沉管结构施工介绍

第11章沉管结构概述沉管结构的设计沉管的防水设计变形缝与管段接头设计沉管基础设计11.1概述水底隧道的主要施工方法水底隧道的施工中，采用明挖施工最为简单，较常用的是盾构法和沉管法。20世纪50年代起，沉管法的主要技术难关相继突破，它的施工方便、防水可靠、造价便宜，逐渐取代了盾构法。沉管法的主要优点：隧道可紧贴河床最低点设置，隧道较短；隧道主体结构在干坞中工厂化预制，可保持良好的制作质量和水密性；对地基的适应性强；接头数量少，防水性能好。沉管法的主要缺点：需要一个占用较大场地的干坞；基槽开挖数量较大且需进行清淤，对航运和市区环境的影响较大，另外，河、海床地形地貌复杂的情况下，增加施工难度和造价；管节浮运、沉放作用需考虑水文、气息条件等的影响。盾构法与沉管法优缺点对照表项目盾构法沉管法隧道埋深应保持一定的覆土厚度最小宜为（0.6-1）D，D为隧道直径可紧贴河床甚至高出河床隧道长度相对较长相对较短断面形状基本为圆形，一般容纳两车道断面形状多为矩形，可容纳4，6或更多车道防水性能纵、环向接头数量多、防水性能相对较差接头数量少，防水性能好对航运影响无影响有影响水文、气象条件不受限制要考虑水文、气象条件影响地质条件影响与地质条件密切相关较弱地层均可适应施工期对地面的影响可能产生地面变形施工期岸边隧道开挖有影响沉管隧道施工沉管施工法简介沉管施工法，也称为预制管段施工法、沉放施工法等。沉管施工场景图沉管隧道的特点隧道的施工质量容易控制。建筑单价和工程总价均较低。施工工期短。操作条件好。对地质条件的适应性强。适用水深范围几乎是无限制的。断面形状选择的自由度大，断面空间的利用率较高。水流较急时，沉设困难，须用作业台施工。施工时须与航道部门密切配合，采取措施保证坑道畅通。沉管隧道的设计设计内容主要有：总体几何设计；结构设计；通风设计；照明设计；内装设计；给排水设计；供电设计；运行管理设施设计等。11.2沉管结构的设计沉管结构的类型钢壳沉管

外壁或内外壁均为钢壳，中间为钢筋混凝土或混凝土，钢壳和混凝土共同受力的复杂结构。钢筋混凝土沉管。

主要由钢筋混凝土组成，外涂防水材料。沉管结构形式圆形八角形花篮形沉管结构的荷载序号荷载类型横向纵向基本荷载1水土压力、结构自重、管段内外压载重★★2管内建筑及车辆荷载★★3混凝土收缩应力★4浮力、地基反力★★附加荷载5施工荷载★★6温差应力★★7不均匀沉降产生的应力★偶然荷载8沉船抛锚及河道疏浚产生的特殊荷载★★9地震荷载★★沉管荷载表作用在管段结构上的水压力是主要荷载。沉降摩擦力是在覆土回填后，沟槽底部受荷不均，沉降也不均的情况下发生的。地基反力分布规律反力按直线分布；反力强度与各点地基沉降量成正比；假定地基为半无限弹性体，按弹性理论计算反力。管段计算根据不同阶段进行荷载组合，一般有以下几种：基本荷载基本荷载+附加荷载基本荷载+偶然荷载沉管结构的浮力设计干舷管段在浮运时，为了保持稳定，必须使其管顶露出水面，露出的高度就是干舷。具有一定干舷的管段，遇到风浪而发生倾侧后，产生一个反倾力矩，保持平衡。干舷高度过小稳定性差，过大不容易沉设。浮力设计时，应按最大的混凝土重度，最大的混凝土体积和最小的河水密度来计算干舷。抗浮安全系数在管段沉设施工阶段，应采用1.05~1.10的抗浮安全系数；施工阶段的抗浮安全系数必须大于1.05；覆土完毕厚的使用阶段，应采用1.2~1.5的抗浮安全系数；进行浮力设计时，应按最小的混凝土容重和体积，最大的河水比重来计算各个阶段的抗浮安全系数。沉管结构的外轮廓尺寸沉管结构的全高以及其他外廓尺寸的确定必须满足抗浮设计要求。沉管的结构沉管结构计算与配筋横向结构计算结构分析经过“假定构件尺寸——分析内力——修正尺寸——复算内力”的几次循环。不能仅按一个横断面的结构分析结果来进行整节管段的横向配筋。纵向逢结构卫计算施工阶吨段的沉洋管纵向壁受力分殊析，主民要是计安算浮运谅、沉设等时施工象荷载所爪引起的腰内力。施工阶仁段的纵段向受力均分析，舟一般按英弹性地寨基梁理尊论计算惧。结构验足算及配勺筋沉管结佩构的混择凝土28天强度赤等级，床宜采用C3强0~俗C4宗5。沉管浑结构锦在外桶防水贼层保份护下躺的最蹄大容揭许裂芬缝宽劫度为0.1险5~0鸣.2m妥m，因此注不宜采直用Ⅲ级或Ⅲ级以狡上的乏钢筋察。序号荷载组合提高率A结构自重+保护层、路面、压载重量+覆土荷载+土压力+高潮水压力0%B结构自重+保护层、路面、压载重量+覆土荷载+土压力+低潮水压力0%C结构自重+保护层、路面、压载重量+覆土荷载+土压力+台风时或特大洪水位水压力30%DA+变温影响15%EA+特殊荷载（如沉船、地震等）混凝土的主拉应力30%F其他应力50%不同荷期载组合捉条件相攻应的提惠高率预应婚力的都应用沉管蒜的结训构厚杀度不饮是由阔强度温决定初，而土是由撞抗浮铃安全骡系数夜决定已，所铺以沉阿管隧项道多含采用裕普通则钢筋拾混凝层土结哈构。香但当葵隧道吗跨度合大，爹而且街水、喜土压窗力较洒大时陡，这睬时采爪用预地应力柱。在沉管级结构的飘横断面扭上采用跌预应力切时，有糖两种做投法：一叨种是全通预应力休，一种纱是部分期预应力商。阿尔割曼德否斯隧败道断伙面哈瓦演那市倚的阿芦尔曼抓德斯精河下霜的水坛底道绘路隧室道是皮世界援上第摇一条丙采用呼预应般力混钉凝土耳的沉健管隧裙道。勒方绞汀隧掩道断快面在隧孔适跨中，雕于顶、织底板之咬间设置艇临时性钩的对拉艇预应力妄筋。11铺.3沉管的动防水设御计沉管的平防水措脸施早起的讯沉管隧启道，管配段沉设婆以后使故用阶段为的防水严层是钢学壳。20世纪40年代范初，弟采用牲四边但包裹厅的钢慢壳。20世纪50年代忌后，快采用垮三边援包裹抛的钢蛙壳。20世纪60年代初还，在一顽些沉管傅隧道中层采用柔掏性防水弯，完全制不用钢题板。钢壳脖与防祝水钢闲板钢壳脆的缺烛点：耗钢量宏大；焊接质拌量不保扛证；防锈饮问题神仍未鲁切实单解决姑；钢板困与混密凝土赏之间栋粘结逝不良敬。钢壳熄防水凡昂贵榴而不枯可靠舱，逐去渐改贱用钢控板防催水。防水信钢板死的构信造卷材防抱水与涂狸料防水卷材鼻防水争层是锹用胶厌料把翻多层大沥青纱类卷朝材或弱合成哄橡胶哈卷材胖胶合察成的穗粘贴万式防耕水层球。卷材效粘贴雷完毕请后，颈需在俯外边耗加保喷护层瞒。因为延译伸率还雀不够，熊涂料在揭管段防株水上尚排未普遍争推广涂料防奏水施工埋工艺较责繁，抗丹拉伸能南力较差之。11.蒸4变形缝宪与管段浴接头设动计变形档缝的香布置亭与构押造常见的帝收缩裂散缝两侧己浇筑卡的混猪凝土卧，龄烈期、邻弹性爱模量遭、剩摄余收巩缩率威均不河相同贪，后洪浇筑储的混琴凝土徒不能湾自由帐收缩骂，而技受到存偏心肃受拉让内力怪的作咸用，比常产尼生收辣缩裂裳缝。有效措修施是设宽置垂直裂于隧道过轴线方豪向的变脏形缝，灶把每节程管段分废剖成若出干节段睁。节段缠长度一观般为15双~2去0m变形绝缝的掩布置变形历缝的叹构造圣满足甘三个哨要求委：能适应第一定幅岔度的线简变形与赶角变形杀。施工哄阶段涛能传蝴递弯证矩，菊使用渠阶段荒能传诊递剪众力。变形恩前后僵均能屡防水浩。变形针缝的脂临时家传力覆措施枯图变形缝庆的抗剪瞧措施止水好缝带在变晚形缝妈的各粮组成兄部分墙中，质最为围主要秤，既弓能适礼应变焰形，古又能摔有效文的堵桃住渗勺漏的婆止水隶缝带头。普遍奥的是子橡胶清止水酒带和毁钢边睛橡胶陷止水木带。橡胶止炎水带式杜用天然骄橡胶或妙含胶率居大于70侍%的天然时橡胶，渐或合成舱橡胶制绑成。形栗式有平平板形和屋带管孔懂的。钢边橡挣胶止水鲁带管段接筛头管段接斩头的功运能和要肺求水密侵性的蔑要求吧，在特施工啦和运柿营各被阶段带均不泡漏水换。接头稳应具艳有抵幸抗各久种荷刘载作净用和印变形锤的能兆力。接头宏的各荐构件岁功能服明确窗，造舒价适腔度。接头魂的施香工性高好，斩施工镇质量舒能保橡证。弓并尽纤量做骄到能贞检修番。常用接贞头GI辱NA止水迅带、OM迅EG熄A止水北带以首及水指平剪积切键妥、竖条直剪淋切键欺、波敏形连确接件累、端岛钢壳松及相删应的愿连接维件。GIN园A止水带申接头构扔造图水下连骡接方法水下鲁混凝满土连搏接法学和水胞力压高接法猾。常用的就是水力寨压接法怒，其丹工艺简辩单、施亦工方便睬、质量陪可靠、裙工料费籍省。水下礼压接虹示意托图11.列5沉管铸基础造设计地质武条件基与沉扑管基侍础在水江底沉们管隧召道中堵，因绞作用爷在沟距槽底锯面的骗荷载服，在飘设置劣沉管渴后非疏但未陈增加猴，反拖而减控小了元。管段底够面上的也压力变家化沉管坡隧道执对各佳种地究质条奏件的质适应等性很橡强。基础旅处理开槽作缠业中，武挖成后悔的槽底纷表面总燥有相当侦程度的梦不平整娃，因此我必须进挥行基础没处理——垫平。基础鹿处理先铺法后填头法刮铺法刮砂胶法刮石法灌砂拌法喷砂法灌囊法压砂浆罪法压混哑凝土约法软弱土佣层中的仙沉管基掌础以砂置泡换软弱具土层打砂桩就并加荷鞭预压减轻沉掉管重量采用葛桩基解决趟办法这些套方法残中，a会增加促工程费弯用，且彻在地震牲时有液角化危险捉。B