沉埋管段隧道修建技術

沉埋管段隧道修建技術8.1概述8.2干塢工程8.3沉埋管段設計8.4管節(jié)制作8.5基槽開挖8.6管節(jié)浮運、沉放與對接8.7沉管段基礎處理與基槽回填8.8岸上工程8.1概述沉管隧道發(fā)展史1根據(jù)國際隧道協(xié)會沉管與懸浮式隧道到1994年的統(tǒng)計資料，世界各國已建、在建或擬建的沉管隧道共有93條，就管段制作而言，混凝土隧道59條，鋼殼隧道34條；從使用功能上來看，公路隧道61條，鐵路隧道26條（包括地鐵隧道），公路、鐵路兩用隧道4條，人行隧道2條；就管段橫截面形狀來說，矩形截面隧道73條，圓形（含花籃形、八角形、馬蹄形、橢圓形）截面隧道20條；從規(guī)模上看，早期的沉管多為雙車道或四車道，從60年代中期，陸續(xù)建成一些六車道隧道，到目前世界已建的6／8車道共有19條。219世紀末，美國首先用沉管法建成波士頓的下水道工程，之后，于1910年用此法建成底特律河水底鐵路隧道，這是世界上第一條沉管建造的鐵路隧道。日本是東亞第一個建成沉管隧道的國家。自1944年第一條沉管道路隧道－庵治河隧道通車以來，已建成鐵路和公路隧道18條。目前世界上最長的沉管隧道是美國舊金山海灣地區(qū)快速交通隧道，全長5825米，由58節(jié)管段組成。管段最寬的隧道是比利時亞珀爾隧道，寬達53.1m，全長336m。單節(jié)管段最長的隧道是荷蘭海姆斯普爾隧道，最長一節(jié)管段長268m，寬21.5m重50000KN。3在我國，香港和臺灣借助國內外先進技術共建成四條沉管隧道，中國大陸第一條沉管道路隧道－廣州珠江隧道于1993年底通車，已建成寧波甬江隧道。我國目前的沉管隧道設計及施工技術還處在積累經驗階段，但我國經濟的迅猛發(fā)展為其進一步發(fā)展創(chuàng)造了良好的條件。如上海外環(huán)線吳淞口越江隧道確定采用沉管法隧道。由于多車道沉管隧道明顯節(jié)約投資，因此沉管隧道在我國具有廣闊的前景。沉管隧道的分類、斷面形式與選擇

1.沉管隧道的分類目前來說，沉管隧道的分類主要有以下幾個方面：（1）依據(jù)功能分為公路、地鐵、鐵路和市政。（2）依據(jù)結構分為鋼筋混凝土、鋼與混凝土符合結構（3）依據(jù)斷面形式分為矩形沉管隧道與圓形沉管隧道目前，通常按照沉管隧道的斷面與結構形式將其分為兩種類型:鋼筋混凝土矩形沉管隧道和鋼殼圓形沉管隧道。2.沉管隧道的斷面形式（1）矩形斷面

鋼筋混凝土矩形管節(jié)一般在臨時干塢中或半駁船上制作，管節(jié)預制好將之托運至隧道沉放。一般來說，一個矩形斷面可以同時容納4-8個車道，選用矩形管節(jié)比圓形管節(jié)經濟，且適合于多車道隧道，故成為最常用的斷面形式。（2）圓形斷面圓形管節(jié)橫斷面的內輪廓為圓形，外輪廓有圓形、八角形和花籃形。通常，圓形沉管隧道是鋼殼和混凝土的組合結構，鋼殼既是防水層，又是結構，但混凝土結構承擔主要的荷載壓力。圓形管節(jié)內一般只能設兩個車道，在建造4車道時就需制作兩節(jié)管并列的管節(jié)。8.2干塢工程干塢是預制管節(jié)的場地，通常塢內設有混凝土攪拌站，集料、水泥、鋼材等各種原材料的堆放場地與倉庫，各種機械加工車間以及完善的交通、供電、防火、與防洪等設備與機械。干塢主要包括固定干塢和移動干塢兩大類。干塢通常選擇在陸地上合適的位置進行建造，此為固定干塢，又稱為岸上干塢。固定干塢根據(jù)與遂址的關系又分為軸線干塢和異地干塢。干塢的類型和設計移動干塢固定干塢軸線干塢異地干塢干塢（一）干塢位置的選擇原則（1）干塢至隧址的航道的應具備足夠的水深和寬度，確保管節(jié)的良好的起浮與托運條件。（2）干塢附近應具備浮、存、系泊若干節(jié)預制管節(jié)的水域。（3）干塢所在場地的地質條件要好（4）交通運輸及材料來源要方便（5）能盡量縮短工期和降低造價（6）干塢周邊應有足夠的場地（一）干塢的設計原則（1）干塢的設計與施工，必須確保基坑和內管節(jié)制作的安全，并保證臨近結構的施工安全（2）干塢設計應與管節(jié)制作要求、施工工藝流程密切配合，保證管節(jié)制作質量（3）干塢設計以安全可靠、確保質量、技術先進、經濟合理為原則（4）塢底平整度、均勻性和承載力滿足設計要求（5）干塢邊坡穩(wěn)定，塢內排水通暢，塢底干燥無水

固定干塢的修建干塢通常由塢基、車道、排水系統(tǒng)、塢口、圍堰或塢門等組成，通常沿坡面設置兩條施工便道以聯(lián)絡塢底到坡頂（一）固定干塢的設計

1.干塢規(guī)模的選擇從占地多少、干塢的重量利用率狀況和投資情況，進行綜合分析，并使干塢與其他工序相配套，以縮短工期。2.干塢的底面尺寸臨時干塢的塢底平面尺寸由預制管節(jié)的尺寸、施工必需的車道、配套設備所需空間及施工作業(yè)是否方便來決定。3.干塢深度干塢的深度是由塢頂面設計高程和塢底設計高程確定。塢門設計高程一般高于其水域的重現(xiàn)期最高水位高程，塢底設計高程應根據(jù)管節(jié)高度、管節(jié)浮態(tài)時的干舷高度、管節(jié)浮態(tài)時管節(jié)底面至塢底要求保持的最小距離、管節(jié)趁高潮位出塢在所需時間內要求的潮位高度等浮態(tài)條件加以確定。4.干塢邊坡在確定干塢邊坡時，要進行抗滑移穩(wěn)定性的詳細驗算。5.干塢塢底管節(jié)位置的塢底設計多采用多層結構，一般來說，自下而上依次為厚巖渣層、PVC盲溝管、厚中粗砂倒濾層、混凝土墊層、厚中等級配碎石，厚膠木板。塢內道路自下而上依次為PVC盲溝管、厚中粗砂倒濾層、鋼筋混凝土路面厚中等級配碎石層。（三）固定干塢施工干塢施工的基本流程

8.3沉管段設計管節(jié)長度設計

沉管段一般由兩岸上段或人工島段、沉埋管段組成。沉管段由許多管節(jié)組成，管節(jié)在預制好之后被一節(jié)一節(jié)的運到現(xiàn)場并沉放。剛性管節(jié)長度多為100-150m，而柔性管節(jié)長度可達180m。影響管節(jié)長度的關鍵因素：（1）運輸和沉放費用。這取決于澆筑現(xiàn)場位置、運輸線路、波浪大小、海運設備的大小、工作和后勤條件。（2）管節(jié)施工費用。（3）管節(jié)接頭費用。管節(jié)接頭的費用隨管節(jié)長度的增長而減小，接頭數(shù)與之成反比。

（4）臨時預應力（5）混凝土澆筑規(guī)模。每個施工段常分為一次或兩次澆筑。（6）溫度應力管段橫斷面形式的選擇

沉管隧道的橫斷面形式的選擇與其使用功能和結構形式有很大關系，對于多條車道的道路隧道或道路與軌道交通和建的隧道，多為鋼筋混凝土矩形箱式結構形式，而雙向4車道的道路隧道兩條軌道交通合建的隧道，則可選用圓形的鋼殼與鋼筋混凝土復合的結構形式。因此，考慮以下因素：

抗浮處理通風方式風道及管線廓結構和防水接頭形式通行界限結構荷載確定荷載時應注意以下幾點：

（1）作用在管節(jié)上的壓力是主要荷載之一。在設計時必須在進行洪水水位或普通正常的高、低潮水位等充分調查之后，在決定用于設計的最高水位。（2）土壓力是作用在管節(jié)的另一主要荷載，但它不是常量。作用管節(jié)上的垂直土壓力是管節(jié)上的全部覆蓋土產生的，由于頂面覆蓋土的厚度經常變化，故取最大垂直土壓力。（3）沉降摩擦是咋回填土之后由于溝槽底部受不均勻荷載、沉降不均勻引起的。其兩側因受大面積覆土的影響，產生的沉降大于管底部。因此，在管節(jié)兩側受到向下的摩擦力作用，對管節(jié)的抗浮較為有利。（4）鋪沉船荷撈載是船懲只失事雖后恰好明沉在隧塌道頂部闖時所產婚生的特罵殊荷載木。在設織計時只士能對該接項荷載活進行假雨設。由套于其發(fā)忌生的幾驕率很小搶，因此熟該項荷道載考慮倦的必要食性及計眠算視區(qū)驚域而定續(xù)。（5桂）對季于落遣錨荷館載，耽錨錠禁有可越能做筍水中絲式自由井下落只，撞羅擊沉賞管頂和板酸的混較凝土爐保護衛(wèi)層，斧這是鍵一般遮不必預增加項額外弦的鋼普筋，駁另種禍可能獄是，協(xié)錨錠批鉤住透沉管酬的邊廣緣或粘兩側戒墻，污而船挖還在堡拖動顆，此蔬時對齊管節(jié)研產生竊側向受拉力沿。（6愛）地湖基反纏力的擁分布堵規(guī)律興，有書各種恒不同盾的假攏定：再①直彼線分姑布假核定；鵝②反營力強硬度和猛各點顫地基階沉降剪成正風比；贏③地欠基是挺半無萌限彈副性體糠假定邀。（7）罷溫度應黑力主要典是由于典沉管四乏壁的內渣外溫差耳所引起臥的，而租此溫差叔隨外界饑溫度的傾變化而葬變化。鋼筋混睬凝土管鏈節(jié)結構淋受力分戚析和配忘筋（一）培橫斷面競分析橫斷脂面分五析時岔，可距把混濱凝土品管節(jié)充看成緒是平滲面框城架。艙當作卷用在惹管節(jié)明上的牢荷載懶和地若基反環(huán)力沿豬縱向唉不變處或只割是逐投漸變立化，銳該框裳架可德按均腰布荷喚載進粉行分咐析。際然而浴，在逢巨大泊的超蘋載區(qū)各域，蠟尤其歪是不培連續(xù)居的超衡載時綢，作繡用在妹平面哀框架肝上的津外部榮垂直鋤荷載元是不燒均衡哪的。印在這貢種情合況下或，相強鄰框豬架就劃受到喝剪力窯，可呀有彈雖性地溜基梁危的分殊析方謀法求晚得地鍋基反毀力沿孕縱向曲的分狐布情屠況然乖后把輛這些襯荷載頃當做耗框架括上的書垂直償荷載個進行腰橫截澇面分重析。越在數(shù)跡學分住析上滴，可宜以用架一個隆基底岔有彈軋簧常憐數(shù)的頂彈性笑基礎晚模型食來計征算?；I對于蝴軟土什情況須，橫朋向彎客矩分繼配的悔效果泡實際本上是搜與均抹勻的傅地層污壓力乏一樣望分配閃一樣子。對扯于硬姥的天吹然地拖基情佛況，戒調查枯與研章究彈拍簧系藏數(shù)的鳳敏感辭性是杜可取尾的，脾因為刺彈簧從系數(shù)食不能柄精確涼地確英定，桿可能結隨時幻玉間而叛變化倘。（二滲）縱刺斷面潮分析施工勻階段供的管雕節(jié)縱腎向受耐力分沒析主快要是噴計算做浮運舒、沉明放時庫施工炮荷載問所引斥起的么彎矩咽。在拜海河糧上浮滅運的晌管節(jié)社，長較度越慕大所巾受的隆縱向悟彎矩父也越蒼大。剖在使穩(wěn)用階棒段，總管節(jié)括縱向禾受力輪分析通一般街按彈而性地蘆基梁焰理論茅進行撫運算譯。通爬?？v歌向配表筋為印0.瞞2％知-0企.3談％.（三）筑配筋在管節(jié)舅結構中噸，任何轎貫穿性淡裂縫的更出現(xiàn)都敵是不允趁許的。效非貫穿澡性裂縫闊的展開搏寬度應螺控制在鋸。因此賊，不宜保采用H泰RB4戶00及虛HRB太500貌以上的超鋼筋。浮力設憑計沉管穴段管竄節(jié)的椒設計堆的特禾點是磚管節(jié)材不但淡要浮絞在水由面上嬸，而潤且要宅沉入京河底土。因窩此要行在管斬節(jié)結遺構設抄計中袍，有惹一個井與其慈他工昂程部群同的憲特點溜，即沸必須送進行翼浮力蜜設計切，處掘理好扎重力舊和浮漢力的晶關系敢。浮動力設吊計的稅內容翻包括蜂干舷盼的選臥定和胃抗浮澡安全霸系數(shù)喪的驗勾算。齒通過這浮力宅設計盆，可斬以確得定管脊節(jié)結輸構的用高度框和外隱輪廓淚尺寸四。（一）僻干舷高獲度為了規(guī)保持申管段究穩(wěn)定箱，管流段頂范面必旗須露匪出水葉面，體其露煙出高污度稱希為干辨舷。10活0－橋15膝0m幟m40復0－餡50圣0m魄m確定合諷理的干夜舷高度過小句管段眉不穩(wěn)你定；殘過大賢則管秀段不堵容易叼沉放筆．確定浮應力計算性干舷高布度計算環(huán)浮力虎時，亭根據(jù)庭混凝謠土的秋最大努容重悉和水每的最糞小容國重進禿行．對矩侍形截槐面的講管節(jié)吼，根蝦據(jù)浮議力平嫂衡的情原則臭：F—管淹節(jié)總排陪水量G—管鑄節(jié)重力ω—管節(jié)酒全寬L—兆管節(jié)獅全長f—高干舷鍋高度--水艘的重度（二腹）.搶抗浮潛安全期系數(shù)抗浮安迫全系數(shù)幕：浮運時標浮力大謙小與其張自身重草力之比瘡。在施睡工階拉段，偵臨時撓施工想設備殃的重剃量可莖以不勁計，級抗浮狼系數(shù)岔在之嗚間。在使邀用階向段取柜１.息２－加１.?。担瑔栌嬎憷^是可器以考額慮兩宋側填碰土對扒管壁船的摩承擦力士。浮力計秋算：混屬凝土最汽小密度峽和水的蹈最大密陽度計算得。管節(jié)接困頭組成幕及防水設設計目前足，一鳴般采饅用G箭IN溪A橡箏膠止兆水帶該作為優(yōu)第一糞道止踩水帶卵，然新后用干OM百EG醒A橡際膠止粘水帶游緊靠裂作為背第二援道止眨水防莫線。8.4洋沉管制歡作混凝母土管饒節(jié)制摘作精棒度與我精度徹控制您技術在管節(jié)畝制作過勻程中應牧當嚴格如要求與月控制1.混厚凝土重仙度控制主要對圖混凝土辮配合比騾、計量集誤差、汽原材料添與施工梯質量管備理等工幕藝進行會控制。2.管億節(jié)施工揉精度控摔制對管節(jié)仔的精度蔽控制主主要是采繁用高精巾度儀器盛進行實路時控制料，應完苦善監(jiān)控學措施及靜高剛度渡模板與韻支模精悼確定位能。模板蘋必須有掠足夠的圓剛度、胃強度，隱保證管齊節(jié)的外每形幾何亡尺寸誤歲差不超州過容許趁范圍，濕并對?？拾逶O計于、加工縣及安裝下等方面講進行方車案優(yōu)化順，選擇器最合適闖的模板婆體系，填精心施首工，嚴逐格管理藍。混凝土克工程施龍工流程西及過程蓄控制1.膨施工再流程2.漁過程償控制1）預配合大比設脊計2）葛澆筑改時間綁的選孟擇管節(jié)鈔防裂鉗技術1.剛混凝睡土管霸節(jié)裂屆縫類撤型（1）干縮裂遮縫。在晃混凝冶土凝瞧結硬筐化的社過程紅中，靜隨著插強度題的增溝長，礙其體阻積隨裳著環(huán)裹境的拼不同悶而變繼化，強當應湊力值慰超過租混凝抖土的止抗拉科強度徑時，榜就會崇出現(xiàn)架干縮閱裂縫挽。（2蜻）溫度裂革縫。水泥借水化過迎程產生獻大量的秘熱量，麗在混凝絨土內部評和表面額之間形象成溫度蝦梯度而皮產生應遮力。當鍋溫度應椅力超過罰混凝土章內外的勿約束力胡，就會蜓產生溫信度裂縫葵。（3駐）荷載呆變形蒙裂縫（4）施工不交連續(xù)面蟻裂縫。由于混貢凝土澆綿筑的不栽連續(xù)性平，中斷屆時間超駁過混凝秘土的初豈凝時間銹，繼續(xù)騎澆筑混輪凝土時讓，原有遷的混凝粉土基礎璃表面沒光有進行開相應的品處理，盲在原有謝混凝土遭表面澆勺筑混凝濤土，致惜使新舊男混凝土懲界面出狂現(xiàn)裂縫奔，對防成水產生野一定影端響。2.?；炷\土管胞節(jié)防煌裂控嗚制措唇施（1拳）降懼低粗水集料元的入嫌倉溫度度。指一般吊控制帳入倉晝溫度卻不超責過2財8-哨30℃（2三）出戚機溫認度控鐵制（3）障澆筑溫集度控制服。在澆恢筑過程愉中盡可短能加大陽澆筑速承度，縮桐短澆筑倍時間，糾并合理澡分層。（4螞）灌高注工圓藝控鋼制8.5頂基槽開親挖土類猾地層懷基槽拌開挖對于屢土類亦多采撤用挖切泥機牌進行仿施工島：（1）乏對待挖負表面的憤清理。指主要是沾在測量遲好的待償挖范圍苦內清理獨石塊、閱雜物等偏障礙物茂，用抓斥斗式挖也泥船比糟較適合虎。（2孕）基吸槽切糞灘。慘這一陵階段閉要借艙助定般位測將量儀段器挖斯除高唱于水裳底自樹然輪捎廓的筑淺灘鑰。（3）穩(wěn)基槽粗扔挖。粗才挖是指打分層開墊挖基槽基時，每靠層的開擱挖深度薯較大，端但精度慨較低的丹開挖。（4初）基龍槽精磚挖。映基槽敗精挖祝階段遷采用炮分層辛開挖嗎，每躍層的浮開挖割深度肯較小王，速戰(zhàn)度較勇慢，起通常柜需要橫借助火定位撞測量舍儀器摧和電冒子計椒算機訴的配糖合。巖石贏類地方層基糧槽開撞挖水下巖鞭石根據(jù)崗其分布水范圍大屑小可分久為：（1次）水迅下孤蛇石。發(fā)水下春孤石潑爆破疏多采吼用水再下裸您露爆嘉破法水。（2）修大面積焰水下礁鼻石。大嶄體分三玩?zhèn)€步驟哲：1）借嗓助定位罷測量儀孔器準確逮定出待作開挖范落圍，并股設立標黑志，用已挖泥船絮對待挖引基巖表傷面進行燈清理。2)孩利用濫炸礁宇船按戀設計解要求霞在基襲巖上還鉆孔烘，裝發(fā)填炸膨藥，擁將基屈槽范喝圍的柿巖石榮炸開斯。然駱后，縫用抓抄斗式噸挖泥崖船將右炸碎戶的砂開石清有除。3）迎用探現(xiàn)桿配甘合經歪緯儀笑、水至準儀用、測子深儀儉進行使平面戶和水莫深測僵量，種以最岔后確知認基箭槽開辜挖是野否符末合設稍計要壞求。8.墓6管介節(jié)浮辦運、趣沉放傍與對分接浮運管節(jié)梯浮運滅施工躺工藝農流程旱：沉放厲與對港接管節(jié)志沉放槐對接售的基西本步肺驟：8.顛7沉克管段糖基礎窩處理短與基滔槽回竄填基礎蘇處理根方法施工工紡藝分：1.灌蹲砂法糞。管節(jié)忍沉放完段畢后，暗從工程敲船上通崖過導管手沿著管聞節(jié)側面占向管節(jié)腔底部灌刃填粗砂罩，構成敞縱向墊廳層。2.灌義囊法。歐首先在危開挖好法的基槽逮底面先花鋪一層頌砂、石辦墊層，潮然后于槽管節(jié)沉銀放前，胳在管節(jié)臉底部事薪先系扣蜘空囊袋口并一并么下沉，傲先鋪墊黎層與管抱節(jié)底面削之間留冰出15罰-20瀉cm空厚間。待訓管節(jié)沉睬放完畢妙后，從吼工程船正舶上向憶囊袋內險灌注由海粘土、弱水泥和瓶黃砂配委成的混佛合砂漿各，直至吐管節(jié)底易面以下壤的空隙疾全部充筋填滿為拒止。3.結壓漿師法。浴從隧鄙道內龍部經碑預埋標在管鄰節(jié)地殲板上俘的單舊向閥租壓漿喪孔向稿管底閃空隙琴壓注談混合舍砂漿睡。4.刮圈鋪法。類基槽浚毫挖后，珍在沉管文沉放前沉，鋪以爆碎石墊暈層，采申用專用口設備將麥碎石層拌刮平到稍設計要蒜求，然鴿后將沉怠管沉放衰到碎石逼墊層基眉礎上。5.噴尺砂法。盼噴砂法脅基礎也孕稱C&差N法基疊礎。利鍬用與隧效道管段高上方滾背動移動扛的鋼門嘗架相連順的3根勇管子，冠將砂、蠻水混合頑物泵送增到隧道廊管段下旗面，另梯外兩個杯管子又筋將水吸狼回去，爆從而形網成一種央流動作婚用，使駛砂在隧澤道管段禿下面以卻一種良盯好限定毫和控制蔑的型樣芳沉淀下棍來。6.掀壓砂章法。饒通過塞隧道券管節(jié)波底部忘的預黑留孔累，將染砂、監(jiān)水混彎合物暑泵出皂，填網充隧坦道管壤節(jié)下粥的空管間，懷直到哪“砂抵堆”波接觸洞到管誕節(jié)的療底部蛇為止符。這晶樣就正在隧爽道管毛節(jié)下攝面形灘成一傭個過僅大的依砂餅郵，直孟到砂皂餅的扶內部濫水壓繪超過租預定榴制定航的最個大值日。然寫后打輩開下就一個途孔口軌，同僅時關棋閉前作一個顯孔口阻。7.樁息基法。陰當?shù)鼗c土特別逢軟弱，偏土層軟達硬不一躬時，為拋防止不段均勻沉積降，采廈用樁基繼法。當答基槽底班部用礫腸石鋪平欣后，將繪長約2醉2m的適樁打進炕粘土中暴，然后冤泵送灰腦漿填滿抽管節(jié)下終面的大祖尼龍袋倉?；靥钍┧愎こ凉芩硪龅赖幕疾刍靥钤鍪┕ぞ驼l是水下院沉管段些施工的善最后一撞道工序遵，是對詢已就位錯的管節(jié)坦兩側及殊頂部采座用適當勝的回填輸材料進墳行分層司回填。接回填的粥作用：薪a.保柴護沉管株隧道沉丑管段，層使其具走有較好移的防沖穗刷、防抵錨及防抗沉船等衰重物沖廊擊的作頁用；b倍.防止絮基礎外想側形成魂抗震液干化薄弱仍區(qū)域。1.回兵填分層畏及填料吼選擇（1鞠）管館節(jié)兩條側底菊層。伶通常馬應采疊用摻廟粗砂脹的碎屆石，劣其配薪合比脈應使嘆填料胞具有侵良好絮的排漫水性危能，餅厚度餡多為概3m豎。（2臥）管瞎節(jié)兩避側中毅層。坑通