹捎糜媚灸Ｄ；蜾撲摽蛑裰衲z板板模板板。鋼鋼模臺(tái)臺(tái)車(chē)可可整體體移動(dòng)動(dòng)，避避免了了模板板的裝裝拆工工作，，生產(chǎn)產(chǎn)效率率高。。鋼臺(tái)臺(tái)模車(chē)車(chē)管節(jié)節(jié)預(yù)制制模板板系統(tǒng)統(tǒng)如圖圖4.5所示。圖4.5管節(jié)預(yù)制制模板系系統(tǒng)11/26/202251（2）施工縫縫的留設(shè)設(shè)施施工縫縫是滲漏漏的主要要途徑，，所以，，在構(gòu)造造上和工工藝上要要采取嚴(yán)嚴(yán)格的防防水措施施，在組組織施工工時(shí)，也也要盡量量減少不不必要的的留設(shè)。。管段在在干塢預(yù)預(yù)制時(shí)，，一般都都先澆筑筑底板，，隔若干干日后再再澆筑外外壁、內(nèi)內(nèi)壁和頂頂板，因因此在管管段的橫橫斷面上上一般都都要留設(shè)設(shè)施工縫縫，這個(gè)個(gè)施工縫縫，亦稱(chēng)稱(chēng)作為縱縱向施工工縫?？v縱向施工工縫，一一般留設(shè)設(shè)在管壁壁上，在在管壁的的上下端端各留一一道，下下端的一一道應(yīng)高高出底板板面30～50cm。如圖4.6所示。圖4.6管段的施施工縫與與變形縫縫的位置置1－縱向施施工縫；；2－止水帶帶；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鋼端封門(mén)的的結(jié)構(gòu)示意意圖11/26/202257上海沉管制制作現(xiàn)場(chǎng)管管段封門(mén)示示意11/26/202258鋼筋混凝土土封門(mén)是采采用鋼筋混混凝土澆筑筑而成，優(yōu)優(yōu)點(diǎn)是變形形小，容易易保證不漏漏，缺點(diǎn)是是拆除比較較麻煩。4.4沉管隧道的的管段沉放放預(yù)制管段的的沉設(shè)工作作是整個(gè)沉沉管式水底底隧道施工工中重要的的一個(gè)環(huán)節(jié)節(jié)。它受到到各種條件件的制約，，如氣象、、河流自然然條件、航航道自然條條件等。所所以在沉管管隧道施工工中，并沒(méi)沒(méi)有一套統(tǒng)統(tǒng)一通用的的管段沉設(shè)設(shè)方法，一一般要根據(jù)據(jù)氣象、河河流、航道道等綜合條條件考慮確確定。目目前世界上上通常使用用的管段沉沉放方法如如下：11/26/20225911/26/2022604.4.1分吊吊法法分吊吊法法就就是是在在管管段段沉沉設(shè)設(shè)作作業(yè)業(yè)時(shí)時(shí)分分別別用用2～4艘起起重重船船或或浮浮箱箱，，吊吊著著預(yù)預(yù)先先在在管管段段頂頂板板上上埋埋設(shè)設(shè)吊吊點(diǎn)點(diǎn)（（吊吊點(diǎn)點(diǎn)一一般般在在管管段段預(yù)預(yù)制制時(shí)時(shí)埋埋設(shè)設(shè)）），，逐逐漸漸將將管管段段沉沉沒(méi)沒(méi)到到規(guī)規(guī)定定位位置置上上。。荷荷蘭蘭Boltek隧道道采采用用雙雙起起重重船船進(jìn)進(jìn)行行管管段段沉沉放放，，其其平平面面布布置置圖圖和和起起重重船船、、管管節(jié)節(jié)的的定定位位錨錨固固系系統(tǒng)統(tǒng)如如圖圖4.9所示示。。起起吊吊沉沉管管節(jié)節(jié)的的懸懸吊吊系系統(tǒng)統(tǒng)如如圖圖4.10所示示。。11/26/202261圖4.9采用用分分吊吊法法吊吊沉沉管管節(jié)節(jié)的的平平面面布布置置11/26/202262圖4.10采用分吊吊法吊沉沉管節(jié)的的懸吊系系統(tǒng)早期的雙雙車(chē)道船船臺(tái)型管管段，一一般都是是用起重重船按分分吊法來(lái)來(lái)進(jìn)行沉沉設(shè)的。。后來(lái)荷荷蘭的柯柯恩（Coen，1966）隧道和和培納斯斯克斯（（1967）又采用用大型浮浮筒代替替了浮吊吊，并在在工藝上上作了一一些改革革（見(jiàn)圖圖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)。?？傅醴ǚò词褂糜梅今g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“雙駁扛扛吊法””吊沉?xí)r時(shí)只用二二艘方駁駁，左右右兩邊用用扛棒相相連系，，前后兩兩邊用繃繃索相連連接，將將管段的的定位錨錨索改用用對(duì)角方方向張拉拉的斜索索系定于于整體穩(wěn)穩(wěn)定性較較好的雙雙駁船上上。雙駁駁扛吊法法的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)是整體體穩(wěn)定性性較好，，缺點(diǎn)是是設(shè)備費(fèi)費(fèi)用較大大（大型型駁船費(fèi)費(fèi)用較貴貴）。雙雙駁扛吊吊法示意意圖如圖圖4.13所示。圖4.13雙駁扛吊吊法示意意圖1-方駁；2-扛棒；3-繃索；4-吊索；5－斜索；；6-方駁定位位索；7-指揮室11/26/2022674.3.3騎吊法騎吊法即即是水上上作業(yè)平平臺(tái)“騎騎”在管管段上方方，完成成管段吊吊放沉沒(méi)沒(méi)，如圖圖4.14所示。圖4.14騎吊法管管段沉放放示意圖圖1-定位桿；；2-拉合千斤斤頂水上作業(yè)業(yè)臺(tái)亦稱(chēng)稱(chēng)自升式式作業(yè)臺(tái)臺(tái)，是海海洋鉆探探或開(kāi)采采石油的的專(zhuān)用設(shè)設(shè)備。它它的工作作平臺(tái)實(shí)實(shí)際上是是個(gè)鋼浮浮箱(常是方環(huán)環(huán)形)。11/26/202268就位時(shí)時(shí)，向向浮箱箱里灌灌水加加載，，使四四條鋼鋼腿插插入海海底或或河底底，需需要入入土較較深時(shí)時(shí)，可可反復(fù)復(fù)灌水水、排排水加加荷壓壓沉，，直到到鋼腿腿插入入深度度達(dá)到到設(shè)計(jì)計(jì)要求求為止止。當(dāng)需要要移位位時(shí)，，可排排出箱箱內(nèi)貯貯水，，使之之上浮浮，將將四條條鋼腿腿拔出出。在在外海海沉設(shè)設(shè)管段段時(shí)，，只能能用此此法，，其它它方法法均不不能勝勝任。。在內(nèi)內(nèi)河或或港灣灣內(nèi)沉沉設(shè)管管段時(shí)時(shí)，如如流速速過(guò)大大，也也可采采用此此法施施工。。它的的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)是不不需拋拋設(shè)錨錨索，，作業(yè)業(yè)時(shí)對(duì)對(duì)航道道干擾擾小。。缺點(diǎn)點(diǎn)是設(shè)設(shè)備費(fèi)費(fèi)用較較大，，因此此一般般不用用此法法施工工。11/26/2022694.5沉管隧隧道沉沉設(shè)作作業(yè)4.5.1沉設(shè)前前的準(zhǔn)準(zhǔn)備在沉沒(méi)沒(méi)開(kāi)始始前的的一、、二天天，應(yīng)應(yīng)作好好管節(jié)節(jié)沉放放點(diǎn)的的基槽槽檢查查和基基槽的的清淤淤工作作，同同時(shí)還還要檢檢查臨臨時(shí)支支座的的的安安放位位置、、標(biāo)高高，岸岸上管管段對(duì)對(duì)接位位置等等。所所有工工作盡盡量在在岸上上作好好，以以保證證管段段能順順利地地沉放放到設(shè)設(shè)計(jì)位位置，，避免免沉沒(méi)沒(méi)中途途發(fā)生生擱淺淺，臨臨時(shí)延延長(zhǎng)沉沉沒(méi)作作業(yè)時(shí)時(shí)間，，打亂亂港務(wù)務(wù)計(jì)劃劃。最后向向港務(wù)務(wù)、港港監(jiān)等等部門(mén)門(mén)申請(qǐng)請(qǐng)沉放放時(shí)間間。沉沉放時(shí)時(shí)間確確定后后應(yīng)及及早通通知有有關(guān)方方面。。沉放放前須須做好好水上上交通通管制制，并并須抓抓緊時(shí)時(shí)間設(shè)設(shè)置好好封鎖鎖線標(biāo)標(biāo)志，，包括括浮標(biāo)標(biāo)、燈燈號(hào)、、球號(hào)號(hào)等。。同時(shí)時(shí)須埋埋設(shè)管管段定定位及及作業(yè)業(yè)船組組定位位用的的地錨錨。地地錨上上都須須設(shè)置置浮標(biāo)標(biāo)。11/26/202270為防止止誤入入封鎖鎖線的的船只只于緊緊急拋拋錨后后仍剎剎不住住，有有的工工程施施工中中還沿沿著封封鎖線線在河河底上上敷設(shè)設(shè)勾錨錨鏈，，以策策安全全。4.5.2管段就就位在高潮潮平潮潮之前前，將將管段段用浮浮箱或或作業(yè)業(yè)船組組拖運(yùn)運(yùn)到指指定位位置上上，并并帶好好地錨錨，校校正好好前后后左右右位置置。一一般管管段要要拖運(yùn)運(yùn)到中中線與與隧道道軸線線基本本重合合（誤誤差不不應(yīng)大大于10cm）,離規(guī)定沉設(shè)設(shè)位置10～20cm之處就位。。同時(shí)管段段的縱向坡坡度亦應(yīng)調(diào)調(diào)整到設(shè)計(jì)計(jì)坡度。定定位完畢后后，可開(kāi)始始灌注壓載載水，至消消除管段的的全部浮力力為止。11/26/2022714.5.3管段下沉管段下沉的的全過(guò)程，，一般需要要2～4小時(shí)，因此此應(yīng)在潮位位退到低潮潮平潮之前前l(fā)～2小時(shí)開(kāi)始下下沉。開(kāi)始始下沉?xí)r的的水流速度度，應(yīng)小于于0.15m／sec，如流速超超過(guò)0.5m／sec，應(yīng)采取一一些輔助措措施。下沉作業(yè)一一般分三個(gè)個(gè)步驟進(jìn)行行，即初次次下沉，靠靠攏下沉和和著地下沉沉。1.初次下沉先灌注壓載載水至規(guī)定定下沉力值值的50％，隨即進(jìn)進(jìn)行對(duì)位校校正。校正正完畢后，，再繼續(xù)灌灌水至規(guī)定定下沉力值值的100％。然后開(kāi)開(kāi)始按40～50cm／min速度將管段段下沉，直直至下沉到到離設(shè)計(jì)高高程4～5m為止。11/26/202272●下沉?xí)r要隨隨時(shí)校正管管段位置。。當(dāng)管節(jié)頂頂面下沉至至距水面4m時(shí)，管節(jié)受受力狀態(tài)最最為復(fù)雜，，各種作用用力變化很很大，必須須引起重視視，并要有有足夠的安安全保證措措施，以防防萬(wàn)一。2.靠攏下沉將管段向前前節(jié)已安設(shè)設(shè)管段方向向平移，平平移至距已已安設(shè)管段段端口2m左右處。隨隨后再將管管段沉到管管底離設(shè)計(jì)計(jì)高程0.5～1m左右，并校校正好管段段位置。3.著地下沉先將管段繼繼續(xù)前移至至距前節(jié)已已安設(shè)管段段約0.5m處。經(jīng)校正正管段位置置后，即開(kāi)開(kāi)始著地下下沉。下沉沉?xí)r要利用用對(duì)接定位位裝置不斷斷減少管節(jié)節(jié)的橫向擺擺幅，并自自然對(duì)中，，以提高安安裝精度。。11/26/202273一般要求管管節(jié)的左右右誤差小于于±20mm，高程誤差差小于±20mm。在沉放過(guò)過(guò)程中，要要注意管節(jié)節(jié)底面下的的河(海)水的重度將將隨著管底底與基槽間間隙的減少少而逐漸加加大，尤其其是在泥砂砂含量較高高的江、河河中更為明明顯，需及及時(shí)調(diào)整下下沉力或采采取其他措措施，保證證管節(jié)能繼繼續(xù)下沉就就位。11/26/202274沉管組件件箱涵（（沉箱在在干塢中中）11/26/202275沉管出運(yùn)運(yùn)11/26/20227611/26/20227711/26/20227811/26/202279沉管沉放11/26/202280水下作業(yè)下錨錨碇11/26/202281上海外環(huán)線隧隧道出口11/26/202282上海外環(huán)線隧隧道出口11/26/202283管段浮運(yùn)11/26/20228411/26/20228511/26/20228611/26/2022874.6沉管隧隧道的的水下下壓接接4.6.1管段接接頭管段接接頭是是沉管管隧道道的重重要環(huán)環(huán)節(jié)，，其首首先要要滿足足水密密性要要求，，即在在施工工階段段和日日后運(yùn)運(yùn)營(yíng)階階段不不滲漏漏；第第二是是具有有抵抗抗各種種外力力的能能力，，這些些外力力包括括地震震力、、浮力力、溫溫度變變形和和地基基變形形等；；第三三是方方便施施工和和保證證施工工質(zhì)量量。11/26/2022881.管段接接頭的的種類(lèi)類(lèi)管段在在水下下完成成對(duì)接接時(shí)，，無(wú)論論連接接時(shí)采采用水水下混混凝土土法或或水力力壓接接法，，均需需在水水下混混凝土土或膠膠墊的的止水水掩護(hù)護(hù)下，，在其其內(nèi)側(cè)側(cè)構(gòu)筑筑永久久性的的管段段接頭頭，以以使前前后兩兩節(jié)管管段連連成一一體。。永久久性管管段接接頭的的構(gòu)造造，按按其連連接方方法主主要有有剛性性接頭頭和柔柔性接接頭兩兩種：：11/26/202289兩種種接接頭頭方方式式中中，，剛剛性性接接頭頭和和柔柔性性接接頭頭各各有有利利弊弊，，剛剛性性接接頭頭的的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)抵抵抗抗外外力力的的作作用用較較好好，，但但防防水水密密封封性性較較差差；；柔柔性性接接頭頭由由于于防防水水密密封封性性較較好好，，但但抵抵抗抗外外力力的的作作用用較較弱弱。。近近幾幾年年來(lái)來(lái)，，沉沉管管隧隧道道施施工工中中，，為為了了吸吸取取兩兩者者接接頭頭的的利利弊弊，，又又研研制制了了““先先柔柔后后剛剛（（剛剛性性接接頭頭））””式式接接頭頭。。2.剛性性接接頭頭剛性性接接頭頭指指管管段段于于水水下下完完成成連連接接后后，，在在相相鄰鄰兩兩節(jié)節(jié)管管段段的的接接頭頭部部位位，，在在兩兩層層鋼鋼板板之之間間沿沿管管段段兩兩側(cè)側(cè)外外墻墻、、底底板板和和頂頂班班之之間間澆澆筑筑一一圈圈鋼鋼筋筋混混凝凝土土，，形形成成一一個(gè)個(gè)永永久久性性接接頭頭。。剛剛性性接接頭頭要要具具有有抵抵抗抗軸軸力力、、剪剪切切力力和和彎彎矩矩等等外外力力的的強(qiáng)強(qiáng)度度，，因因此此一一般般要要求求其其強(qiáng)強(qiáng)度度要要不不小小于于管管段段本本身身結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)的的強(qiáng)強(qiáng)度度。。11/26/202290在水水力力壓壓接接法法出出現(xiàn)現(xiàn)之之前前，，所所有有的的沉沉管管隧隧道道都都采采用用剛剛性性接接頭頭。。但但其其最最大大的的弱弱點(diǎn)點(diǎn)是是水水密密性性不不可可靠靠，，使使用用不不久久往往往往就就會(huì)會(huì)因因沉沉降降不不均均、、溫溫度度變變形形等等因因素素出出現(xiàn)現(xiàn)滲滲漏漏和和滴滴水水現(xiàn)現(xiàn)象象。。自從從水水力力壓壓接接法法出出現(xiàn)現(xiàn)之之后后，，目目前前許許多多沉沉管管隧隧道道仍仍采采用用剛剛性性接接頭頭，，但但現(xiàn)現(xiàn)在在的的剛剛性性接接頭頭與與以以前前的的接接頭頭有有較較大大的的不不同同，，它它的的外外圈圈采采用用CINA橡膠膠止止水水帶帶，，內(nèi)內(nèi)側(cè)側(cè)采采用用連連接接鋼鋼板板和和后后封封鋼鋼筋筋混混凝凝土土。。這種種接接頭頭方方式式稱(chēng)稱(chēng)為為““先先柔柔后后剛剛””式式。。內(nèi)內(nèi)側(cè)側(cè)的的后后封封鋼鋼筋筋混混凝凝土土一一般般要要等等沉沉降降基基本本結(jié)結(jié)束束之之后后再再進(jìn)進(jìn)行行澆澆筑筑。。如如圖圖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水力壓接接時(shí)所用用的膠墊墊不直接接安設(shè)在在管段端端面上，，而另用用鋼筋混混凝土或或鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)沿管段段周邊外外邊沿做做成懸壁壁，用來(lái)來(lái)安設(shè)膠膠墊。“無(wú)接圈圈式”剛剛性接頭頭的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)是施工工方便，，是目前前在沉管管隧道施施工中采采用最多多的一種種接頭方方式。“無(wú)接圈圈式”和和“接接圈式””接頭的的構(gòu)造形形式如圖圖4.16所示。圖4.16““先柔后剛剛”式接接頭示意意圖11/26/2022933.柔性接頭頭柔性接頭頭一般是是采用水水力壓接接法來(lái)形形成初始始密封，，即用GINA橡膠止水水帶作為為第一道道防水。。然后在在已經(jīng)形形成水密密性的沉沉管段內(nèi)內(nèi)，在各各接頭上上安裝OMEGA橡膠止水水帶。對(duì)于有抗抗震要求求的柔性性接頭，，根據(jù)其其采用的的縱向彈彈簧構(gòu)件件的不同同，主要要有兩種種形式：：一種是是在管節(jié)節(jié)之間采采用W型鋼板和和型鋼板作作為縱向向彈簧構(gòu)構(gòu)件的柔柔性接頭頭；另一一種是在在管節(jié)之之間采用用預(yù)應(yīng)力力鋼索及及連接裝裝置作為為縱向彈彈簧構(gòu)件件的柔性性接頭。。如圖4.17所示。11/26/202294（a）采用預(yù)預(yù)應(yīng)力鋼鋼索及連連接裝置置的柔性性接頭（b）采用或W型鋼板的柔性性接頭圖4.17柔性接頭的主主要形式11/26/2022954.6.2水下壓接水下壓接主主要是完成成管段接頭頭止水帶的的壓接。止止水帶的壓壓接是管段段沉放過(guò)程程中的一個(gè)個(gè)重要部分分。整個(gè)壓壓接過(guò)程可可分為兩個(gè)個(gè)階段，即即初步壓接接和最終止止水壓接。。初步壓接時(shí)時(shí)主要進(jìn)行行GINA止水帶的尖尖頭壓縮，，達(dá)到接頭頭初步止水水的效果；；最終止水水壓接是依依靠管段自自由端的水水壓力將GINA止水帶進(jìn)一一步壓縮，，達(dá)到最終終止水的目目的。OMEGA止水帶是管管段接頭的的第二道防防水線。由由于管段接接頭是柔性性接頭，所所以要求OMEGA止水帶在一一定水壓和和變形條件件下，以及及任何可能能的工況條條件下(如沉降、位位移、地震震和溫度變變化等)保證接頭的的水密性。。如圖4.18所示。11/26/202296水下壓接具具體施工操操作步驟如如下：管節(jié)沉放精精確就位后后，拆除GINA橡膠止水帶帶保護(hù)罩，，派潛水員員檢查GINA橡膠止水帶帶及清除附附著物，然然后用拉合合式千斤頂頂對(duì)GINA橡膠止水帶帶進(jìn)行預(yù)壓壓。對(duì)接拉拉合的速度度應(yīng)不大于于7cm／min，當(dāng)兩端面面相距210mm時(shí)，對(duì)管節(jié)節(jié)進(jìn)行精細(xì)細(xì)調(diào)整，滿滿足安裝精精度后，再再繼續(xù)拉合合到初步止止水工況。。圖4.18GINA和OMEGA橡膠止水帶帶示意圖11/26/202297初步止水工工況經(jīng)檢查查沒(méi)問(wèn)題后后，排除前前后兩節(jié)沉沉管封墻之之間被膠墊墊所包圍的的水，進(jìn)行行水力壓接接(施工人員在在管節(jié)內(nèi)打打開(kāi)排水閥閥及進(jìn)氣閥閥，開(kāi)動(dòng)排排水水泵，，抽掉兩管管節(jié)間隔艙艙中的水，，形成負(fù)壓壓)，水力壓接接速度應(yīng)不不小于2cm／min。水力壓接接完成后，，即進(jìn)行OMEGA止水帶的安安裝。為了保證安安全，OMEGA止水帶安裝裝必須在管管段沉放后后和兩管段段接頭的相相鄰封門(mén)拆拆除前進(jìn)行行。先進(jìn)行行初步安裝裝，即止水水帶就位，，并將壓板板基本固定定；然后待待管底基礎(chǔ)礎(chǔ)處理完成成，管段沉沉降基本穩(wěn)穩(wěn)定后，擰擰緊壓板螺螺栓，完成成安裝。第第二道OMEGA橡膠止水帶帶安裝完畢畢后，可拆拆除接口隔隔艙兩側(cè)的的端封墻，，沉放、對(duì)對(duì)接作業(yè)即即告完成。。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。基礎(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先鋪鋪法法———刮砂砂法法、、刮刮石石法法；；后鋪鋪法法———灌砂砂法法、、噴噴砂砂法法、、灌灌囊囊法法、、壓壓漿漿法法、、壓壓混混凝凝土土法法和和壓壓砂砂法法。。4.7.1先鋪鋪法法先鋪鋪法法實(shí)實(shí)際際上上只只有有刮刮鋪鋪法法一一種種，，按按鋪鋪墊墊時(shí)時(shí)所所采采用用的的材材料料不不同同，，又又分分為為刮刮砂砂法法和和刮刮石石法法兩兩種種。。兩兩者者的的操操作作工工藝藝基基本本相相同同。。早早期期的的沉沉管管隧隧道道多多用用刮刮鋪鋪法法作作基基礎(chǔ)礎(chǔ)處處理理。。刮鋪鋪法法按按使使用用機(jī)機(jī)械械或或人人工工分分為為機(jī)機(jī)械械刮刮平平和和人人工工刮刮平平。。采采用用簡(jiǎn)簡(jiǎn)易易刮刮平平機(jī)機(jī)刮刮平平，，施施工工步步驟驟如如下下：：11/26/20221011.在基基槽槽開(kāi)開(kāi)挖挖時(shí)時(shí)往往下下超超挖挖60～80cm。2.在基基槽槽底底兩兩側(cè)側(cè)打打設(shè)設(shè)二二排排短短樁樁，，安安放放控控制制高高程程及及坡坡度度用用的的導(dǎo)導(dǎo)軌軌。。3.通過(guò)過(guò)刮刮鋪鋪機(jī)機(jī)的的輸輸料料管管，，投投放放鋪鋪墊墊材材料料(粗砂砂或或最最大大粒粒徑徑不不超超過(guò)過(guò)100mm的碎碎石石和和礫礫石石)，投投放放鋪鋪墊墊材材料料的的寬寬度度為為管管節(jié)節(jié)底底寬寬加加1.5～2m，長(zhǎng)長(zhǎng)度度則則與與一一節(jié)節(jié)管管節(jié)節(jié)長(zhǎng)長(zhǎng)度度相相同同。。4.按導(dǎo)導(dǎo)軌軌調(diào)調(diào)整整鋪鋪墊墊料料的的厚厚度度、、高高程程以以及及坡坡度度，，用用簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的的鋼鋼犁犁或或特特制制的的刮刮鋪鋪機(jī)機(jī)刮刮平平，，如如圖圖4.19所示示。。11/26/2022102圖4.19刮鋪機(jī)1-方環(huán)形浮箱；；2-砂石喂料管；；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面面平整度，使使用刮砂法時(shí)時(shí)只能達(dá)到±5cm；使用刮石法法時(shí)只能達(dá)到到±20。為使墊層表表面進(jìn)一步平平整，可在管管段沉沒(méi)后加加一“壓密””工序，即在在管段內(nèi)灌足足壓力水，進(jìn)進(jìn)行加壓砂石石料，使之發(fā)發(fā)生超荷而使使墊層進(jìn)一步步壓實(shí)平整。。當(dāng)采用刮石石法時(shí)，可在在管段沉設(shè)完完畢后，通過(guò)過(guò)管段內(nèi)預(yù)先先預(yù)埋的壓漿漿孔向墊層內(nèi)內(nèi)壓注水泥膨膨潤(rùn)土（粘土土）混合砂漿漿。11/26/2022103當(dāng)采用水下人人工刮平工法法，施工步驟驟如下：1.設(shè)置水下導(dǎo)軌軌支座。2.鋪設(shè)行走導(dǎo)軌軌，要求導(dǎo)軌軌面標(biāo)高誤差差不超過(guò)±20mm。3.給砂(或石)裝置沿導(dǎo)軌行行進(jìn)，由工程程船舶上的給給料斗不斷供供砂(或石)由潛水員在水水下人工刮平平。先鋪法的主要要缺點(diǎn)是：(1)須制造專(zhuān)用刮刮鋪船舶，費(fèi)費(fèi)用昂貴。如如用簡(jiǎn)單的鋼鋼犁進(jìn)行刮平平作業(yè)，則精精度較難控制制，作業(yè)時(shí)間間亦較長(zhǎng)。(2)須按設(shè)計(jì)高程程、坡度、厚厚度要求，在在水底架設(shè)導(dǎo)導(dǎo)軌。導(dǎo)軌的的安裝精度較較高，否則易易造成基礎(chǔ)處處理失敗。11/26/20221044.7.2后鋪法后鋪法基本工工序?yàn)椋涸陂_(kāi)開(kāi)挖基槽時(shí)先先超挖100cm；然后在槽底底安設(shè)臨時(shí)支支座；管段沉沉設(shè)擱在臨時(shí)時(shí)支座后，往往管底空隙回回填墊料。按按施工工藝不不同具體又分分為：1.灌砂法管節(jié)沉放完畢畢后，通過(guò)導(dǎo)導(dǎo)管從水面上上向管節(jié)底部部灌填粗砂，，構(gòu)成縱向墊墊層。此法設(shè)設(shè)備簡(jiǎn)單，施施工方便，較較適用于底寬寬較小的鋼殼殼圓形、八角角形或花籃形形管節(jié)，不適適用于管度較較大的管段。。這是一種最最早的后鋪法法的基礎(chǔ)處理理方式，美國(guó)國(guó)早期的沉管管隧道沉管段段的基礎(chǔ)處理理常用此法，，1969年建成的阿根根廷Parana(Hernandias)隧道，亦用此此法。11/26/20221052.噴砂法法管節(jié)寬寬度較較大時(shí)時(shí)，先先鋪法法、灌灌砂法法均不不適用用。噴噴砂法法是在在水面面上用用砂泵泵將砂砂、水水混合合料通通過(guò)噴噴管向向管節(jié)節(jié)底部部噴注注，以以填滿滿其空空隙。。噴砂砂所筑筑的墊墊層厚厚一般般為1m。噴砂作作業(yè)之之前，，需在在沉放放完畢畢的管管節(jié)頂頂面上上安設(shè)設(shè)一套套專(zhuān)用用臺(tái)架架，臺(tái)臺(tái)架頂頂部突突出部部分作作為施施工操操作平平臺(tái)，，并可可沿管管節(jié)頂頂面上上的鋪鋪設(shè)軌軌道作作縱向向前后后移動(dòng)動(dòng)。11/26/2022106在臺(tái)架架的外外側(cè)，，吊著著三根根可深深入管管片底底部呈呈L形的鋼鋼管，，三根根鋼管管中，，中間間的一一根為為噴管管，直直徑為為10cm，旁邊邊二根根為吸吸管，，直徑徑為8cm。作業(yè)業(yè)時(shí)，，噴砂砂管將將砂、、水的的混合合料噴噴入管管段底底部空空隙中中，同同時(shí)經(jīng)經(jīng)二根根吸管管抽汲汲回水水，根根據(jù)回回水的的含砂砂量斷斷定噴噴填的的密實(shí)實(shí)程度度。噴噴砂管管?chē)娚渖鋾r(shí)應(yīng)應(yīng)做扇扇形旋旋移運(yùn)運(yùn)動(dòng)。。噴砂砂法示示意圖圖如圖圖4.20所示。圖4.20噴砂法示示意圖11/26/2022107噴砂時(shí)從從管節(jié)的的一側(cè)前前端開(kāi)始始，逐步步噴填到到管節(jié)后后端，然然后再?gòu)膹墓芄?jié)的的另一側(cè)側(cè)后端開(kāi)開(kāi)始向前前端噴填填。噴砂砂作業(yè)的的施工速速度約為為2000m3／h。噴砂完畢畢后，隨隨即將支支承在臨臨時(shí)支座座上的千千斤頂卸卸荷，使使管節(jié)全全部重量量壓到砂砂墊層上上使之壓壓密，此此時(shí)產(chǎn)生生的沉降降量一般般在5mm以?xún)?nèi)?？⒖⒐?、通通車(chē)后的的最終沉沉降量，，一般在在15mm以?xún)?nèi)。11/26/20221083.灌囊法法灌囊法法就是是用砂砂漿囊囊袋將將砂、、石墊墊層上上的剩剩余空空隙切切實(shí)墊墊密。。施工工時(shí)首首先將將基槽槽底面面鋪設(shè)設(shè)一層層砂、、石墊墊層，，然后后將底底面系系有空空囊袋袋的管管片沉沉放到到距離離墊層層15～20cm。待管管節(jié)沉沉放就就位，，從水水面操操作臺(tái)臺(tái)上向向囊袋袋內(nèi)灌灌入由由