沉管隧道结构及施工讲义

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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。LOGO沉管隧道施工沉管隧道施工

LOGO沉管隧道施工1概论1.1发展史

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。LOGO沉管隧道施工1.1发展史

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6／8车道共有19条。LOGO沉管隧道施工1.1发展史

在我国，香港和台湾借助国内外先进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。LOGO沉管隧道施工1.2方法实质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60～140m，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。LOGO沉管隧道施工LOGO1.3、优点1对地质水文适应能力强因在基槽中开挖较浅，基槽开挖和基础处理的施工技术比较简单因沉管受到水的浮力，作用于地基的荷载较小因管段采用先预制再浮运沉放的施工工艺，避免了难度较大的水下作业，故可在深水施工，且对潮差和水流速的适应能力强沉管隧道施工LOGO2可浅埋与两岸道路衔接容易与埋深较大的盾构隧道相比，沉管隧道路面标高可抬高，与岸上道路隧道很容易衔接1.3、优点沉管隧道施工LOGOLOGO沉管隧道施工LOGO3防水性能好每节预制管段很长，一般约100m,而盾构隧道预制管片环宽仅为1m，因而沉管隧道接缝数量少4沉管隧道施工工期短由于每节预制管段较长，一条沉管隧道只用几节预制管段就可完成，预制管段和基槽开挖可同时进行，且预制管段不在隧址，施工干扰时间短1.3、优点沉管隧道施工LOGO5沉管隧道造价低水底挖基槽土方量少，比地下挖土单价低，管段预制与盾构相比，所需费用低。6施工条件好沉管隧道施工时，预制和浮运沉放管段等主要工序大部分在水上进行，水下作业极少，除少数潜水工外，工人们都在水上作业，且不需在气压下工作1.3、优点沉管隧道施工LOGO7沉管可作成大断面多车道一个隧道横断面可同时容纳4～8条车道。而结构尺寸不限。对盾构受尺寸限制，一般只能双车道1.3、优点沉管隧道施工LOGO1.4、沉管隧道类型按断面形状圆形沉管隧道施工LOGO矩形沉管隧道施工LOGO按管段制作方式船台型沉管隧道施工LOGO干坞型沉管隧道施工LOGO沉管隧道施工LOGO浮船坞沉管隧道于施工www沉.th短eme朝gal贩ler勤y.c吓omLOGO干坞www.促them延egal旗lery供.comLOGO管段预制www法.th敞eme叮gal踏ler溪y.c叶omLOGO防锚层施贯工www.雀them傍egal鼻lery刃.comLOG岁O沉管隧活道内部www躲.th速eme教gal么ler辱y.c黄omLOGO2爆沉管结纸构设计2.1、沉管田结构浮哈力计算计算内浩容干舷浮力横计算抗浮安陪全系数拔计算1耍干舷：欲能保持乒管顶露糠出水面候的管段气外露高竹度，对将矩形截雁面管段锁，高度饼多为1窑0～1榨5cm您。对矩形断除面，太小谋，制作困描难；太大，消辰除干舷下梯沉的压载舅水容量太叉大计算方法开：按最大鸟的砼容重于，最大的桌砼体积和嚷最小的河悉水比重计阴算干舷沉管隧道疯施工www.山them股egal愉lery嚼.comLOGO抗浮安全帆系数松KK＝管毫段总重负／管段渴排水重K=1.尾05～1伞.10舅管段沉凯放阶段K=1.袜2～1.活5小管段使固用阶段设计计算卫时，应按自最小的混反凝土容重喝和体积，渣最大的河浸水比重来拆计算各阶释段的抗浮候安全系数阀。沉管隧钉道施工www.掀them洽egal蜘lery利.comLOG管O2.2、需作用在沉占管上的荷朱载和结构知分析（一）、列作用在沉耽管上的荷景载1结构自重管段重量欲：砼(23.文7～24难.1)+谅钢筋(1涝.6～2伶.05)绩KN/歼m3压载混凝嚷土重量：愈22.5巷KN/m3路面铺装删重量沉管隧镇道施工2水压力主要荷载测之一，分乡丰别计算高六、低潮位休和百年一燥遇的特大棵洪水位的签水压力www.堆them虏egal洗lery克.comLOG腊O3土压力主要荷载秆，但不一铸定是常荷相载，表示怒河床底面返到管段顶雁面的土重妙。隧道刚澡建时，可糊能很小，击以后逐渐残增加4浮力浮力＝排疲水重5阳施工荷骨载：封形端墙、浊定位塔亭、出入摇洞、压水载水柜欢、索具腥、浮箱碌等重量秒。6成波浪力省：在浮永运时发缩慧生7流症水压力：属在浮运时努发生2.2、笑作用在沉旁管上的荷味载和结构趋分析www.索them承egal衰lery电.comLOGO8桥负摩阻悲力：管榆段横向迅外侧覆叼土沉降阅到管段漠的向下犹摩擦力9踏车辆荷耕载：在育道路隧屿道中，恒如果路孙面铺设难在压载爱混凝土醒层上面劝，则可趋略去车购辆活载饱对管段画的影响燥。10聋地基少反力2.2、溜作用在沉灵管上的荷迫载和结构闹分析www叠.th域eme哲gal龟ler耻y.c屡omLOGO偶然荷载唱：11康沉船严荷载12邀投锚号与拖锚眠荷载13挡车行略隧管内筝的爆炸始力2.2叹、作用彩在沉管永上的荷资载和结构构分析www.得them愿egal岸lery洒.comLOG罚O二、作锤用在沉危管上的蒸荷载其他荷挎载：砼鸽收缩、尽变温影切响、不结均匀沉怪降、地伟震（二）喜、结构姑分析1横断面结过构在水底饼隧道沉文管结构合中，常舍采用变杆截面或承折线形峰结构。庄即使在锐同一节战管段（粗一般长耀度为100见m左右鼓）中，眉因隧道沿纵坡和霞河底标辩高的变足化，各虑处断面殖所受水召、土压厅力也不淋同（特渔别在接错近岸边但时），肥因此一呢般不能出只以一怖个横断横面的结曾构分析燥来进行支整节管烟段的分籍析计算愤。工作谎量大，爬常采用渔电算的绣方式进缓行。可蹦采用一若般的平桑面杆系煮结构分积析的通安用程序速进行计也算。www.万them久egal彩lery椅.comLOG凳O2纵向结构施工阶段泡的沉管纵丑向受力分采析，主要蒸是计算浮叠运，沉设顾时的施工报荷载、波渠浪力所引缠起的内力葬。使用阶迷段的沉管滥纵向受力洲分析，一梦般按弹性险地基梁理讯论进行计孙算。3配筋因抗剪的遍需要，沉委管应采用鸽较高标号拣的混舱凝岂土，一般盈采用28天强庄度为30英0～4按50kg达/cm2蚁混凝土。由于沉管萝结构不容拼许出现任杜何通透性模的裂缝；驻非通透性哀的裂缝开房诚展的宽度担应控制在扯0.15答～0支.2mm省以下。因考此不宜采豪用Ⅲ级及矮Ⅲ级以上塔的钢筋。www.跪them描egal宴lery青.comLOG节O3管柿段制作一、临时斧干坞：位置应选淘择距隧址灭较近，地疼质条件较颠好，便于执浮运的地飘方（一）干庙坞规模：根据工程践规模、管播段长宽尺铅寸和管段百数量，结猴合坞址的跟地形、地敬质条件、虫工期、土吐地使用费兆和施工设微备综合考辱虑。www.摘them毕egal浮lery境.comLOGO1撕一次预陶制管段镇时的干蛋坞在干坞洋内一次算完成所锅有管段求的制作挖，它只摄需放一裹次水进奇干坞，丽干坞不示需要闸谢门，施堆工简便翻，干坞削仅用土关围堰或扎钢板围谁堰作坞绵首。管曲段出坞妻时，拆伟除坞首拨围堰便泥可将管流段浮运悲出坞。肆规模大仔，占地廊多，适林用于：牺工程量充较小，春管段数笑量少，抢土地价迫格低和惧坞址地社质条件市较差的俗工程。3绢管段制迎作www喊.th婆eme貌gal局ler近y.c慎omLOGO2分鬼批预制管锹段时的干妇坞分批预制袭管段是在卡干坞内分求批制作管计段，每批叠管段预制巴完成，就厉放一次水唯进坞，使骡之浮运出李坞，干坞吓的坞门需离开启多次制，这种干逢坞规模小痕，占地少面，造价低滚，重复使汁用率高，沿而且有利足于与其它大施工程序市配合缩短继工期。但耀这种方式右也有不少板缺点：①若不麦采用启闭方式坞门（样闸门），骆则每次修蛋复坞门难瞎度大。若鹅采用闸门达式坞门，此造价又高技。②先收批出坞己后沉放易的管段话，至少单有一端扭搁置在份基槽中课的临时殖支座上大，需待续几个月失时间才您能与后研批管段场相接，耍这样不扎利于先部沉放管迹段的稳奇定，其寇安全难节于保证下。③原朴已开挖夕的基槽够，在后间批管段混出坞时冷己有回练淤，且怖难于清维除，将璃影响后伟批管段救基础的响质量。www并.th畏eme泥gal貌ler环y.c阴omLOG嫌O④重复资使用干坞轨，反复灌新水、排水元，抽水时困难以保证愧干坞边坡爸的稳定性肺。重复使板用干坞女还会造酬成难以横彻底清差除坞底坑垫层上趣的淤泥辜，必然摧影响坞沈底的透壮水性，陆削弱坞兽底防排类水能力思与承载订力，从坐而影响域再次预莲制管段疫的质量惩，对管但段上浮尸也不利词，甚至裕造成吸绩附现象滑而使管葡段平衡句失控。⑤分批待预制管段称会增加坞浸底施工设恼备的拆迁曾和再组装傅工作，使匆临时工程偿费用增加堡。⑥后处批管段留浮运时拣，可能咸需要再甘次对临恢时航道恼进行疏绞浚工作倘。为克服喇上述缺芬点，在敬丹麦至游瑞典跨破海联络逃线的厄笨勒海峡籍水底沉叹管隧道皇的分批殖预制管阵段干坞中谷采用了汗两级干泳坞的型效式，即凉干坞由断浅水槽析和深水惰槽组成峡。采用泼船闸的逆方式逐傍段发送灯管段单察元。www盈.th捷eme斩gal喷ler吐y.c颤omLOG亭O（二）干盯坞的构造干坞一般袭由坞墙、仇坞底、坞划首及坞门浮、排水系腥统、车道指组成www.考them娃egal架lery旧.comLOG休O干坞的深度应保饺证管段在顽制成后能冤顺利地进院行安装工板作并浮运教出坞，要透求坞室深鸟度能使管易段在低水恭位时露出卸水面，高桂水位时有挨足够的水航深以安设知浮箱，中株水位时能丹自由浮升拣。此外为私确保安全挣管段在浮贴起时，底悔部的富余板深度为1m。管段制作基：注意所宵设置施工搭缝和变形暖缝并密封www维.th量eme括gal拒ler张y.c馆omLOG来Owww删.th画eme忧gal狱ler店y.c哄omLOGOwww.量them学egal塔lery讯.comLOG箱Owww惧.th唱eme兴gal株ler趟y.c粉omLOGOwww娇.th省eme差gal池ler肃y.c陕omLOG穴Owww娇.th姑eme诞gal捞ler搅y.c攻omLOG给Owww.烤them绘egal扬lery笑.comLOGOwww.哀them堪egal鲜lery勉.comLOGO（三）管白段预制一）钢爸筋混凝母土结构保证浮运蝴时有规定健的干舷高暮度由于矩围形管在量浮运时遭的干舷免高度仅料为10～15c伪m，占管段荡全高的1.2～2%，确保咳管段的神容重变球化控制休在既不次使管段作出现下霞沉，也膛不使管婶段上浮舌过多。制定严踢密的接铸缝防渗过漏措施管段的散缝隙主防要有纵傻向施工港缝和竖滑向变形异缝。（1）纵芒向施工缝纵向施工苦缝由于混他凝土底板置和上部管河段的不同尺时浇注产常生，主要梦由于水泥捡的水化热盟作用而引收起的。防看止措施应拔从防止混礼凝土的开鸦裂出发。刃包括合理狠组成混凝喷土，降低漆温差等。www谦.th戏eme颗gal攻ler慈y.c较omLOGO2）变形壳缝在垂直于痰隧道轴线讽方向设置免，把每一好管段分割饮成若干节捆段，每一仓段节段的灰长度一般钱在15～掏20m。叫用于较长撕的混凝土昼管段（节吃）单元连住接和抵抗乱差异沉降著和由温差滴所造成的籍变形。接净缝应设在昼混凝土结家构的中断核处。变形缝求的构造贿应满足究三个主绵要要求燥：能适勒应一定俱幅度的鼓线变形涛和角变突形；施屡工阶段热能传递杯弯矩，萄使用阶四段能传寨递剪力纱；变形及前后均鸦能防水走。www溜.th橡eme况gal匆ler方y.c趋omLOGO2）变形萝缝www.啦them洽egal兽lery热.comLOGOwww拜.th竹eme匙gal尾ler激y.c佣omLOGOwww.抓them讽egal宫lery软.comLOG晨O4阅水底浚孝挖用改装末后的挖熄泥船，狱沉管基蛋槽断面www.苗them馅egal望lery骨.comLOG烧Owww.烤them遭egal华lery朋.comLOG饥Owww克.th获eme踢gal迅ler鱼y.c愁omLOG肾O5管遗段沉设与香水下联接一、沉毅设方法管段浮搭运：已拳完成的男管段自师干坞向烤预定沉颗放位置粒的运输坞内浮蚊起－出昆坞－系闭泊等待扑－托运似至隧址www系.th畏eme捐gal饥ler傲y.c行omLOGOwww家.th锅eme悼gal柿ler塑y.c村omLOG滤Owww文.th猜eme情gal姻ler戴y.c惯omLOGOwww.狡them坊egal笋lery洪.comLOG合O二、沉设赚作业（一）沉支设准备完成沟春槽清淤水上管制（二）菠管段的钞沉设方服法有许剂多种，楼归纳起递来有：www.模them肤egal呀lery鸦.comLOGOwww颗.th掩eme陷gal吊ler拦y.c雾omLOG役Owww.织them蒙egal舌lery怎.comLOGOwww.惹them奖egal吨lery徐.comLOGOwww.笨them挎egal柳lery精.comLOG其Owww.敢them活egal逐lery丽.comLOGOwww.克them渡egal趟lery拢.comLOG杀Owww.卧them捕egal冒lery女.comLOGOwww.上them贵egal讲lery何.comLOG界O自升式右海上作佳业平台www.返them冰egal季lery互.comLOG做Owww膊.th物eme浆gal欧ler睛y.c币omLOG政O（三）搅管段下筹沉：管吴段下沉盾的全过兵程，一穷般需要钓2～4鞋小时，怀沉设周趣期多为纠每月一慈段初步下赛沉灌注压载戴水（至下彩沉力的5隆0％）－携位置校正弃－灌注压爬载水（下德沉力值的诞100％麻）－距管殊底高程4仍～5m停益止。速度控制化在20～傻50cm牧/min靠拢下沉寄到达混隧道轴线竹位置时，谅先将管段坛向已设管辜段平移，