沉管結(jié)構(gòu)施工介紹

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(jiǎn)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(duì)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(chǎng)地的干塢；基槽開(kāi)挖數(shù)量較大且需進(jìn)行清淤，對(duì)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(duì)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(zhǎng)度相對(duì)較長(zhǎng)相對(duì)較短斷面形狀基本為圓形，一般容納兩車(chē)道斷面形狀多為矩形，可容納4，6或更多車(chē)道防水性能縱、環(huán)向接頭數(shù)量多、防水性能相對(duì)較差接頭數(shù)量少，防水性能好對(duì)航運(yùn)影響無(wú)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(duì)地面的影響可能產(chǎn)生地面變形施工期岸邊隧道開(kāi)挖有影響沉管隧道施工沉管施工法簡(jiǎn)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(chǎng)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(duì)地質(zhì)條件的適應(yīng)性強(qiáng)。適用水深范圍幾乎是無(wú)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(mén)密切配合，采取措施保證坑道暢通。沉管隧道的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容主要有：總體幾何設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；通風(fēng)設(shè)計(jì)；照明設(shè)計(jì)；內(nèi)裝設(shè)計(jì)；給排水設(shè)計(jì)；供電設(shè)計(jì)；運(yùn)行管理設(shè)施設(shè)計(jì)等。11.2沉管結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)沉管結(jié)構(gòu)的類(lèi)型鋼殼沉管

外壁或內(nèi)外壁均為鋼殼，中間為鋼筋混凝土或混凝土，鋼殼和混凝土共同受力的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土沉管。

主要由鋼筋混凝土組成，外涂防水材料。沉管結(jié)構(gòu)形式圓形八角形花籃形沉管結(jié)構(gòu)的荷載序號(hào)荷載類(lèi)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(chē)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★★沉管荷載表作用在管段結(jié)構(gòu)上的水壓力是主要荷載。沉降摩擦力是在覆土回填后，溝槽底部受荷不均，沉降也不均的情況下發(fā)生的。地基反力分布規(guī)律反力按直線分布；反力強(qiáng)度與各點(diǎn)地基沉降量成正比；假定地基為半無(wú)限彈性體，按彈性理論計(jì)算反力。管段計(jì)算根據(jù)不同階段進(jìn)行荷載組合，一般有以下幾種：基本荷載基本荷載+附加荷載基本荷載+偶然荷載沉管結(jié)構(gòu)的浮力設(shè)計(jì)干舷管段在浮運(yùn)時(shí)，為了保持穩(wěn)定，必須使其管頂露出水面，露出的高度就是干舷。具有一定干舷的管段，遇到風(fēng)浪而發(fā)生傾側(cè)后，產(chǎn)生一個(gè)反傾力矩，保持平衡。干舷高度過(guò)小穩(wěn)定性差，過(guò)大不容易沉設(shè)。浮力設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)按最大的混凝土重度，最大的混凝土體積和最小的河水密度來(lái)計(jì)算干舷?？垢“踩禂?shù)在管段沉設(shè)施工階段，應(yīng)采用1.05~1.10的抗浮安全系數(shù)；施工階段的抗浮安全系數(shù)必須大于1.05；覆土完畢厚的使用階段，應(yīng)采用1.2~1.5的抗浮安全系數(shù)；進(jìn)行浮力設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)按最小的混凝土容重和體積，最大的河水比重來(lái)計(jì)算各個(gè)階段的抗浮安全系數(shù)。沉管結(jié)構(gòu)的外輪廓尺寸沉管結(jié)構(gòu)的全高以及其他外廓尺寸的確定必須滿足抗浮設(shè)計(jì)要求。沉管的結(jié)構(gòu)沉管結(jié)構(gòu)計(jì)算與配筋橫向結(jié)構(gòu)計(jì)算結(jié)構(gòu)分析經(jīng)過(guò)“假定構(gòu)件尺寸——分析內(nèi)力——修正尺寸——復(fù)算內(nèi)力”的幾次循環(huán)。不能僅按一個(gè)橫斷面的結(jié)構(gòu)分析結(jié)果來(lái)進(jìn)行整節(jié)管段的橫向配筋?？v向逢結(jié)構(gòu)衛(wèi)計(jì)算施工階噸段的沉洋管縱向壁受力分殊析，主民要是計(jì)安算浮運(yùn)諒、沉設(shè)等時(shí)施工象荷載所爪引起的腰內(nèi)力。施工階仁段的縱段向受力均分析，舟一般按英彈性地寨基梁理尊論計(jì)算懼。結(jié)構(gòu)驗(yàn)足算及配勺筋沉管結(jié)佩構(gòu)的混擇凝土28天強(qiáng)度赤等級(jí)，床宜采用C3強(qiáng)0~俗C4宗5。沉管渾結(jié)構(gòu)錦在外桶防水賊層保份護(hù)下躺的最蹄大容揭許裂芬縫寬劫度為0.1險(xiǎn)5~0鳴.2m妥m，因此注不宜采直用Ⅲ級(jí)或Ⅲ級(jí)以狡上的乏鋼筋察。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%不同荷期載組合捉條件相攻應(yīng)的提惠高率預(yù)應(yīng)婚力的都應(yīng)用沉管蒜的結(jié)訓(xùn)構(gòu)厚殺度不飲是由闊強(qiáng)度溫決定初，而土是由撞抗浮鈴安全騾系數(shù)夜決定已，所鋪以沉阿管隧項(xiàng)道多含采用裕普通則鋼筋拾混凝層土結(jié)哈構(gòu)。香但當(dāng)葵隧道嗎跨度合大，爹而且街水、喜土壓窗力較灑大時(shí)陡，這睬時(shí)采爪用預(yù)地應(yīng)力柱。在沉管級(jí)結(jié)構(gòu)的飄橫斷面扭上采用跌預(yù)應(yīng)力切時(shí)，有糖兩種做投法：一叨種是全通預(yù)應(yīng)力休，一種紗是部分期預(yù)應(yīng)力商。阿爾割曼德否斯隧敗道斷伙面哈瓦演那市倚的阿蘆爾曼抓德斯精河下霜的水壇底道繪路隧室道是皮世界援上第搖一條丙采用呼預(yù)應(yīng)般力混釘凝土耳的沉健管隧裙道。勒方絞汀隧掩道斷快面在隧孔適跨中，雕于頂、織底板之咬間設(shè)置艇臨時(shí)性鉤的對(duì)拉艇預(yù)應(yīng)力妄筋。11鋪.3沉管的動(dòng)防水設(shè)御計(jì)沉管的平防水措臉施早起的訊沉管隧啟道，管配段沉設(shè)婆以后使故用階段為的防水嚴(yán)層是鋼學(xué)殼。20世紀(jì)40年代范初，弟采用牲四邊但包裹廳的鋼慢殼。20世紀(jì)50年代忌后，快采用垮三邊援包裹拋的鋼蛙殼。20世紀(jì)60年代初還，在一頑些沉管傅隧道中層采用柔掏性防水彎，完全制不用鋼題板。鋼殼脖與防祝水鋼閑板鋼殼脆的缺燭點(diǎn)：耗鋼量宏大；焊接質(zhì)拌量不保扛證；防銹飲問(wèn)題神仍未魯切實(shí)單解決姑；鋼板困與混密凝土賞之間棟粘結(jié)逝不良敬。鋼殼熄防水凡昂貴榴而不枯可靠艙，逐去漸改賤用鋼控板防催水。防水信鋼板死的構(gòu)信造卷材防抱水與涂貍料防水卷材鼻防水爭(zhēng)層是鍬用膠厭料把翻多層大瀝青紗類(lèi)卷朝材或弱合成哄橡膠哈卷材胖膠合察成的穗粘貼萬(wàn)式防耕水層球。卷材效粘貼雷完畢請(qǐng)后，頸需在俯外邊耗加保噴護(hù)層瞞。因?yàn)檠幼g伸率還雀不夠，熊涂料在揭管段防株水上尚排未普遍爭(zhēng)推廣涂料防奏水施工埋工藝較責(zé)繁，抗丹拉伸能南力較差之。11.蒸4變形縫憲與管段浴接頭設(shè)動(dòng)計(jì)變形檔縫的香布置亭與構(gòu)押造常見(jiàn)的帝收縮裂散縫兩側(cè)己澆筑卡的混豬凝土臥，齡烈期、鄰彈性愛(ài)模量遭、剩攝余收鞏縮率威均不河相同貪，后洪澆筑儲(chǔ)的混琴凝土徒不能灣自由帳收縮罵，而技受到存偏心肅受拉讓內(nèi)力怪的作咸用，比常產(chǎn)尼生收辣縮裂裳縫。有效措修施是設(shè)寬置垂直裂于隧道過(guò)軸線方豪向的變臟形縫，灶把每節(jié)程管段分廢剖成若出干節(jié)段睜。節(jié)段纏長(zhǎng)度一觀般為15雙~2去0m變形絕縫的掩布置變形歷縫的嘆構(gòu)造圣滿足甘三個(gè)哨要求委：能適應(yīng)第一定幅岔度的線簡(jiǎn)變形與趕角變形殺。施工哄階段濤能傳蝴遞彎證矩，菊使用渠階段荒能傳診遞剪眾力。變形恩前后僵均能屢防水浩。變形針縫的脂臨時(shí)家傳力覆措施枯圖變形縫慶的抗剪瞧措施止水好縫帶在變晚形縫媽的各糧組成兄部分墻中，質(zhì)最為圍主要秤，既弓能適禮應(yīng)變焰形，古又能摔有效文的堵桃住滲勺漏的婆止水隸縫帶頭。普遍奧的是子橡膠清止水酒帶和毀鋼邊睛橡膠陷止水木帶。橡膠止炎水帶式杜用天然驕橡膠或妙含膠率居大于70侍%的天然時(shí)橡膠，漸或合成艙橡膠制綁成。形栗式有平平板形和屋帶管孔懂的。鋼邊橡掙膠止水魯帶管段接篩頭管段接斬頭的功運(yùn)能和要肺求水密侵性的蔑要求吧，在特施工啦和運(yùn)柿營(yíng)各被階段帶均不泡漏水換。接頭穩(wěn)應(yīng)具艷有抵幸抗各久種荷劉載作凈用和印變形錘的能兆力。接頭宏的各薦構(gòu)件歲功能服明確窗，造舒價(jià)適腔度。接頭魂的施香工性高好，斬施工鎮(zhèn)質(zhì)量舒能保橡證。弓并盡纖量做驕到能貞檢修番。常用接貞頭GI辱NA止水迅帶、OM迅EG熄A止水北帶以首及水指平剪積切鍵妥、豎條直剪淋切鍵欺、波敏形連確接件累、端島鋼殼松及相刪應(yīng)的愿連接維件。GIN園A止水帶申接頭構(gòu)扔造圖水下連騾接方法水下魯混凝滿土連搏接法學(xué)和水胞力壓高接法猾。常用的就是水力寨壓接法怒，其丹工藝簡(jiǎn)辯單、施亦工方便睬、質(zhì)量陪可靠、裙工料費(fèi)籍省。水下禮壓接虹示意托圖11.列5沉管鑄基礎(chǔ)造設(shè)計(jì)地質(zhì)武條件基與沉撲管基侍礎(chǔ)在水江底沉們管隧召道中堵，因絞作用爺在溝距槽底鋸面的騙荷載服，在飄設(shè)置劣沉管渴后非疏但未陳增加猴，反拖而減控小了元。管段底夠面上的也壓力變家化沉管坡隧道執(zhí)對(duì)各佳種地究質(zhì)條奏件的質(zhì)適應(yīng)等性很橡強(qiáng)。基礎(chǔ)旅處理開(kāi)槽作纏業(yè)中，武挖成后悔的槽底紛表面總燥有相當(dāng)偵程度的夢(mèng)不平整娃，因此我必須進(jìn)揮行基礎(chǔ)沒(méi)處理——墊平?；A(chǔ)鹿處理先鋪法后填頭法刮鋪法刮砂膠法刮石法灌砂拌法噴砂法灌囊法壓砂漿罪法壓混啞凝土約法軟弱土傭?qū)又械南沙凉芑频A(chǔ)以砂置泡換軟弱具土層打砂樁就并加荷鞭預(yù)壓減輕沉掉管重量采用葛樁基解決趟辦法這些套方法殘中，a會(huì)增加促工程費(fèi)彎用，且徹在地震牲時(shí)有液角化危險(xiǎn)捉。B