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浮船坞沉管隧做道施工LO猜GO干坞LOG违O管段宝预制LOG税O防锚层师施工LOG消O沉管隧低道内部LOG健O2姻沉管结督构设计2.1、沉管椒结构浮惭力计算计算觉内容干舷浮挖力计算抗浮钉安全扁系数稠计算1桐干舷：蒜能保持旬管顶露仇出水面裤的管段墙外露高黑度，对粗矩形截窜面管段伯，高度修多为1塘0～1掀5cm蓝。对矩形稼断面，毁太小，宋制作困项难；太大，臣消除干灾舷下沉询的压载器水容量抬太大计算方饲法：按躺最大的点砼容重驼，最大蝴的砼体桥积和最臭小的河营水比重堤计算干骄舷沉管隧筛道施工LOG贫O抗浮胁安全愤系数鸡KK＝管部段总重金／管段偏排水重K=1捎.05墓～1.绞10敲管段菌沉放阶习段K=掀1.解2～拖1.枯5遇管帮段使根用阶奶段设计计戒算时，搭应按最辉小的混逼凝土容械重和体骗积，最使大的河汁水比重寒来计算拳各阶段剧的抗浮辨安全系粉数。沉管隧奥道施工LO穷GO2.姐2、析作用田在沉挤管上昼的荷视载和葛结构确分析（一秧）、置作用寻在沉就管上挤的荷走载1结构自拔重管段重寨量：砼(23板.7～喝24.鸭1)+醒钢筋(阳1.6征～2.淡05)拍KN漆/m3压载混额凝土重储量：2灾2.5血KN/助m3路面铺特装重量沉管隧箭道施工2水压疾力主要荷守载之一内，分别廉计算高变、低潮法位和百绿年一遇查的特大勇洪水位删的水压另力LO细GO3土压力主要芹荷载圈，但摄不一置定是蹦常荷芦载，猾表示炎河床高底面委到管且段顶光面的流土重柴。隧预道刚巧建时胸，可词能很含小，滥以后所逐渐质增加4浮力浮力琴＝排纷水重5草施只工荷樱载：薄封端长墙、白定位高塔、梨出入承洞、仙压载赴水柜捆、索象具、忍浮箱住等重歼量。6膜波浪力现：在浮虑运时发辈生7浸流水压赵力：在层浮运时芹发生2.彼2、疾作用娘在沉原管上哥的荷认载和圈结构龄分析LOG慎O8督负众摩阻菜力：锯管段逼横向吗外侧为覆土笨沉降赠到管拥段的充向下学摩擦捉力9她车辆荷小载：在拘道路隧倚道中，半如果路页面铺设合在压载换混凝土描层上面鱼，则可德略去车顾辆活载剑对管段阶的影响舅。10吐地基魄反力2.能2、棚作用烫在沉认管上业的荷搅载和全结构给分析LO桃GO偶然荷恩载：11铁沉船见荷载12殖投锚驼与拖锚骑荷载13课车行纹隧管凶内的性爆炸永力2.2惯、作用猛在沉管萌上的荷弯载和结林构分析LOG岭O二、蜡作用败在沉蓄管上躬的荷贱载其他兼荷载焰：砼宏收缩阶、变吼温影喉响、穴不均棕匀沉庸降、州地震（二）宣、结构纵分析1横断面生结构在水底吼隧道沉孔管结构狂中，常饲采用变播截面或烦折线形辈结构。吓即使在纹同一节变管段（伞一般长煎度为10晶0m延左右励）中干，因赤隧道洽纵坡淋和河维底标蚀高的程变化镰，各餐处断插面所枣受水陕、土痕压力顿也不舒同（盏特别嘴在接玻近岸联边时宾），后因此吐一般君不能体只以叫一个俘横断凤面的闻结构摘分析阳来进拆行整淹节管该段的麻分析扣计算仍。工扰作量事大，系常采失用电率算的董方式纷进行经。可淡采用危一般狼的平映面杆枣系结座构分穷析的驳通用校程序集进行稼计算境。LOG吸O2纵向逃结构施工丛阶段笔的沉或管纵馅向受生力分相析，顾主要桶是计桌算浮吐运，查沉设靠时的斜施工节荷载垮、波朋浪力续所引象起的念内力破。使嘱用阶门段的黄沉管剩纵向丑受力滚分析啦，一钥般按纠弹性雾地基拜梁理治论进肢行计浊算。3配筋因抗胞剪的河需要动，沉津管应溪采用恳较高跃标号瞧的混扬凝督土，记一般舱采用28秤天强拳度为耗30痰0～千4预50唇kg葱/c直m2谷混凝蛙土。由于沉翁管结构踪蝶不容许旅出现任友何通透牢性的裂伍缝；非港通透性预的裂缝顺开展的赚宽度应勇控制在柄0.1愁5～夸0.菊2mm淡以下。梨因此不墨宜采用翼Ⅲ级及麦Ⅲ级以播上的钢徒筋。LO浇GO3抬管段制档作一、临潮时干坞希：位置应备选择距预隧址较恳近，地割质条件焰较好，牺便于浮廉运的地斜方（一宋）干驶坞规晒模：根据工瞧程规模垄、管段津长宽尺被寸和管辟段数量绒，结合香坞址的朗地形、掀地质条煤件、工边期、土彼地使用疯费和施欲工设备找综合考有虑。LOG望O1近一次预直制管段淡时的干符坞在干辜坞内狸一次喂完成猎所有糟管段无的制皇作，裳它只很需放雾一次铸水进挠干坞左，干没坞不托需要丑闸门挤，施吩工简龟便，比干坞桐仅用持土围知堰或往钢板吹围堰压作坞束首。蓬管段且出坞勉时，御拆除描坞首舞围堰隆便可变将管局段浮找运出马坞。慈规模震大，修占地核多，颈适用帖于：屯工程捧量较恶小，幼管段和数量划少，侵土地鹊价格润低和麦坞址鹿地质装条件匠较差赤的工额程。3笑管段制赏作LO般GO2飘分批预番制管段袄时的干闸坞分批预绘制管段钓是在干包坞内分复批制作糕管段，廉每批管腐段预制鹊完成，借就放一牢次水进凝坞，使眯之浮运伍出坞，僚干坞的者坞门需鸭开启多迫次，这雨种干坞奖规模小层，占地阿少，造鄙价低，掏重复使谅用率高窑，而且谱有利于坏与其它萌施工程赢序配合态缩短工抱期。但五这种方介式也有伸不少缺贸点：①价若不翠采用驼启闭演式坞红门（参闸门改），愤则每卡次修适复坞疲门难简度大报。若英采用懂闸门胜式坞脏门，怨造价老又高后。②兽先批觉出坞第后沉暂放的尤管段乔，至寇少有份一端贩搁置很在基滚槽中局的临围时支甩座上小，需调待几粮个月妻时间盆才能举与后漏批管贤段相跪接，虎这样敢不利家于先收沉放傅管段沉的稳仪定，技其安片全难话于保邪证。③赴原已绪开挖建的基各槽，相在后凯批管陵段出医坞时领己有机回淤骨，且狂难于赵清除贪，将迈影响因后批舱管段也基础资的质照量。LO霜GO④重也复使用懒干坞，扮反复灌钳水、排规水，抽阻水时难咳以保证值干坞边转坡的稳信定性。重复湾使用买干坞破还会趟造成衣难以存彻底组清除第坞底妇垫层随上的亭淤泥愁，必赚然影戏响坞午底的扬透水榴性，福削弱字坞底气防排嫂水能摔力与槽承载乓力，斯从而择影响皇再次犯预制究管段泄的质应量，次对管班段上崖浮也伍不利研，甚饱至造品成吸风附现必象而府使管扰段平俭衡失给控。⑤分霸批预制题管段会组增加坞凯底施工袋设备的最拆迁和浴再组装滩工作，从使临时票工程费丛用增加妇。⑥盏后批稀管段闪浮运妹时，身可能烂需要炕再次延对临应时航铁道进战行疏短浚工着作。为克服幅上述缺帝点，在著丹麦至肆瑞典跨碑海联络米线的厄钥勒海峡利水底沉例管隧道乓的分批族预制管患段干坞利中采遍用了私两级殿干坞露的型靠式，项即干酱坞由愈浅水糟槽和壶深水俱槽组距成。膀采用顷船闸绑的方俘式逐油段发猜送管千段单忠元。LO声GO（二层）干畅坞的套构造干坞一臣般由坞略墙、坞工底、坞羊首及坞威门、排遥水系统滨、车道洗组成LO加GO干坞的深度应烛保证管业段在制贵成后能案顺利地里进行安假装工作凝并浮运坑出坞，周要求坞馆室深度爬能使管席段在低盛水位时盗露出水可面，高的水位时奔有足够拥的水深涉以安设父浮箱，隆中水位威时能自哗由浮升谊。此外蚀为确保蜓安全管逐段在浮痰起时，晶底部的举富余深笋度为1m。管段箱制作百：注峡意所用设置已施工判缝和博变形砍缝并岭密封LO翼GOLOG以OLO新GOLOG锦OLOG笑OLOG浓OLO岸GOLO迎GO（三初）管哥段预佩制一）钢妻筋混凝庄土结构保证浮店运时有天规定的析干舷高劝度由于邀矩形打管在饰浮运疼时的歌干舷续高度胜仅为10～15茧cm，占管段演全高的1.组2～2%，确杂保管例段的枣容重惜变化岸控制活在既铃不使矿管段关出现栽下沉咳，也妹不使冻管段哲上浮介过多披。制定严低密的接警缝防渗蚀漏措施管段肾的缝甲隙主谜要有疏纵向床施工书缝和气竖向态变形车缝。（1）便纵含向施牧工缝纵向饥施工感缝由亿于混擦凝土汁底板组和上义部管贱段的总不同狼时浇迁注产泪生，煮主要艳由于村水泥捐的水墓化热处作用繁而引套起的尼。防饺止措题施应港从防泊止混警凝土保的开跪裂出新发。台包括杠合理项组成毛混凝费土，稳降低刻温差麻等。LOG桂O2）裳变形爹缝在垂直旱于隧道沿轴线方专向设置恢，把每因一管段谈分割成应若干节距段，每扇一段节守段的长严度一般左在15先～20群m。用优于较长州的混凝云土管段礼（节）控单元连搂接和抵凉抗差异骑沉降和驴由温差买所造成海的变形打。接缝员应设在冈混凝土咏结构的惯中断处惨。变形啄缝的系构造犹应满缝足三叹个主蒙要要懒求：避能适纺应一笛定幅比度的宜线变吨形和陡角变拆形；担施工嚼阶段晓能传戒递弯满矩，党使用多阶段孩能传漏递剪役力；腰变形凉前后冲均能差防水盲。LO垫GO2）勒变形俘缝LO椒GOLO谣GOLO招GO4摩水奏底浚滚挖用改装咐后的挖救泥船，标沉管基柔槽断面LO骂GOLOG瞎OLO仆GO5虾管承段沉凡设与等水下编联接一、沉凉设方法管段浮犹运：已稠完成的柜管段自常干坞向辉预定沉孟放位置疫的运输坞内浮润起－出窜坞－系三泊等待异－托运塞至隧址LOG望OLOG灾OLO吨GOLO旁GO二、沉胶设作业（一伯）沉喷设准硬备完成装沟槽蚂清淤水上管损制（二鼓）管疲段的员沉设移方法董有许心多种叠，归培纳起喜来有诱：LOG痛OLOG崖OLOG落OLO华GOLO吴GOLOG劳OLOG成OLO矩GOLOG较O自升穷式海斯上作夕业平胀台LOG六OLO把GO（三）园管段下贩沉：管隶段下沉督的全过秘程，一芹般需要榜2～4绢小时，首沉