沉管隧道施工技术研究

1、沉管隧道施工技术研究中铁第十三工程局第四工程处【摘 要】 通过对沉管隧道的干坞修筑、管段预制、基础施工、浮运沉放、回填覆盖等工序施工方法的分析研究，对沉管隧道施工全过程施工工艺确定、质量控制等进行了较详细论述，为此类工程施工提供参考。【关键词】 沉管隧道 施工技术 研究1、 世界沉管隧道发展概况自1910年美国用沉管法修建第一条水下隧道以来，至今已有90多年的历史。截止1998年，世界上共修建107座沉管隧道，其中美国、荷兰、日本等国修建的数量较多，中国共修建9座沉管隧道，其中内地修建2座（879延米），香港修建6座（7562.5延米），台湾修建1座（720延米），共计9161.5延米。2、

2、沉管隧道工程简介2.1.用管段沉放法修建水下隧道是一种重要的越江手段,是集水运、公路、桥梁、地下建筑、房建、钢结构、通讯、照明、消防、给排水、监控等综合技术的交通枢纽工程。至今，仍没有较科学系统的设计施工规范和标准。沉管隧道工程从其项目的确立到其设计、施工都要根据不同的水文、地质、航运及使用功能等方面的需要，建立大量的相应试验模型和数据库，并进行技术分析论证，确保各项技术指标的科学合理。同时，各专项试验贯穿施工全过程，利用试验确定的参数和现场勘测的数据，科学指导施工。沉管隧道施工技术含量高，难度大，多学科技术综合运用集中。2.2.沉管隧道工程通过在岸上修建一干船坞，在干坞内预制管段，管段封闭，

3、干坞内注水，管段起浮。利用经加工的特殊驳船，浮运至隧道位置，测量校正，管段内注水沉放。根据江河的流量和回淤量，确定基槽开挖时间，待开挖至设计高程并经基底处理后，以最短时间注水将管段沉入基槽内。利用千斤顶或其它方法进行管段的初步联接，采用水力压接法进行最终联接和接头封闭，最后回填覆盖。2.3.沉管隧道的特点和类型2.3.1.沉埋混凝土管段隧道沉埋混凝土管段隧道的特点是隧道的管段由钢筋混凝土制成，钢筋混凝土用于结构构造和作为镇载物，隧道外部防水一般采用钢板或沥青防水薄膜。绝大多数混凝土管段隧道由多个节段用柔性接缝连在一起组成。因为每一管段是一个整体结构，更易控制混凝土的灌注和限制管段内的结构力。2

4、.3.2.钢壳管段隧道钢壳隧道管段是钢壳与混凝土的复合结构，钢壳可作为防水层并在结构上有明显的作用。混凝土主要承受压力和作为镇载物，并且也有助于结构上的需要。钢壳管段具有弹性特点，钢壳管道隧道是一个具有柔性的整体结构。2.3.3.混凝土管段隧道技术与钢壳管段隧道技术的比较2.3.3.1.管段制造技术比较钢壳管段的制造：先制造全部或部分钢壳，再在此结构中添加浇注龙骨混凝土以增加其稳定性和刚度，然后下水。管段可通过使用平衡导向结构（绞盘、千斤顶、链条等）侧向下水或端头下水。管段浮在水上后，如有必要，可将其拖到一个舣装码头对钢结构进行最后装备，然后灌注全部或剩余混凝土，另外还安设一些水上作业特殊需要

5、的装置，如临时性的挡头板、接缝结构和进入竖井。沉放前在管段上铺设附加的镇载混凝土或砾石。这种管段制造技术可用于造船、造船台以及轮船升降机、船坞或临时性船坞渠。混凝土管段制造是修筑干坞船或利用现有的船坞（经过局部改造）来建造。通过降水处理加固坞底、修筑防排水系统、管段模板设计加工、管段砼施工工序、工艺设计及控制等、完成管段制造。封闭管段、注水起浮、锚泊存放，下沉连接、回填覆盖等完成隧道施工。2.3.3.2.沉放技术比较钢壳管段的沉放采用混凝土或砾石做为镇载。混凝土管段的沉放采用管段内注排水来控制管段的沉浮。2.3.3.3.成本比较因沉管隧道设计施工的复杂程度较高，控制因素较多，故不能简单地对成本

6、进行科学合理的比较。2.3.3.4.混凝土管段隧道及钢壳钢段隧道在质量、防水性、寿命、可靠性、维修等方面的最终结果是一致的。2.3.4.悬浮隧道：悬浮隧道的锚固系统已取代了浚挖作业，对浮力的假设与沉埋隧道完全不同。虽说目前还未建成一座悬浮隧道，但其数据收集和对环境影响的判断以及采取的技术革新与一般沉管隧道是基本相一致的。2.4.沉管隧道的优点：可缩短施工期，减少时间超出和费用超支的风险，时间上的延误可以通过加快某些作业或者通过采取增加设备和相应的补救措施来弥补。3、 沉管隧道施工准备3.1.技术准备3.1.1.外部情况和环境条件的调查、分析、判断3.1.1.1.水力情况3.1.1.1.1.数据

7、收集与方法的选用数据收集取决于工程当地的条件、工程特定的要求和可以获得的信息。长期信息（即经过510年时间收集的数据）是最为可取的。同时，判别选定关键的、重要的、可利用的信息、处理信息的方法及在未预见情况判定上，可通过熟练的专家对相关条件和情况进行评价，达到避免其发生的目的。3.1.1.1.2.水流的速度及方向、水深、水流的性质和流量，分散和悬浮特征收集水流速度及方向的长期数据，并建立数据库，测量水流速度、方向、潮汐情况，做好实测记录，与收集的数据进行比较分析，来规划拖船的能力、沉放设备、管段内的设施和拖运、沉放时间，科学合理地确定施工工序。有必要建立水上作业时测量记录流速及流向的系统。3.1

8、.1.1.3.水的比重、水中各层的有氧和缺氧状态由于沉管隧道的设计与施工与浮力原理有直接关系，因此必须准确了解水的比重。水的比重在一段时间内可能随地点、深度、沉积和温度的不同而不同，而气象与水力条件之间的相互关系，对水的比重也有影响。根据沉管隧道位置，划定合理区域，按不同时间、温度、深度进行水的比重测量，并做好记录，是必要的。水的比重范围为0.98501.003。3.1.1.1.4.潮汐潮汐会引起水流速度及水位的变化，对管段制造场地的选择和设计、管段的水上运输和沉放、沉放地段的长度都有影响。通过详细的调查、分析，判断最适合水上作业或所需环境的“潮汐窗口”时期，以确保施工安全及施工精度。3.1.

9、1.1.5.波浪、大海浪和击岸波波浪、大海浪的作用对管段的运输和沉放作业影响较大，击岸波对沉埋的排水也有影响。同时，隧道管段本身的频率与风、海上条件和/或航运行船引起的波浪或大海浪的可能频率之间的相对关系，对停泊在舣装码头上的隧道管段有巨大的影响。因此，对波浪、大海浪及击岸波要建立监测系统，收集相对准确的数据资料，做为管段运输、沉放、停泊施工方案设计的依据。3.1.1.1.6.沉积形成沉积的主要原因：（1）基槽处流速的突然降低。（2）当与海水混合时，悬浮在淡水中的沉积物絮凝并沉到底部，形成薄薄的一层泥。而以后的潮汐作用在其上形成多次沉积并可能产生固结。（3）在大流量和高流速水道中，可能存在着沿

10、河底携带输送的材料（砂、卵石），这些材料很容易在已浚挖好的基槽中沉积。（4）在某些条件下，为工程进行的一些活动或在工程附近的作业都可能增加沉积量。沉积对基槽的维修、基础的质量和安装的镇载系统的质量、数量有影响。对不同流速下的沉积速度等状况的调查是必须的。3.1.1.1.7.河流/海洋的其它特点及障碍主要是指涉及结冰（冰块）、海藻和贝壳（或鱼）以及浚挖基槽位置上出现的沉船一类障碍的情况等。3.1.1.1.8.水力模型在上述数据的测量记录基础上，建立相关水力试验模型，对拖运沉放作业方案和操作方法的科学制定，有着非常重要的指导意义。水作用于管段上的力的计算： F= 0.5·A·&

11、#183;V2·Cd 式中：A垂直于水流的管段暴露的表面积；水的比重；Cd摩擦系数（拖运系数）；V相对速度，即管段速度与水流速度之差。摩擦系数Cd随特定工程的环境不同而不同，受隧道管段形状、河流状态、基槽布局、位于水中的管段尺寸和在河流中管段阻塞因素的影响，是由试验室试验得出。实践证明，试验得出的摩擦系数与实际值相吻合。因此建立水力模型是必须的。3.1.1.2.气象方面3.1.1.2.1.数据的收集和方法的选择收集长期气候信息，建立现场气候监测和预报台，对预先了解各种作业时的气候条件，以采取相应的合理作业方案，是必须的，也是提前确定气候“窗口”（即指气候条件适宜于拖运和沉放作业的时间

12、段）的必要依据。3.1.1.2.2.建立风、温度、能见度、雨、雪气象情况的监测系统及数据资料库，并对数据进行分析、判定和处理，及时进行气象情况的预报工作，是保证工期、安全及尽可能地降低费用的必要手段。3.1.1.3.航运/航海主要进行航运量的调查，与航运部门和有关人员针对沉管隧道施工对航运的影响、封航时间等进行协商，以确定施工方案。同时，调查分析轮船运行对已沉放隧道管段的吸力及对系留在舣装码头的隧道管段产生的影响，提出轮船运行的限定标准和锚定或系留隧道管段缆索的质量要求。3.1.1.4.土壤调查收集该地区的地质历史，曾进行过的工程及对土壤的影响、岩层分布等方面的资料，做基槽浚挖边坡稳定性试验，

13、实地勘测基槽中土壤的矿物成份、粒度成份、密实度、强度、粘度、固结程度、刚性材料的成份分布、污浊物的性质和污染程度，有机物的含量，粗碎屑的气体含量和化学性质等方面的数据，并结合工程特点，进行沉陷分析及预测。3.1.1.5.对现场及受现场活动影响地区的生态条件的调查物理条件：温度、光的强度和穿透度、沉积特点、掩蔽区/掩藏的地方、水流和波浪的能量。化学条件：含盐量、氧气密度、养分、有毒物质、絮凝作用。生物条件：食物关系、伴生物种。3.1.1.6.地震方面：主要了解地震裂度，发生频率、周期等。3.1.1.7.了解周围环境对干船坞施工的限制，以便尽可能优化干船坞的位置及施工方法，减少对环境的不良影响。3

14、.1.2.沉管隧道施工的基本顺序基槽浚挖 干船坞建造 第一批管段制作 起浮、拖运第一批管段临时停舶存放基底处理 第二批管段制作 起浮、拖运 沉放、接合 回填覆盖 路基铺装 内装设备 其 它3.1.3.进行详细的图纸会审,并与现场实际对照、复核。3.1.4.对干船坞施工、管段予制、基槽施工、拖运、沉放等方案邀请专家进行论证，并确定初步施工方案。3.1.5.建立监测系统、试验系统、通讯系统，确定测量方案及试验项目。3.2施工机械设备 详见附表。3.3.组织机构 总指挥部 干坞工区指挥部 沉管工区指挥部 干 坞 构 筑 施 工 队 管 段 预 制 施 工 队 隧 道 内 设 备 安 装 队 基 槽

15、开 挖 施 工 队 基础及地基处理施工队 管段浮运及沉放施工队 隧道回填覆盖与防护施工队舣装码头、构筑及管段临时存放施工队3.4.材料物资准备因隧道管道混凝土对粗、细骨料、水泥、外加剂、水的特殊要求，须尽早开始料源的调查，并取样检验。原材料检验合格后，进行配合比设计，水灰比控制在0.53以下，并尽可能增加粗骨料含量的百分比。粗集料采用粒径小于40mm的连续级配碎石，选用适宜的外掺料取代部分水泥，选用适宜的外加剂来减水、缓凝、增密，以最终达到降低水化热的目的。4、 干船坞施工4.1.干船坞施工方法根据工程特点及工期要求，结合干坞处的地质、地下水位情况，选定适宜的施工方法。一般干船坞施工方法有两种

16、，即干挖方式和先湿挖后干挖方式。干挖方式施工便利，可同时采用多台套的大型机械施工。能合理选择干坞坞门及出坞航道的施工时机，对防洪影响较小。干坞的挖方就近弃于干坞附近，经整平后作材料堆放场地等。开挖及干坞施工完成后的回填均较便利。但干挖前，需预先采取降水措施。先湿挖后干挖方式是利用开挖船在干坞预制或在出坞航道开挖及支护完成后，进行干坞开挖，且坞门必须在洪水季节来临前完成，施工组织难度较大。并且这种开挖方式需要大面积的卸泥脱水区，并需较长的管道输送。干坞施工完成后，经脱水后的泥砂还需要回运至干坞处回填。 干挖方式和湿挖方式主要项目对比表开挖方式 项目 施工防 排水施工 机械施工用地施工 场地对季节

17、 要求对边坡 影响工期 影响干挖方式防渗墙深井 降水推土机铲运机挖掘机占地 较少较 开阔无无调整余 地较大湿挖方式防渗墙绞吸式挖泥机临时卸泥区占地较大较 狭小枯水期施工抽水不当可引起边坡坍塌调整余 地较小4.2.干挖方式修筑干船坞4.2.1.群井降水设计及施工（1）现场做抽水试验确定渗透系数K 设1个观测孔时：K=0.73Q(l1l)(2HSS1)(SS1) 设2个观测孔时：K=0.73Q(l2l1)(2HS1S2)( S1S2)K渗透系数（m/d）；Q抽水量(m3/d)； 抽水半径(m)； 1、2观测孔1、2至抽水井的距离(m)；h由抽水井底至完全井的动水位距离(m) 抽水井Q 1 观测井

18、2 s抽水井的水位降低值(m)； s1、s2观测孔1.2的水位降低值(m)； s2 H含水层厚度(m)； s s1 （2）抽水影响半径计算： H h2 R0=R+0 h h1 R0抽水影响半径（m）； 抽水井 1 X0 假想半径（m）； 2A 干坞平面面积（m2）；（3）井点涌水量计算：无压完整井深井井点涌水量计算：Q=1.366K·(2HS)·S(lgR0lgX0)无压非完整井深井井点涌水量计算：Q=1.366K·(2HaS)·S(lgR0lgX0)Ha 无压非完整井含水层有效带宽度（m），当当:S(Sl)为0.2, Ha =1.3(Sl)；当:S(S

19、l)为0.3, Ha =1.5(Sl)；当:S(Sl)为0.5, Ha =1.7(Sl)；当:S(Sl)为0.8, Ha =1.85(Sl)；S´地下水位线至井点过滤管上端的距离（m）；过滤管长度；LS 水位降低值；（4）深井过滤器进水部分需要的总长度：L=Qq (m)q深井单位长度进水量(m3/d)；r深井井点半径；（5）群井抽水单个深井过滤器浸水部分长度：H0抽水影响半径为R的一点水位（m）； H0=HSn深井数量（个）；以nhQ来核定深井数量。（6）群井同时抽水时的总涌水量：Q=1.366K·(2HS1)·S1lgR01/(lgX1·X2·

20、;X3Xn)以Q>Q来核定降水能力；通过x1、x2xn多次排列调整，确定群井最佳排列组合及合理井距；x1、x2xn 各点至井点群重心的距离（m）；（7）井点管的埋置深度：H=h1+h2+h+IL1+h0h1 地下水位至基坑底面的距离（m）；h2 井点管埋设面至进下水位的距离（m）； h降水后基坑范围内最高水位至基坑底面的距离（m）；I 降水曲线坡度，一般取1/10；L1井点管中心至基坑中心的水平距离（m）；h0滤水管浸水部分长度（m）；（8）根据Q´及管的埋置深度选择适宜的水泵。（9）群井降水施工：根据地质状况，选定适宜的钻机进行成孔施工，然后下管回填渗水料，管顶段1.02.0

21、 m范围内填充粘土封闭。修建抽水机房，安装抽水机系统和抽水管道系统，修筑排水沟渠，进行抽水降水，设观测口及时观测水位。4.2.2.干坞采用群井降水，一定时间后，利用推土机、铲运机、挖掘机和自卸汽车，根据不同地质，采用不同坡率放坡开挖，并在地层分界处修筑宽度不小于2.0 m的台阶。开挖土方弃至指定地点，并分层摊铺。在台阶处适时采用定喷高压喷射注浆构筑防渗帷幕，达到止水稳定边坡目的。继续开挖至设计坞底标高。进行坞底整平，开始边坡支护、坡面防护及坞底回填施工。管段预制基础下一定范围（一般为6080cm）内自下而上换填碎石、石屑层，碎石、石屑和水泥层，级配碎石、砾砂、水泥层及细石、砾砂找平层。各层均用

22、机械摊铺、整平并碾压密实。干坞坞底根据工程特点，可采用不小于15厘米的素混凝土覆面， 为预制施工创造良好条件。在干坞坡面上，须施工不少于两条坡度适宜的施工便道，坡面及坞底便道路面，自下而上可采用碎石、石屑底基层和泥灰结碎石路面，并分层整平碾压密实。4.3.先湿挖后干挖方式修筑干船坞采用绞吸式挖泥船开挖干坞淤泥，首先在干坞侧修建卸泥围堰和干坞四周的临时防洪堤。根据干坞平面面积及工期要求，确定湿挖作业的挖泥船数量。挖泥船破开既有堤坝，进入坞址作业。开挖至距设计坞底2.0 m左右时，停止作业，退出坞址，及时封堵堤坝龙口。封堵作业完成后，集中抽水设备，排除坞内积水，抽水过程，要合理控制排水速度，防止边

23、坡失稳坍塌，坞内积水排除后，使用高压水枪冲击坞内淤泥，用大功率的泥浆泵抽排淤泥。淤泥清除完成后，开始按设计坡度修筑干坞边坡，施工防渗帷幕，修筑开挖施工便道，利用推土机、挖掘机等机械挖除坞内剩余土方，构筑坡面支护挡护工程，开始坞底基础换填，并分层碾压密实，尽快铺设坞底排水系统。便道、管段予制基础加固、坞底覆面等施工同干挖方式施工。4.4.坞内排水系统施工4.4.1.坞内地面排水系统（1） 作用：在管段的制作和养护过程中，使用水量较大，为方便、快捷地排除施工残水、降雨及渗水，而设置坞内地面排水系统。（2） 组成：坞底地面排水系统主要内中央排水沟、边沟及集水井组成。管段施工残水、养护水和降雨等由中央

24、排水沟排至边沟，再由边沟引排至集水井，干坞边沟同时汇集边坡地表水、边坡渗水，引排至集水井，最后由抽水机直接抽排出坞外。4.4.2.坞底地下排水系统（1） 作用：排除地下渗水，确保坞底地下水位处于坞底1 m以下，在坞底换填基础下设置地下排水系统。（2） 组成；主要由碎石盲沟、软式透水管、窨井、集水井组成。碎石盲沟排出的地下水经由软式透水管、窨井，汇集至集水井，再由集水井抽排出坞外。4.4.3.在排水系统施工中，根据设计图纸，明确各排水沟的排水方向，准确控制排水沟底标高是关键，各排水沟相接、相交处的施工质量更不容忽视。4.5.坞门及出坞航道施工4.5.1.坞门首先施工坞门护岸、钻孔灌注桩或钢板桩支

25、护，开挖坞门处土方，施工坞门、坞墩基础（一般为钢管桩或钢板桩或钢筋砼打入桩）和坞门底防渗帷幕（一般为旋喷桩或钢板桩）。基础施工完成后，开始坞墩混凝土施工。同时进行坞门的加工制作和坞门安装。坞门通常采用浮箱式坞门，启闭方便。4.5.2.出坞航道航道铺底施工次序：干坞内航道干坞外一定距离内航道临时围堰干坞外剩 余航道干挖施工过程中，根据设计要求，严格控制航道底标高，先支护后开挖，先内后外，且支护要充分。4.6.管段存放场施工根据隧道位置、水域情况，采用修筑存放码头或锚定趸船，存放待沉放管段。存放方式有：水下存放和水上存放。水下存放需在水下构筑存放墩和锚泊墩；水上存放，需在趸船与管段、管段与管段间设

26、置防撞设施，存放水域必须安设警示浮标，以防船只碰撞。详见干船坞平面示意图，坞门示意图。5、 沉管隧道管段预制管段预制是沉管隧道的主要工序，其工期和质量不仅直接影响管段的浮运和沉放，而且关系到隧道运营的成败。预制工艺的关键技术是控制混凝土的容重、管节结构尺寸精度和钢筋混凝土裂缝。5.1.预制质量要求5.1.1.设计要求(1) 混凝土要求： 混凝土等级、抗渗性满足结构受力及抗渗要求要求。混凝土容重允许偏差：0.02t/m3、 +0.01t/m3。抗裂要求：不允许出现贯穿裂缝，尽量避免表面裂缝，表面裂缝宽度0.2 mm。入仓温度：28，内外温差：25 （2）结构尺寸精度要求：内孔净宽 ： +0 10

27、 mm；内孔净高 ： +0 10 mm；壁 厚 ： +0 10 mm；管 宽 ： +5 20 mm；管 高 ： +5 20 mm；管 长 ： 30 30 mm。（3）端头要求：平整度：面不平整小于3mm，每延米内不平整小于1 mm；横向垂直度（左、右两点之差）：小于3mm；竖向倾斜度（左、右两点之差）：小于3 mm 。（4）防水要求：沉管管段要求以自防水为主，外防水材料要求有优良的抗渗性能，且与混凝土表面的粘接力强，有一定的抗压、抗拉强度，有一定的延伸率，长期浸泡在水中，其性能不发生明显变化及无环境污染，耐摩擦性能好等，同时要求施工设备简单，操作方便。5.1.2.施工要求（1） 施工工艺要求；

28、施工缝离底肋不小于200 mm，横向施工缝间距应附合防裂要求，底板及顶板纵向不允许设施工缝。（2） 混凝土工艺要求：水灰比小于0.53，塌落度1014cm，混凝土需进行缓凝处理，且要适应泵送运输的要求，同时要求限制水泥用量，并尽可能增加粗骨料含量，粗骨料尽可能选用粒径小于40 mm的连续级配碎石。（3） 模板工程要求：要有足够的刚度，能整体移动，保证混凝土表面质量，套数满足工期要求。（4） 施工误差控制：水泥小于1%，砂子小于2%，碎石小于2%，外加剂小于1%，结构尺寸误差按设计要求控制。5.2.施工顺序根据每节管段的长度，以施工缝划分施工作业段，一般每段12m18m。为防止跳跃式浇筑，施工缝

29、处出现超标裂缝，可设1.5m左右的后浇带。在同一作业段内，按照断面结构分底板、墙身、顶板三个施工作业块。采用流水作业法施工。为保证工期按计划进行，设定几个部位工序的开工（或完工）时间做为工期控制点。如：每节管段第一块混凝土浇筑时间；第一个端壳安装结束时间；第一套台车就位时间；流水作业段的最后一块混凝土浇筑时间；第一个端封门结束时间；台车全部退出时间。5.3.模板、台车5.3.1.模板管段模板根据管段不同部位分为：底板外模板，边墙内、外模板，顶板侧模、底模及端模，管段底模。设计有防水钢底板、部分外边墙钢板的沉管管段可不做管段底模和底板外模。因酚醛覆面竹木胶合板有一定的保温作用，故管段预制模板采用

30、钢框酚醛覆面竹木胶合板模板。竹胶板厚度20mm，钢框与面板间采用螺栓及自攻螺丝连接，同时模板钢框加劲肋与灌浇支架台车连接，整体安装拆除。5.3.2.浇筑台车5.3.2.1.边墙浇筑台车边墙浇筑台车由间距为1.0m采用型钢纵向连接的多榀门架组成。单榀门架由连结工字钢横梁、立柱、走行部分、模板调节系统构成。（详见边墙砼浇筑台车示意图）工作原理：利用100mm的双螺纹丝杆调整丝箍的上下位置，改变斜杆的角度，使模板与立柱间的水平距离发生变化，安装、校正及拆除模板。5.3.2.2.顶板浇筑台车顶板浇筑台车由间距为1.0m采用型钢纵向连接的多榀门架组成。每榀门架由支撑桁架横梁、立柱、斜撑、起落系统、走行系

31、统组成。（详见顶板砼浇筑台车示意图）。工作原理：台车就位后，利用起落系统的机械千斤顶或高强双螺纹丝杆，支顶底板混凝土，将台车向上顶起，走行轮与轨道之间的孔隙不小于80mm。将起落系统锁死，开始绑扎钢筋，浇筑顶板混凝土。拆模时，打开起落系统，调整千斤顶和丝杆，使台车连带模板一并下降，走行轮落在轨道上，沿轨道移走台车，开始下一循环作业。顶板两侧斜角部分模板，采用丝杆斜撑来支拆。此模板与水平模板相接处面板及加劲肋断开一定缝隙，对应桁架处铰接。拆模时，首先调整丝杆斜撑，以斜板与水平板相交点处为轴，拉开斜板模板，使模板与边墙间距达20mm后，方可落下台车。5.3.3.模板、浇筑台车套数由预制管段数量及工

32、期要求来确定。5.4.钢筋及钢构件工程施工钢筋及钢构件加工，在坞外加工场地进行，在坞底绑扎安装。为确保工期和工程质量，边墙及顶板钢筋，在坞底绑扎完成后，利用自制龙门吊来安装。根据管段结构尺寸及干船坞内管段预制基础布置情况，确定龙门吊跨度和龙门吊数量。龙门吊吊装钢筋笼必须采用横、纵梁来进行，以确保钢筋笼质量。5.5.管段混凝土施工一般将混凝土拌合设备及水泥、粗、细骨料存放场、库设置在坞外。骨料采取高堆内取，骨料的堆放高度不低于6m，并通过料堆底部地陇取料。骨料入料仓48小时后方能使用。骨料存放及皮带运输机范围内设置防雨遮阳棚。采用泵送管道灌筑混凝土，插入式振捣器为主，铺以附着式振捣器。夏季，要合

33、理选择灌筑混凝土时间，并采取适宜的降温措施。5.5.1.混凝土配合比设计：在满足混凝土的强度和抗渗、抗裂条件下，选择最佳配合比。除对常规项目进行试验论证外，还必须进行水泥水化热、水泥干缩、混凝土收缩、混凝土温升等项目的试验论证。5.5.1.1.管段重量控制（1） 混凝土容重控制：混凝土配合比通过上述全面分析和各专项试验论证，并由试件验证后，选定最佳理论配合比和最佳施工配合比，确定混凝土理论容重，做为考证施工过程中混凝土容重控制的基础。各种材料（含水泥、外加剂，掺加料等）均须采用自动计量称重设备衡器来施工。计量误差的控制：一是按规定进行计量衡器器械的检验校正工作，保证计量衡器器械的精度满足质量要

34、求；二是在施工过程计量实施中，由专职计量试验人员每天不定时地进行校对修正，使配合比中各种材料的误差控制在规范允许范围内，从而保证混凝土实际容重在允许误差范围内。（2） 结构尺寸控制管段混凝土结构尺寸的控制关键是模板的设计、加工、安装及混凝土浇筑前、浇筑过程中和验收的精心管理控制。在管段模板设计时，要将全部荷载充分分析列入，并有一定的安全储备，同时制定出加工工艺及质量控制标准，经过技术论证后，进行加工。在加工过程中，对模板每一构件的设计图纸及质量标准，严格检查。模板全部加工完成后，使用前，必须按图纸进行试拼，并对其进行全面验收。模板设计与浇筑台车设计要配套全面考虑，并根据计算出的模板、台车变形量

35、，设计反向变形来调整模板安装位置，从而使模板变形后，管段混凝土结构尺寸仍然在允许范围内。施工工序质量的严格控制：制定模板安装、拆卸、运输、存放及维护、混凝土入模、振捣施工工艺及标准。从测量放样开始，对每一道工序及所有几何尺寸均反复进行严格校对、检查、复查、验收，并作好记录。明确每一道工序施工负责人、检查执行人，明确操作者作业标准，使误差得以系统全面地控制。模板及台车全部支撑的牢固程度为浇筑全过程重点检查控制项目。5.5.1.2.管段施工阶段的裂缝控制（1） 混凝土浇筑前裂缝控制的计算根据施工中拟采取的防裂措施和已知施工条件，计算混凝土的水泥水化热绝热温升值、各龄期收缩变形值、收缩当量温差和弹性

36、模量，并计算可能产生的最大温度收缩应力。如最大温度收缩应力不超过混凝土的抗拉强度，则所采取的防裂措施能有效控制预防裂缝的出现；如超过混凝土的抗拉强度，则可采取调整混凝土的浇筑温度、减低水化热温升值，降低内、外温差，改善施工操作工艺和混凝土性能，提高抗拉强度或改善约束等技术措施重新计算，直至计算的应力在允许范围内。水化热绝热温升值计算： T(t)=( c Q·)·(1e­mt)T（t） 浇完一段时间，混凝土的绝热温升值（ ）；c 每立方米混凝土水泥用量（kg/3）； 混凝土的比热； 混凝土的质量密度（kg/3）； e 常数，为2.718； m 与水泥品种、浇捣温度有

37、关的经验系数，一般取0.20.4，也 可以从厂家获取； Q 水泥水化热量，由水泥生产厂家提供（/kg） t 混凝土浇筑后至计算时的天数（d）各龄期混凝土收缩变形值：y(t)= yc(1e-0.1t)·M1·M2·M3··Mnyc 标准状态下的最终收缩值（即极限收缩值），取3.24×104；M1、M2、M3、Mn考虑各种非标准条件的修正系数（见表1）；各龄期混凝土收缩当量温差：是指混凝土收缩产生的变形，换算成相当于引起同样变形所需要的温度；Ty(t)= y(t) 混凝土的热扩散系数. 混凝土的导热系数（Wm·k）.=（1/P）

38、(Pcc+Pss+Pgg+Pww).P1、Pc、Ps、Pg、Pw 分别为混凝土、水泥、砂、石、水的每立方米混凝土所占的百分比（%）.c、s、g、w 分别为水泥、砂、石、水的导热系数（Wm·k）. C=（1P）（PcCc+PsCs+PgCg+PwCw）. Cc、Cs、Cg、Cw 分别为水泥、砂、石、水的比热（/kg·k）；各龄期混凝土弹性模量：E(t)=Ec(1e-0.09t)E(t) 混凝土从浇筑后至计算时的弹性模量（Nmm2）；计算温度应力时一般取平均值；Ec 混凝土的最终弹性模量（Nmm2），可近似取28d的弹性模量；混凝土的温度收缩应力：=E(t)·

39、3;T(1)·S(t)·R （Nmm2） T 混凝土的最大综合温差（）T=T0(2/3)T(t) Ty(t)Th)T0 混凝土的入模温度（）；Th 混凝土浇筑后达到稳定时的温度，一般根据历年气象资料取当年平均气温（）；S(t) 考虑徐变影响的松驰系数；龄期(d)0 0.5 1 2 3 7 10 15 20 28 40 60 90S(t)10.6260.6170.590.570.5020.4620.4110.3740.3360.3060.2880.284R混凝土的外约束系数，当为岩石地基时，R=1，一般地基为0.250.50； 混凝土的泊松比，一般取0.15 0.20； 混凝

40、土和钢筋混凝土极限拉伸计算： pa=0.5fct（1+/d）×10-4 fct混凝土的抗拉设计强度（N/mm2） 配筋率（%），=EaAa/EbAb Ea、Eb分别为钢筋、混凝土的弹性模量（N/mm2），Aa、Ab分别为钢筋混凝土的截面积； D钢筋直径（cm）。 （2）混凝土浇筑后裂缝控制的计算在管段混凝土浇注后，根据实测温度值和绘制的温度升降曲线，分别计算各降温阶段的混凝土温度收缩拉应力。如果累计总拉应力不超过同龄期的混凝土抗拉强度，则表示所采取的防裂措施能有效控制预防裂缝的出现，如超过该阶段时的混凝土抗拉强度，则应采取加强养护、保温等措施，使其缓慢降温和收缩，提高该龄期的混凝土的

41、抗拉强度，以控制裂缝的发生。混凝土绝热温升值计算：T(t)=(mc·Q)/（c·)）(1emt)Tmax= mc·Q/c·T(t)、mc、Q、c、e、m、t等的符号意义同（1）；Tmax混凝土的最大水化热温升值（）；混凝土实际最高温升值：根据各龄期的实测温度升降值及温度升降曲线，计算各龄期实际水化热最高温升值。Td=TnT0Tn各龄期实测温度值（）；T0 混凝土入模温度（）；混凝土水化热平均温度：Tx(t)=T12/3T4=T12/3(T2T1)T1 保温养护下混凝土表面温度（）；T2 实测混凝土结构中心最高温度（）；T4=T2T1混凝土结构截面上任意深

42、度处的温度：Ty=T1(14y2/d2)T4d 结构物厚度；y 基础截面上任意一点离开中心轴的距离；各龄期混凝土收缩变形值，当量温差及弹性模量：计算同（1）各龄期综合温差和总温差：综合温差：T0(t)= Tx(t)Ty(t)Ty(t)各龄期混凝土收缩当量温差（）；总温差：为混凝土各龄期综合温差之和：T= T0（1)T0（2)T0（3)T0（n)最大温度应力值： 混凝土线膨胀系数，取1×105； 泊松比，当结构双向受力时，取0.15；Ei(t) 各龄期混凝土的弹性模量；Ti(t) 各龄期综合温差，均以负值代入；Si(t)各龄期混凝土松驰系数cos h 双曲余弦函数，可由函数表查得； 约

43、束将态影响系数，H 结构厚度（）；Cx 水平阻力系数（N/mm2），此处可取100 N/mm2；L 结构底板长度（）；降温时混凝土的抗裂安全度：K=fct/(t)1.15fct混凝土的抗拉强度设计值；（3）防止管段制作时开裂的措施管段混凝土制作时产生裂缝的原因主要在于：干船坞地基不均匀沉降、混凝土干缩、沉缩、温度应力。因此，可采取如下防开裂措施：防止地基不均匀沉降的措施：坞底严格按设计换填，并碾压密实，采取设置后浇带及按次序分段浇筑，排、注水系统良好。防止干缩开裂的措施：混凝土浇筑后12小时覆盖养护，湿养环境湿度70以上，湿养时间不少于14天，养护水温与混凝土表面温度相近。防止沉缩开裂的措施：

44、选择级配良好的粗、细骨料，粗骨料选用最大粒径小于40mm连续级配碎石；水灰比小于0.53；选用适宜的外掺料，如粉煤灰代替水泥并降水化热；选用有减水、缓凝、增密作用的外加剂（包括补偿收缩用的膨胀剂）；选用恰当的振捣工具及与粗骨料粒径相匹配的振捣参数；选择早强、水化热低且干缩小的水泥，采用底板、边墙、顶板的混凝土浇筑次序；根据外部环境条件确定合理的浇筑时间，采用水冷散热系统，注射液氮或添加冰水，原材料覆盖高堆，泵送混凝土管道外缠泡沫膜等混凝土降温方法；选用性能良好的隔热模板；未满7天的混凝土本体温降或温升应不超过3d；脱模时间，要避开水化热峰值和内外温差过大的时间，且混凝土强度不低于2.5Mpa；

45、混凝土拌合出机至浇筑完毕的时间：当气温低于25时，不大于90分钟，当气温大于25时，不大于60分钟。（4）管段混凝土裂缝及施工缝处理裂缝防水处理：针对贯穿性的裂缝，使用低粘度、高渗透性的化学浆材充填；针对未贯穿裂缝，采用高渗透性的混凝土密实剂进行表面涂刷防水涂料进行封闭。施工缝的防水处理：施工缝处均设置加强钢筋，并安装两道止水带，一道为橡胶止水带，一道为镀锌止水钢片。也可根据实际情况设置一道橡胶止水带。5.6管段检验与修复管段浮运之前，在坞内进行质量检查与测试，以验证其各项指标是否符合设计标准和要求，同时，对发现的问题进行必要的修复。5.6.1检验（1） 外形尺寸检查：重点是管端倾斜度，如果误

46、差超限，必须在坞内予以修整。（2） 各种预埋件与焊接质量检查：预埋件是否有遗漏、位置是否准确、焊缝质量是否符合标准要求。（3） 裂缝的检查与测量仔细检查管段是否开裂，如有裂缝，应查清裂缝的宽度、长度与深度，对超出允许范围的裂缝要作好标记，以便修复。（4） 试浮待以上各项检查均通过后，坞内灌水，进行管段起浮试验，验证干舷值是否符合设计要求，为防锚层和压载重量的调整提供准确的参数。（5） 水密性检查管段在坞内应进行水密性检查，验证其防水性能，如有渗漏，便于采取补强措施。（6） 修复管段在制作中产生的各种误差，可通过一般的施工措施加以控制或修复。对管段在制作中出现开裂产生渗漏，则可按以下措施预以修复

47、：（1） 化学灌浆法其材料可选用丙凝、聚胺脂或环氧树脂，施工工艺可采用单、双液两种方法。（2） 防水砂浆或涂料封堵对大面积渗漏，一般原则是将大变小、变面为线、变线为点，面积大时可选用适宜的防水砂浆或涂料进行封堵。（3） 作整管段的外贴防水层防水涂料：如乳化沥青、焦油聚氨脂等。柔性防水卷材：如EVA、EBC、PE、三元乙丙等。6、沉管隧道基础施工 沉管隧道基础施工分为基础开挖和基础施工两阶段。其施工顺序如下： 先铺法基槽粗挖精挖基槽修整清淤整平管段沉放 基础处理 后填法 6.1.基槽开挖（疏浚） 开挖前应作基槽边坡稳定性离心模拟试验和回游平面二维泥砂数学模型、物理概化模型试验，并根据水文、地质、

48、工程数量、工期要求、施工航道宽度、水深等条件采用合理的疏浚方案。 6.1.1.基槽开挖时间的确定 根据回淤计算基槽、地质状况和管段沉放时间，具体确定基槽开挖时间。一般在管段沉放前10天开始施工（泥砂质河床）。 6.1.2.开挖施工机械设备 基槽开挖机械设备主要有：戽头式挖泥机、带切泥头或吸泥头的吸泥或挖泥机、带抓斗的起重机等。上述机械安装在锚柱式、锚固式驳船上进行作业，由运泥船将开挖泥砂等运至指定区域卸掉。 6.1.3.开挖施工 将疏浚船停泊在隧道位置，经测量准确定位后，开始作业。基槽开挖分粗挖和精挖两个阶段，首先挖至距基底设计标高1.0m2.0m，然后采用抓斗式挖泥船进行精挖。在开挖全过程，

49、对基槽位置、宽度、深度和边坡经常检查，合理控制。精挖完成后，由潜水员进行水下喷射修整工作。如遇孤石，根据实际情况，可采用抓斗式挖泥船、岩石破碎机或水下钻爆等方法开挖清除。基槽开挖长度应比相对应管段长30米左右。 基槽开挖后，及时进行清淤，以确保隧道基础的质量。清淤主要采用气力吸泥泵等高效清淤船来进行。清淤后立即进行基底整平。6.1.4.在开挖过程中，要经常监测疏浚作业对环境的污染，并通过数据分析，适时采取有效措施降低污染指标。6.1.5. 开挖作业全过程，在作业区域边缘设置警戒船或警戒标识，避免船只进入作业区域发生意外。6.2.沉管隧道基础 沉管隧道基础处理方法相对于管段沉放基本分为先铺法和后

50、填法。其中先铺法（刮铺法）有：刮砂法、刮石法；后填法有：灌砂法、喷砂法、压砂法、压浆法、灌囊法等。其中在世界上使用较普遍的有刮铺法（27座），喷砂法（22座），压砂法（19座）和压浆法（12座）。我国宁波甬江沉管隧道采用压浆基础，广州珠江沉管隧道采用压砂基础。在西欧有个别隧道采用桩基，主要用于特软地基。6.2.1.刮铺法在基槽两侧打入数排短桩安设导轨，以控制高程和坡度。在刮板船上安设导轨和刮板梁，刮板梁支撑在导轨上，钢刮板梁扫过水底的砂石而形成基础。刮板船用大块平衡重沉浮到水中稳定的水位上。用抓斗或通过刮铺机的喂料斗向基槽内投放砂石，砂石级配及粒径范围须根据水文情况合理选定。必要时通过管底预留

51、孔压注水泥斑脱土。为保证基础密实，管段就位后，向管段内加注镇载水，使基础沉降。基础施工时须预留足够的抛高量。6.2.2.喷砂法四十年代初，在荷兰玛斯隧道施工时，丹麦Christiani Nielson公司发明了喷砂法。（1） 喷砂法作用原理管段沉放在临时支座上，利用设在管段顶部的可移动门式台架上的砂泵将砂水混合料通过管段外侧伸到管段底部的喷射管（1根）及其两侧的吸水管(2根)，向管段底部和基底之间的空隙喷砂吸水，在管底形成一个规则有序的流动场，使砂子均匀沉淀。（如下图） 可移动式 管子 支架 1喷砂管 2回吸管 喷砂法原理 喷砂施工示意图(2) 喷砂施工在喷砂开始前，可采用喷砂设备的逆向系统把

52、基槽底面上的回淤或松散的松动土清除干净。砂的平均粒径一般控制在0.5mm左右，砂水混合料中含砂量一般为10%，有时可达20%。喷射时喷管以垂直轴作扇形旋转移动，从吸水管回水中的含砂量来测定砂层的密实程度。施工顺序为从管段紧靠已沉放管段的前端开始，喷到后端后，用浮吊将台架移到管段的另一端，再从后端向前开始喷填。喷砂作业完成后，通过设在临时支座上的压力感应器测定基础的压力满足要求后，即松开临时支座上的千斤顶，使管段全部重量压到砂垫层上。测量其沉降量做好记录。（3）喷砂法的缺点喷砂法用的喷砂台架体积庞大，占用航道影响通航，且设备费用昂贵。此外喷砂法对砂的粒径要求较严，增加费用。6.2.3.压砂法（1） 压砂法作用机理压砂法是砂水混合料从驳船中由泵砂系统的管道送入砂泵，通过压砂管道经管段底板上予留的压入孔，将砂水混合料以一定速度喷入管段下的水中，形成砂水混合流（简称砂流）。砂流抵达基槽底面后，砂子在管段下面与管段底面接触。重复多次，砂盘的直径越来越大，并全部填满管段下面的空隙。（2） 压砂基础的设计·建立压砂基础模拟试验系统，结合隧道埋置深度及管段的超重，通过反复试验计算，确定压砂砂流的压力（流量、速度），压入孔的大小，间距、数量及布置方式，选用压砂材料特性，砂积盘半径，压砂顺序