《隧道工程》第十章

会计学1《隧道工程》第十章2第二节沉管的结构设计

一、沉管结构的浮力设计：

１、浮力设计的内容：干计算和抗浮安全系数计算。２、干和抗浮安全系数的概念：３、干计算时的要求：

a.干设计范围为１０～１５cm，太小对管数施工的精度要高，难以达到，太大浮运过程中稳定性差。

b.计算时按照最大的重量和最小的河水比重计算。

４、抗浮安全系数计算要求。

a、设计范围：施工阶段：１.05～１.１使用阶段１.2～１,5b、按最小的混凝土容重和体积，最大的水比重来计算

５、管段的结构R按照干的验算：

f２+(W-2a)f－[S外*rw－(S外+S内)rs]/rw=0

式中：f—干W—管段外宽（m）

S外、S内—管数内外断面积

a—管数顶部切角宽度

rs、rw—水、混凝土的容重。第1页/共15页3二、作用在沉管结构上的载荷

１、结构自重（恒载）混凝土容重：２.37～２,41KN/m3

钢筋量：１.6～2.05KN/m３２、水压力：按最高水位计算３、土压力：（恒载）管数顶面的覆土重量管数侧面的水平土压

４、浮力：管数的排水量５、地基反力：分布的不同假设：

a、直线分布：

b、反力与地基位移成正比

c、地基作为半无限弹性体，按弹性理论计算

第2页/共15页4６.施工载荷７.车辆载荷：设计时一般可忽略

8.投锚和拖锚载荷（偶然载荷）

投锚：当覆土度>２米，可忽略当覆土度<２米，可按落锚速度为７m/s计算此集中力拖锚：按锚索强度计算9.隧道内爆炸产生载荷（偶然载荷）按１００pa计算10.温度变化，地震，不均匀沉陷，混凝土收缩等造成的载荷。

第3页/共15页5三、管段内力分析

１、横向内力分析：通常用计算机计算（由于需要计算多个截面）

２、纵向内力分析：

施工阶段：按施工载荷计算使用阶段：按弹性地基理论计算

第4页/共15页6

第三节管段制作一、临时干坞：指江河边用于管数制作的临时性土坑。

１、构造：干坞的边坡通常为土坡；坑的底做一层很薄的混凝土底版或不做。

２、大小：取决于管段的长度和宽度和一次制作的节数。当江边用地紧张时，建小型干坞。当江边用不紧张时，建大干坞，一次性制作所需管数。

３、深度：施工期内的最低水位再向下管数高度

４、边坡：要据土力学知识进行稳定性计算，防止边坡遇水滑坡。

５、坞底：混凝土时：２０～３０cm厚不用混凝土时３～２cm后黄河，再铺２０～３０厚碎石

第5页/共15页7二、管段制作：

１、严格控制混凝土比重，每个班均应取１００～５００升混凝土试件，使共满足２、纵向施工缝一般留在高出底板２０～５０

cm处；横向施工缝一般每15~20m一条并加装橡胶止水带３、管数模板拆除后，在两端面５０～１００

cm处，设封端墙，材料为钢板式钢筋混凝土，过后用防水涂料密封，墙上部设进气阀，下部设排水阀，并留有人员出入孔，出入孔设防水密闭门。４、压载设施:墙前设置水箱，至少４个，均匀布置在管段内。５、捡漏：先将压载水箱注水压载，再往干坞里灌水。再抽出部分空气使管数内气压降低，１～２天后，捡漏人员进入,有漏排干坞进修补。第6页/共15页8

第四节水底挖一、水底挖的内容：１、沉管基槽：土方量和水下作业的深度最大。２、临时航道３、浮运线路４、沉设作业泊位

二、基槽断面：由底宽、深度和边坡坡度来确定。第7页/共15页9三、浚挖方式

１、挖泥船选择时的考虑因素：

a.挖深度

b.开挖面的平整度

c.挖成本

d.挖速度

２、挖泥船种类：

a、吸扬式挖泥船：利用绞刀式泥耕松土层，再用泥泵将泥,排泥管

b、抓斗式：

c、连斗式：

d、铲斗：

３、挖泥船选择：见P107表１５—４４、挖程序：分层位段挖，断面上分２～３层，逐层挖。沿隧道轴向，分段开挖

第8页/共15页10

第五节基础处理一、沉管基础的特点和必要性１、受载甚至减少；２、适用于几乎任何地质条件；３、不需事先进行地基钻探；二、沉管基础处理方法：先铺法：刮沙法刮石法后填法：灌沙法喷沙法灌囊法压浆法压沙法第9页/共15页111、先铺法的基本程序：

a、设挖沟槽时先超挖60~80cm。

b、在基槽底部两侧,打数

c、通过管道从水面船只泵送粗砂式碎石（粗径100mm）.确良填满一节管段的基槽。

d、用专用刮铺机按导轨所确定的厚度，坡度反复刮斗。刮沙法中，表面平整度要达到５cm刮石法中，表面平整度要达到２０cme、管段沉设后，灌满压载水箱并加压石料，压紧垫层。

f、如采用刮石法，可通过管数底板上预埋的压浆九，向垫层压注混凝土砂浆。第10页/共15页12２、先铺法的适用条件和特点a.适用于底宽较小的沉管隧道，及河道深，河底流速慢的河道。b.导轨架设潜水作业，要求精确度高，费工费时。c.刮铺作业时间较长，船只水上停留时间较长，对航运影响较大。３、后填法的基本工序：

a.基槽超挖１米左右；

b.在沟底安设临时支座；

c.管段沉设安放在临时支座上后，往管底空间回填垫料。

d.临时支座通常为４只，由７＊７＊０.５m３的钢筋混凝土予制板组成。

第11页/共15页13

４、后填法的主要特点：

a.高程挖制容易达到精度要求；

b.作业时间短，对航行干扰少。

５、哄沙法。P122~P123

６、灌囊法：先往基槽中铺设一层砂石垫层约８０mm厚管数沉设后再往预先固定在管数底部的囊袋中用皮管由水面灌注黏土，水银，蒸沙和水的混合沙浆。水合空气从囊袋中排除，混合砂浆凝固后的强度只要５＊１０6、压浆法：

优点是：在基础处理进程中，不受外界条件影响，基本不干扰航运；不需要专门的设备和潜水作业；操作简单，省时省力省钱。便于日夜连续作业第12页/共15页14第六节管数沉设与水下联结

一、沉设方法：起重船吊沉法P108

浮箱吊沉法P108船组吊沉法拉沉法工作台法（水上平台法）二、沉设作业的气象条件要求（P112）三、沉设作业的主要设备：

１、起重船，浮箱、移船２、卷扬机，拉合千斤顶，定位塔，出入井筒，各种测量和指挥通讯器