刘树年译：世界沉埋隧道实绩调查

1、.刊载于隧道建设1996年第四期世界沉埋隧道实绩调查（译文）日本隧道协会沉埋·悬浮隧道委员会1、前言沉埋施工法作为水底隧道施工方法之一，从最初修建隧道至今约经历了100年。用沉埋施工法建设的隧道全世界到目前已超过120例。日本隧道技术协会所属的沉埋·悬浮隧道委员会，对日本有关沉埋隧道的技术资料进行了收集整理，并提供给了国际 隧道协会 ( IT A ) 沉埋·悬浮隧道分会。国际隧协在19 93年汇总了世界沉埋隧道的目录，现在正在追加修订中。本委员会根据国际隧道协会的资料，又增加了文献调查、实地调查，汇总成世界沉埋隧道工作一览表予以发表。另外，对沉埋隧道建设状况的发展

2、和各个国家的建设技术特征进行若干分析，特报告如下。2、调查对象：沉埋隧道早在1971年，土木学会就发行了“沉埋隧道要览”，本文末尾的参考文献中刊登了各种文献资料。这次的一览表，除参 照以往的文献外，还以国际隧协机关刊物19 9 3 年4月号发表的9 1例沉埋隧道目录为基础，汇集增加了国际隧协后 来 ( 9 3 年4月后 ) 的情报及本委员会委员们实地考察的情报等。在刊登的隧道中已完成并投入使用的，有1995年正在施工的，而规划中的隧道未列入。但计划建设并且确实开工的日本公路隧道登载了2例 (衣浦港、那霸港)。而且，已经完成使用目的、预定拆除的“京洪南运河隧道”也予以刊登。另外， “安冶川隧道”

3、现在只作为人行道使用。刊载的隧道数为：日本的26 例，国外的100例，共计126例。3、沉埋隧道一览表沉埋隧道一览表示于表l表8。表1 表4为日本沉埋隧道，表5表8为外国的沉埋隧道，分别以公路隧道、铁路隧道、公铁两用隧道和其他隧道分类刊登。下面对表中的有关内容加以说明。（1）隧道名称外国的隧道以原名表示，日本的隧道则将建设隧道的施工企业( 企业名) 和地名一并表示。（2）内部构造在“隧道名称”栏显示 部构造，公路隧道以每1个内部空间的车道数表示( 2车道在内空并列的2室断面表示为l×2车道”)，铁路隧道中，1个隧道净空容纳的复线表示为“复线”，每1个净空中l条线的表示为“单线2室”。

4、( 3 ) 断面形状断面形状表示隧道断面的外部形状，但“眼镜形”未用外形表示。而用2孔连接的圆形内空形状来表示。( 4 )沉埋管段制作方法这里大致分为干船坞式、钢壳式，干船坞式：使用专门的干船坞将沉埋管段制作完毕后，向船坞注水使管段浮 起的方式。钢壳式：组装钢壳形成沉埋管外壳，将其放入水中，在浮起状态打设混凝土的方式。其他有使用原有造船船坞进行沉埋管制作的以“造船船坞”方式分类。另外，事先在陆地上挖出隧道组装部分 的形状作为干船坞利用的方式，用“明挖方式”进行分类。断面规模较小的管段，采用数米长的预制段连接成一条沉埋管的施工方法，叫做“预制段”分类方式。使用其他特殊制作方式的个别记述。( 5

5、) 主体构造形式表中缩略字母表示如下的含义RC：表示横断面、轴向都为钢筋混凝土结构。PC：表示横断面为PC构造。轴向PC：表示横断面为RC构造，纵向为加入预应力的结构。S：采用钢构造，躯体混凝土部分不分担应力。表示具有以增重为目的的构造。( 6 )接缝构造形式抒竣工系统的结合状态分类为：刚性接头和可挠性接头。另外，沉埋管的连接施工方法大致分为水中混凝土法与水压连接法。( 7 )防水施工法及防蚀施工法防水施工法，表示把沉埋管作为不透水构造，在沉埋管外周进行防水处理的方法。防蚀施工法，是在沉埋管外周加有钢材时的一种防蚀处理法，表示为防蚀施工法。( 8 ) 沉放方法分为平底船( placing ba

6、rge) (双体船型的沉放作业船)、浮船(pontoon) 沉放 (沉放用台船)、升降式水上作业台、起重机船( crane)沉放等类型，除此之外的方法另外记述。( 9 )基础施工法基础施工法大致区分为直接基础与桩基础。直接基础分为摊铺式基础方式(在敷设的碎石等材料，直接设置沉埋管)和临时支撑方式(把沉埋管暂时固定在临时支撑台，接着向管底空隙注入砂与灰浆)。临时支撑方式根据注入材料和注入方式分为几种，表中以他们的施工法表示。桩基础方式：分沉埋区间全部采用桩基础或沉埋区间部分采用桩基 础。还有在桩基集中时设置支撑梁，类似水中朽架式的支撑沉埋管方式，称之为“水中桥墩方式”。沉埋管只有1节的情况下，由

7、两端的沉箱简易支撑的构造称之为“水中桥台式”。( 1 0 ) 其他不明确的项以横线表示。4、沉埋隧道建设的发展及技术特征( 1 )建设状况图1为沉埋隧道建设数量的年代区分变化，是以每10年为区分段的示意图(以下的统计中除计划建设的日本的2例外，以124例为 对 象 )。1894年美国波士顿的Shirley Gut虹吸下水道最早采用沉埋施工法建设，到现在沉埋施工法已有大约100多年的历史。我国在约50年前，1944年完成的大阪安治川隧道(公路2车道+人行道) 是最早用沉埋施工法完成的隧道。不同国家及不同用途与沉埋隧道建设数量的关系，见图2。同样，不同国家、不同用途与沉埋隧道长度的关系示于图3。美

8、国、荷兰和日本以外的汇总在“其他”中。建设数量、隧道延长最多的是美国，接着是日本和荷兰，两国大致数量相当。在国别、建设数中排列第四的是德国，有6例。美国、荷兰、日本可以说是沉埋隧道的3个大国。全世界沉埋隧道的长度约l00 km。按国家区分隧道用途的比例示于图4。各国都是公路隧道最多，占全部的54%，然后是铁道点22%。合用表示公路铁路共用的隧道，目前有5例。从其它用途来看，下水道、人行道，发电站的进水路、排水路、皮带输送管道、煤气管道、电力电缆管道等，建设数量25例，占全部数量的20%。（2）沉埋管的构造及施工方式沉埋隧道的断面形状与施工方法关系密切。图5把沉埋管的断面形状分为长方形、圆形、眼

9、镜形和其它形。图中比率按国别予以比较。再有，图6把沉埋管的制作方式按钢壳方式、干船坞及其它方式分类，同样，其比率按国别予以比较。可大致称圆形断面·钢壳方式为美国型；称长方形·干船坞方式为欧洲型。可以清楚地看出在构造·施工方法上，美国与其它国家明显不同。美国的沉埋涵管外形为八角形(或者称变形八角形)，其内空有不同结构，内部为圆形时，同样包 括内部构造为圆形的眼镜形。美国以圆形断面为基数的钢壳方式就占80%以上。另外，荷兰采用长方形断面，干船坞式的占大半。日本水下隧道好像属欧洲型，但即使长方形断面也采用钢壳形式，这是他们的特点。隧道断面，从内在应力分布讲，圆形是最合理

10、的。为了克服浮 力，断面用混凝土作为附加荷载(八角形等)。也有的在沉管施工时，内部构造材料使用有效 钢壳，这种方法美国占多数。另外，沉埋隧 道设置在水深比较浅的地方.不必非得使用圆形，荷兰、日本等所谓欧洲型的管段制作，采用长方形断面的钢筋混凝土作为浮力的配重，大断面隧道也可以用。隧道断面的构造形式，一般采用钢筋混凝土构造，采用P C构造的有5例。而且，美国在30年代后，一般采用圆形钢壳与混凝土合成构造的形式。日本的沉埋隧道，最初较小规模的铁路隧道使用钢壳方式·RC断面。受此影响公路隧道60年代 采用了长方形·钢壳方式·R C断 面，断面加大后就采用了干船坞方式&#

11、183;R C 断面。而且，现在以防水为目的打设的模板，使混凝土与钢板一体化，使合成构造实用化。（3）管段接头把管段彼此接合，采用长时间水中混凝土固定接头部分的办法，到了50年代利用止水橡胶的水压接合方式已实用化，现在，这种方法已普遍采用。使用水中混凝土时，结合部属刚性 结合，但采用水压接合方式后，接头作为柔姓结合，使可挠性接头构造的采用已成为可能。使用可挠性接头，随温度弯化产生的隧道伸缩和地基沉降引起的弯形被接头部所克服，有不增加管段主体应力负担的优点。这种接头主要被欧洲和日本采用。在日本，以缓解地震时的应力为主要目的。采用可挠性接头(耐震接头) 的事例成为70 年代以后的主流。( 4 )

12、基础施工法等基础的施工方法，是在铺设的砂和碎石上(摊铺工法)，直接设置管段的简单 方法，被以美国为中心的钢壳方式管段普遍采用。这种方法在圆形2 车道的公路隧道及铁路眼镜形双线隧道中，管段断面规模比较小，基础制作的精度方面可以说没有问题。长方形断面宽度较宽的管 段，用铺砂石的方式均等地把管段很密贴地放在基础上比较困难，可采用在预支撑管段的基底间隙中 注入砂的方式，这种主式欧洲已开发出来。在日本，对基础灌砂存在地震时的液状化问题，(东京港隧道之后)开发出注入砂浆的基础施工法。沉埋方法，使用双体型沉放作业船(沉放平底船)的方法及有代表性地在管段上设置沉放台船的方法，根据沉放的规模及选定地点的条件，可采用其他各种方法。5、结束语沉埋工法在美国、荷兰、日本发扬各自的传统技术和特征的同时，又有了发展。而且，在美国从 30年代到现在其设计·施工技术基本上没有变化，可以说对本国沉埋工法已确立的技术越来越感到 自信。在日本，建设沉管隧道以来虽然已30多年，应针对地震国的地理条件，开发出我国的独特技术，今后应以积极的姿态努力研究新技术。特别是在管段的耐震接头、最终接头的改良·窍门，合成构造实用化等构造上的合理性追求，施 工方法的机械、省力化等方面，应视其为要点