2.1--沉管隧道施工ppt课件

1、LOGO地下工程施工地下工程施工 Underground Engineering & Construction轨道交通工程学院轨道交通工程学院蒋英礼蒋英礼Tel: 150-0203-0945：jiangyingl163第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工 沉管法：就是在水底预先挖好沟槽，把在陆沉管法：就是在水底预先挖好沟槽，把在陆地上特殊场地预制的适当长度的管段浮运到沉地上特殊场地预制的适当长度的管段浮运到沉放现场，顺序地沉放到沟槽中并进行连接，然放现场，顺序地沉放到沟槽中并进行连接，然后回填覆盖成的隧道。后回填覆盖成的隧道。第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工

2、 第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工v 4.1 概论 4.1.1 发展史v 19世纪末，美国首先用沉管法建成波士顿的下水道工程，之后，于1910年用此法建成底特律河水底铁路隧道，这是世界上第一条沉管建造的铁路隧道。日本是东亚第一个建成沉管隧道的国家。自1944年第一条沉管道路隧道庵治河隧道通车以来，已建成铁路和公路隧道18条。目前世界上最长的沉管隧道是美国旧金山海湾地区快速交通隧道，全长5825米，由58节管段组成。管段最宽的隧道是比利时亚珀尔隧道，宽达53.1m，全长336m。单节管段最长的隧道是荷兰海姆斯普尔隧道，最长一节管段长268m，宽21.5m重50000KN。第第4章章 沉管隧道

3、施工沉管隧道施工v 4.1.1 发展史v 根据国际隧道协会沉管与悬浮式隧道到1994年的统计资料，世界各国已建、在建或拟建的沉管隧道共有93条，就管段制作而言，混凝土隧道59条，钢壳隧道34条；从使用功能上来看，公路隧道61条，铁路隧道26条包括地铁隧道），公路、铁路两用隧道4条，人行隧道2条；就管段横截面形状来说，矩形截面隧道73条，圆形含花篮形、八角形、马蹄形、椭圆形截面隧道20条；从规模上看，早期的沉管多为双车道或四车道，从60年代中期，陆续建成一些六车道隧道，到目前世界已建的68车道共有19条。第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工v4.1.1 发展史v 在我国，香港和台湾借助国内外先进

4、技术共建成四条沉管隧道，中国大陆第一条沉管道路隧道广州珠江隧道于1993年底通车，已建成宁波甬江隧道。我国目前的沉管隧道设计及施工技术还处在积累经验阶段，但我国经济的迅猛发展为其进一步发展创造了良好的条件。如上海外环线吴淞口越江隧道确定采用沉管法隧道。由于多车道沉管隧道明显节约投资，因此沉管隧道在我国具有广阔的前景。第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工v4.1.2 方法实质v 先在干坞中或船台上预制大型砼箱形构件，或是砼和钢的组合箱形构件，每个构件长60140m，并于两端用临时隔墙封闭，用拖轮拖至预沉位置，定位后，将这些构件沉放在河床上预先浚挖好的沟槽中并联接起来，回填砂石，拆除隔墙形成隧道。

5、第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工4.1.3、优点第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工4.1.3、优点第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工4.1.3、优点第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工4.1.3、优点第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工4.1.3、优点第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工4.1.4、沉管隧道类型第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工v矩形矩形第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工干坞型干坞型第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工浮船坞浮船坞第第4章章 沉管隧道施工沉管隧

6、道施工干坞干坞管段预制管段预制防锚层施工防锚层施工沉管隧道内部沉管隧道内部4.2 沉管结构设计第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工 K管段总重管段排水重K=1.051.10 管段沉放阶段K=1.21.5 管段使用阶段设计计算时，应按最小的混凝土容重和体积，最大的河水比重来计算各阶段的抗浮安全系数。第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工v（一）、作用在沉管上的荷载（一）、作用在沉管上的荷载v1 1 结构自重结构自重v管段重量：砼管段重量：砼(23.7(23.724.1)+24.1)+钢筋钢筋(1.6(1.62.05) 2.05) KN/m3KN/m3v压载混凝土重量：压载混凝土重量：22.5KN/

7、m322.5KN/m3v路面铺装重量路面铺装重量第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工v2 2 水压力水压力v主要荷载之一，分别计算高、低潮位和百年一遇主要荷载之一，分别计算高、低潮位和百年一遇的特大洪水位的水压力的特大洪水位的水压力v3 3 土压力土压力v主要荷载，但不一定是常荷载，表示河床底面主要荷载，但不一定是常荷载，表示河床底面到管段顶面的土重。隧道刚建时，可能很小，到管段顶面的土重。隧道刚建时，可能很小，以后逐渐增加以后逐渐增加v4 4 浮力浮力v浮力排水重浮力排水重v5 5 施工荷载：封端墙、定位塔、出入洞、压施工荷载：封端墙、定位塔、出入洞、压载水柜、索具、浮箱等重量。载水柜、索具

8、、浮箱等重量。v6 6 波浪力：在浮运时发生波浪力：在浮运时发生v7 7 流水压力：在浮运时发生流水压力：在浮运时发生v8 8 负摩阻力：管段横向外侧覆土沉降到管段的向下负摩阻力：管段横向外侧覆土沉降到管段的向下摩擦力摩擦力v9 9 车辆荷载：在道路隧道中，如果路面铺设在压载车辆荷载：在道路隧道中，如果路面铺设在压载混凝土层上面，则可略去车辆活载对管段的影响。混凝土层上面，则可略去车辆活载对管段的影响。v10 10 地基反力地基反力v偶然荷载：偶然荷载：v11 11 沉船荷载沉船荷载v12 12 投锚与拖锚荷载投锚与拖锚荷载v13 13 车行隧管内的爆炸力车行隧管内的爆炸力二、作用在沉管上的荷

9、载二、作用在沉管上的荷载v 其他荷载：砼收缩、变温影响、不均匀沉降、地其他荷载：砼收缩、变温影响、不均匀沉降、地震震v （二）、结构分析（二）、结构分析v 1 1 横断面结构横断面结构v 在水底隧道沉管结构中，常采用变截面或折线在水底隧道沉管结构中，常采用变截面或折线形结构。即使在同一节管段一般长度为形结构。即使在同一节管段一般长度为100m100m左左右中，因隧道纵坡和河底标高的变化，各处断右中，因隧道纵坡和河底标高的变化，各处断面所受水、土压力也不同特别在接近岸边时），面所受水、土压力也不同特别在接近岸边时），因此一般不能只以一个横断面的结构分析来进行因此一般不能只以一个横断面的结构分析来

10、进行整节管段的分析计算。工作量大，常采用电算的整节管段的分析计算。工作量大，常采用电算的方式进行。可采用一般的平面杆系结构分析的通方式进行。可采用一般的平面杆系结构分析的通用程序进行计算。用程序进行计算。2 纵向结构施工阶段的沉管纵向受力分析，主要是计算浮运，沉设时的施工荷载、波浪力所引起的内力。使用阶段的沉管纵向受力分析，一般按弹性地基梁理论进行计算。 3 配筋 因抗剪的需要，沉管应采用较高标号的混 凝土，一般采用28天强度为300 450kg/cm2混凝土。 由于沉管结构不容许出现任何通透性的裂缝；非通透性的裂缝开展的宽度应控制在0.15 0.2mm以下。因此不宜采用级及级以上的钢筋。4.

11、3 管段制作一、临时干坞：一、临时干坞：位置应选择距隧址较近，地质条件较好，便于浮位置应选择距隧址较近，地质条件较好，便于浮运的地方运的地方（一干坞规模：（一干坞规模： 根据工程规模、管段长宽尺寸和管段数量，结根据工程规模、管段长宽尺寸和管段数量，结合坞址的地形、地质条件、工期、土地使用费合坞址的地形、地质条件、工期、土地使用费和施工设备综合考虑。和施工设备综合考虑。4.3 管段制作分批预制管段是在干坞内分批制作管段，每批管段预制完成，就放一次水进坞，使之浮运出坞，干坞的坞门需开启多次，这种干坞规模小，占地少，造价低，重复使用率高，而且有利于与其它施工程序配合缩短工期。但这种方式也有不少缺点：

12、 若不采用启闭式坞门闸门），则每次修复坞门难度大。若采用闸门式坞门，造价又高。 先批出坞后沉放的管段，至少有一端搁置在基槽中的临时支座上，需待几个月时间才能与后批管段相接，这样不利于先沉放管段的稳定，其安全难于保证。 原已开挖的基槽，在后批管段出坞时己有回淤，且难于清除，将影响后批管段基础的质量。 重复使用干坞，反复灌水、排水，抽水时难以保证干坞边坡的稳定性。 重复使用干坞还会造成难以彻底清除坞底垫层上的淤泥，必然影响坞底的透水性，削弱坞底防排水能力与承载力，从而影响再次预制管段的质量，对管段上浮也不利，甚至造成吸附现象而使管段平衡失控。 分批预制管段会增加坞底施工设备的拆迁和再组装工作，使临

13、时工程费用增加。 后批管段浮运时，可能需要再次对临时航道进行疏浚工作。为克服上述缺点，在丹麦至瑞典跨海联络线的厄勒海峡水底沉管隧道的分批预制管段干坞中采用了两级干坞的型式，即干坞由浅水槽和深水槽组成。采用船闸的方式逐段发送管段单元。（二干坞的构造干坞一般由坞墙、坞底、坞首及坞门、排水系统、车道组成干坞的深度应保证管段在制成后能顺利地进行安装工作并浮运出坞，要求坞室深度能使管段在低水位时露出水面，高水位时有足够的水深以安设浮箱，中水位时能自由浮升。此外为确保安全管段在浮起时，底部的富余深度为1m。v 管段制作：注意所设置施工缝和变形缝并密封管段制作：注意所设置施工缝和变形缝并密封（二管段预制（二

14、管段预制一钢筋混凝土结构一钢筋混凝土结构保证浮运时有规定的干舷高度保证浮运时有规定的干舷高度由于矩形管在浮运时的干舷高度仅为由于矩形管在浮运时的干舷高度仅为10 15cm，占管段全高的，占管段全高的1.2 2%，确保管，确保管段的容重变化控制在既不使管段出现下沉，段的容重变化控制在既不使管段出现下沉，也不使管段上浮过多。也不使管段上浮过多。制定严密的接缝防渗漏措施制定严密的接缝防渗漏措施管段的缝隙主要有纵向施工缝和竖向变形缝。管段的缝隙主要有纵向施工缝和竖向变形缝。（1） 纵向施工缝纵向施工缝纵向施工缝由于混凝土底板和上部管段的不同时纵向施工缝由于混凝土底板和上部管段的不同时浇注产生，主要由于

15、水泥的水化热作用而引浇注产生，主要由于水泥的水化热作用而引起的。防止措施应从防止混凝土的开裂出发。起的。防止措施应从防止混凝土的开裂出发。包括合理组成混凝土，降低温差等。包括合理组成混凝土，降低温差等。2变形缝变形缝在垂直于隧道轴线方向设置，把每一管段分割成若干节段，每一段节段的长度一般在1520m。用于较长的混凝土管段节单元连接和抵抗差异沉降和由温差所造成的变形。接缝应设在混凝土结构的中断处。变形缝的构造应满足三个主要要求：能适应一定幅度的线变形和角变形；施工阶段能传递弯矩，使用阶段能传递剪力；变形前后均能防水。2变形缝变形缝4.4 水底浚挖v用改装后的挖泥船，沉管基槽断面用改装后的挖泥船，

16、沉管基槽断面4.5 管段沉设与水下联接v一、沉设方法一、沉设方法v管段浮运：已完成的管段自干坞向预定沉管段浮运：已完成的管段自干坞向预定沉放位置的运输放位置的运输v坞内浮起出坞系泊等待托运至隧址坞内浮起出坞系泊等待托运至隧址v二、沉设作业二、沉设作业v（一沉设准备（一沉设准备v完成沟槽清淤完成沟槽清淤v水上管制水上管制v（二管段的沉设方法有许多种，归纳起（二管段的沉设方法有许多种，归纳起来有：来有： 拉沉法组）扛沉法船组（或浮箱（水上作业台）浮箱（或浮筒）起重船吊沉法沉设方法SEP自升式海上作业平台（三管段下沉：管段下沉的全过程，一般需要24小时，沉设周期多为每月一段 初步下沉 灌注压载水至下沉力的50）位置校正灌注压载水下沉力值的100）距管底高程45m停止。 速度控制在2050cm/min 靠拢下沉 到达隧道轴线位置时，先将管段向已设管段平移，至既设管段22.5m处，然后再将管段下沉到管底设计高程0.51.0m处,校正好管段位置 着地下沉 利用超声波测