沉管隧道设计简介

1、AECOMAECOMAECOMAECOMAECOMAECOM采用沉管法施工的水下隧道，比用盾构法施工具有较多优点采用沉管法施工的水下隧道，比用盾构法施工具有较多优点, ,主要有：主要有：(1)(1)容易保证隧道施工质量。容易保证隧道施工质量。因管段为预制，混凝土施工质量高，易于做好防水措施；管段较因管段为预制，混凝土施工质量高，易于做好防水措施；管段较长长, ,接缝很少接缝很少, ,漏水概率大为减少漏水概率大为减少(2)(2)工程造价较低。工程造价较低。因水下挖土单价比河底下挖土低；管段的整体制作因水下挖土单价比河底下挖土低；管段的整体制作, ,浮运费用比制造、运浮运费用比制造、运送大量的管片

2、低得多送大量的管片低得多; ;又因接缝少而使隧道每米单价降低；再因隧道顶部覆盖层厚度可以又因接缝少而使隧道每米单价降低；再因隧道顶部覆盖层厚度可以很小，隧道长度可缩短很多，工程总价大为降低很小，隧道长度可缩短很多，工程总价大为降低(3)(3)在隧道现场的施工期短。在隧道现场的施工期短。因预制管段等大量工作均不在现场进行因预制管段等大量工作均不在现场进行(4)(4)操作条件好、施工安全。操作条件好、施工安全。因除极少量水下作业外，基本上无地下作业，更不用气压作业因除极少量水下作业外，基本上无地下作业，更不用气压作业(5)(5)断面形状、大小可自由选择，断面空间可充分利用。断面形状、大小可自由选择

3、，断面空间可充分利用。大型的矩形断面的管段可容纳大型的矩形断面的管段可容纳4 48 8车车道，而盾构法施工的圆形断面利用率不高，且只能设双车道道，而盾构法施工的圆形断面利用率不高，且只能设双车道(6)(6)容易与周边道路和立交相连接。容易与周边道路和立交相连接。因沉管隧道埋深浅，要求更短的进（出）口段长度因沉管隧道埋深浅，要求更短的进（出）口段长度AECOM适合于沉管法施工的主要条件：适合于沉管法施工的主要条件： 水道河床稳定水道河床稳定- -便于顺利开挖沟槽，减少土方量便于顺利开挖沟槽，减少土方量(1)(1)水流不能过急水流不能过急- -便于管段浮运、定位和沉放便于管段浮运、定位和沉放 AE

4、COMAECOMAECOM沉管隧道施工大致包括以下八个步骤：沉管隧道施工大致包括以下八个步骤：第一步：干坞开挖（用于制作预制管段）第一步：干坞开挖（用于制作预制管段）第二步：预制管段制作第二步：预制管段制作第三步：干坞进水，打开坞门第三步：干坞进水，打开坞门AECOM第四步：沉放基槽开挖及清淤第四步：沉放基槽开挖及清淤第五步：将预制管段浮运至基槽指定位置第五步：将预制管段浮运至基槽指定位置第六步：管段沉放及接头安装第六步：管段沉放及接头安装AECOM第七步：基础处理第七步：基础处理第八步：基槽回填覆盖第八步：基槽回填覆盖AECOM沉管隧道结构设计包括：沉管隧道结构设计包括：(1)(1)管段结构

5、设计管段结构设计(2)(2)管段浮力设计管段浮力设计(3)(3)附属结构设计附属结构设计(4)(4)管段基础设计管段基础设计 AECOM(1)(1)管段结构设计管段结构设计A) 包括设计结构横断面、端钢壳、管段接头等包括设计结构横断面、端钢壳、管段接头等B) 荷载：结构自重、设备荷载、土压力、水压力、基础抗力、混凝土收缩、地基沉荷载：结构自重、设备荷载、土压力、水压力、基础抗力、混凝土收缩、地基沉降、车辆荷载、温度荷载、施工荷载、爆炸荷载、沉船荷载、地震力等。降、车辆荷载、温度荷载、施工荷载、爆炸荷载、沉船荷载、地震力等。C) 计算模型：计算模型：AECOMD) 荷载组合荷载组合管段横向静力计

6、算工况管段横向静力计算工况AECOM管段纵向静力计算工况管段纵向静力计算工况AECOM(2)(2)管段浮力设计管段浮力设计浮运阶段管段干舷高度设计浮运阶段管段干舷高度设计为保持稳定，管段在浮（拖）运阶段必须露顶，为保持稳定，管段在浮（拖）运阶段必须露顶，设计干舷高度一般为设计干舷高度一般为1015cm计算干舷高度时，需考虑制作误差、结构含钢计算干舷高度时，需考虑制作误差、结构含钢量、水密度等的影响量、水密度等的影响沉放后管段抗浮设计沉放后管段抗浮设计工况一：未回填覆盖时管段的抗浮安全系数工况一：未回填覆盖时管段的抗浮安全系数工况二：考虑回填覆盖时管段的抗浮安全系数工况二：考虑回填覆盖时管段的抗

7、浮安全系数AECOM(3)(3)附属结构设计附属结构设计包括设计端封门、压舱水箱、剪切键、鼻托、临时支撑、管顶设施等。包括设计端封门、压舱水箱、剪切键、鼻托、临时支撑、管顶设施等。端封门：密封管段的临时性结构，由钢梁、混凝土板和预埋枕梁构成，整扇封门按端封门：密封管段的临时性结构，由钢梁、混凝土板和预埋枕梁构成，整扇封门按梁板体系设计（简支梁梁板体系设计（简支梁+等跨连续板），考虑水压力及因四点支撑和管段对接时应力等跨连续板），考虑水压力及因四点支撑和管段对接时应力集中的影响集中的影响压舱水箱：在管段起浮、拖运、沉放阶段调整管段平衡和提供必要的负浮力。水箱压舱水箱：在管段起浮、拖运、沉放阶段调

8、整管段平衡和提供必要的负浮力。水箱容量（或个数）须满足沉放就位后管段抗浮安全系数大于规定值（如容量（或个数）须满足沉放就位后管段抗浮安全系数大于规定值（如1.04)AECOM剪切键与鼻托：包括垂直剪切键与水平剪切键。根据管段不均匀沉降时产生的垂直剪切键与鼻托：包括垂直剪切键与水平剪切键。根据管段不均匀沉降时产生的垂直剪切力设计垂直剪切键，根据由地震所引起的水平剪切力设计水平剪切键。水平剪剪切力设计垂直剪切键，根据由地震所引起的水平剪切力设计水平剪切键。水平剪切键在拆除压舱水箱之后安装，上垂直剪切键（鼻托）在管段预制时制作，下垂直切键在拆除压舱水箱之后安装，上垂直剪切键（鼻托）在管段预制时制作，

9、下垂直剪切键须待管段沉放对接之后方可施工剪切键须待管段沉放对接之后方可施工临时支撑：管段沉放时，一段支撑在鼻托上，另一段用千斤顶支撑于临时支撑（钢临时支撑：管段沉放时，一段支撑在鼻托上，另一段用千斤顶支撑于临时支撑（钢管桩、垫块等）。临时支撑须提供满足设计要求的承载力和负浮力管桩、垫块等）。临时支撑须提供满足设计要求的承载力和负浮力管顶设施：包括吊点、人孔、定位塔、拉合装置等。管顶设施：包括吊点、人孔、定位塔、拉合装置等。AECOM(4)(4)管段基础处理管段基础处理 目的：使管段沟槽底面平整目的：使管段沟槽底面平整 由于浮力的存在，沉管隧道对基础承载力要求不高，但由于开挖后的基槽非常由于浮力

10、的存在，沉管隧道对基础承载力要求不高，但由于开挖后的基槽非常不平整，如不处理，会产生导致结构破坏的不均匀沉降不平整，如不处理，会产生导致结构破坏的不均匀沉降处理方法：灌砂法、喷砂法等处理方法：灌砂法、喷砂法等技术标准：灌砂基础压缩量和抗压强度技术标准：灌砂基础压缩量和抗压强度AECOM包括管段结构自身防水与管段接头密封防水，本培训仅简单介绍管段接头密封防包括管段结构自身防水与管段接头密封防水，本培训仅简单介绍管段接头密封防水水双止水带防水：双止水带防水：GINA GINA 和和 OMEGAOMEGA为何采用双止水带？为何采用双止水带？防水双重保障，无需担心渗漏水防水双重保障，无需担心渗漏水GINAGINA止水带与钢端壳结合不紧密（地震或基础不均匀沉降造成）时，止水带与钢端壳结合不紧密（地震或基础不均匀沉降造成）时，OMEGAOMEGA承担防水任务承担防水任务可拆卸、修复、更换可拆卸、修复、更换OMEGAOMEGA止水带止水带AECOM施工顺序及作用机理施工顺序及作用机理GINA止水带固定方式：卡箍式止水带固定方式：卡箍式管段连接方法：水力压接法管段连接方法：水力压接法用用拉合千斤顶将刚沉放的管段拉向前一节管段，使胶垫的拉合千斤顶将刚沉放的管段拉向前一节管段，使胶垫的尖肋略为变形，起