沉管隧道结构及施工讲义二

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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浮船坞沉管范隧道翻施工LOG叛O干坞LO蜂GO管段贺预制LO歉GO防锚敞层施分工LOG倘O沉管隧枝道内部LOG与O2线沉蹦管结洲构设碰计2.1、沉宋管结司构浮妨力计层算计算虫内容干舷浮诵力计算抗浮拖安全持系数抚计算1挠干舷：皱能保持阻管顶露灯出水面密的管段地外露高莲度，对率矩形截码面管段首，高度蝴多为1闹0～1忠5cm袖。对矩往形断洋面，卖太小盖，制戚作困碍难；太大县，消和除干无舷下局沉的品压载蓬水容狡量太薄大计算暗方法拍：按为最大丸的砼盖容重辟，最漠大的嫂砼体坡积和达最小会的河拐水比挎重计坟算干小舷沉管隧艺道施工LO践GO抗浮安揉全系数凭KK＝管渗段总重沿／管段刊排水重K=削1.甘05润～1问.1棋0摇管掩段沉样放阶图段K=1尸.2～宿1.5错管段宪使用阶掌段设计渐计算撇时，舱应按乱最小堡的混堵凝土址容重沈和体挎积，裳最大阳的河贱水比含重来门计算该各阶祥段的曾抗浮哪安全西系数箭。沉管隧育道施工LOG念O2.稿2、辫作用酱在沉床管上茅的荷肃载和岔结构斧分析（一秧）、漠作用虹在沉修管上剂的荷盈载1结构忧自重管段重矮量：砼(23料.7～阅24.伟1)+蜘钢筋(裕1.6锯～2.花05)诵KN线/m3压载混汪凝土重夜量：2作2.5俗KN/充m3路面铺遣装重量沉管便隧道纺施工2水压力主要为荷载湾之一杨，分呆别计施算高廊、低渴潮位夸和百叠年一绢遇的光特大沟洪水散位的蚁水压翅力LO矩GO3土压龟力主要荷州载，但揪不一定挣是常荷第载，表婶示河床求底面到晚管段顶樱面的土大重。隧愁道刚建态时，可凡能很小志，以后录逐渐增沉加4浮力浮力＝查排水重5桶施爬工荷侮载：之封端冬墙、进定位妇塔、盲出入亏洞、喂压载翻水柜款、索响具、炊浮箱午等重迷量。6附波菜浪力扯：在砍浮运神时发赢生7薄流水压猴力：在帖浮运时责发生2.2肯、作用禁在沉管毙上的荷角载和结眯构分析LO编GO8翁负摩阻量力：管蛛段横向货外侧覆加土沉降放到管段基的向下肆摩擦力9导车辆荷歉载：在舅道路隧挺道中，攀如果路烈面铺设猪在压载现混凝土巧层上面修，则可凉略去车你辆活载怒对管段凡的影响途。10殖地基围反力2.2精、作用印在沉管幻玉上的荷协载和结搜构分析LO望GO偶然荷部载：11惑沉船基荷载12科投锚忠与拖锚纵荷载13叶车行鉴隧管内遮的爆炸淡力2.奋2、组作用原在沉港管上枕的荷赵载和究结构尽分析LO音GO二、桌作用李在沉补管上灭的荷里载其他肾荷载杰：砼育收缩饮、变盼温影柏响、炉不均蔬匀沉傅降、耳地震（二告）、冤结构搜分析1横断规面结雕构在水扇底隧耗道沉柄管结眯构中拴，常老采用牺变截烛面或叫折线苹形结尼构。描即使槽在同径一节居管段仪（一口般长育度为10您0m杜左右烘）中峰，因末隧道胜纵坡讽和河格底标编高的壳变化倚，各棒处断抽面所额受水检、土怀压力鬼也不绢同（涛特别租在接蕉近岸腊边时对），昏因此妨一般呆不能发只以小一个书横断呈面的祝结构避分析至来进文行整纹节管旋段的拿分析叔计算躺。工弟作量拔大，东常采蹄用电深算的抱方式无进行动。可碎采用桑一般左的平轮面杆棒系结斑构分炭析的塘通用意程序台进行伸计算尿。LO赶GO2纵向结梳构施工卵阶段叉的沉烤管纵价向受卵力分京析，葡主要膛是计肺算浮孕运，用沉设促时的蜡施工元荷载烫、波骆浪力茫所引傲起的边内力届。使尼用阶员段的蔬沉管王纵向赤受力桌分析庭，一蓝般按暖弹性树地基吉梁理古论进老行计猫算。3配筋因抗损剪的辨需要君，沉哄管应壶采用惩较高辆标号责的混约凝由土，写一般畜采用28发天强将度为朴30沃0～慰4昆50办kg领/c夕m2慨混凝收土。由于恨沉管峰结构丹不容们许出顽现任膨何通固透性欧的裂兽缝；洋非通岛透性捐的裂季缝开猪展的赠宽度父应控迹制在气0.墨15圣～斤0灶.2较mm盲以下歪。因哀此不概宜采渣用Ⅲ至级及盲Ⅲ级汇以上抽的钢喜筋。LO姻GO3易管段制果作一、两临时闷干坞碧：位置应芬选择距命隧址较强近，地串质条件似较好，葱便于浮杀运的地骗方（一钢）干睬坞规研模：根据世工程织规模姜、管汽段长姥宽尺托寸和烧管段硬数量票，结伞合坞蛛址的分地形卵、地烟质条曾件、议工期沙、土理地使虫用费桑和施辟工设眼备综趣合考畅虑。LO众GO1鸟一帽次预嚼制管自段时党的干蹦坞在干宣坞内久一次差完成踩所有职管段昆的制陕作，矮它只犁需放劣一次骆水进雄干坞何，干席坞不孟需要窗闸门蹦，施爹工简除便，院干坞呈仅用面土围脾堰或接钢板取围堰该作坞条首。仆管段沫出坞刻时，棵拆除甚坞首楼围堰区便可垒将管敞段浮映运出弄坞。缠规模症大，代占地破多，虎适用乡丰于：况工程切量较教小，换管段匙数量绣少，胆土地始价格冻低和照坞址医地质旧条件汗较差渡的工脂程。3帅管段制固作LO粉GO2园分讨批预危制管浸段时忠的干乘坞分批尖预制秃管段汗是在棍干坞枪内分财批制果作管压段，帖每批更管段电预制敞完成亲，就膛放一薄次水汤进坞汁，使次之浮殃运出骂坞，云干坞云的坞佛门需尿开启扰多次慌，这宵种干门坞规销模小颗，占伟地少脆，造燥价低友，重半复使缎用率瞧高，督而且天有利咐于与驱其它他施工铸程序棒配合傍缩短何工期丑。但语这种宴方式傲也有陡不少雹缺点隶：①若昨不采用赢启闭式杯坞门（去闸门）敞，则每围次修复载坞门难倦度大。置若采用身闸门式务坞门，腐造价又皱高。②先篮批出坞绍后沉放即的管段静，至少巩有一端愁搁置在熊基槽中遗的临时状支座上庭，需待肤几个月申时间才赠能与后质批管段刊相接，勿这样不馆利于先穷沉放管扫段的稳追定，其升安全难亦于保证稼。③跑原已是开挖判的基据槽，揭在后膛批管摩段出寸坞时罗己有圣回淤共，且告难于魄清除因，将范影响便后批榆管段张基础狠的质材量。LO恰GO④重败复使用旗干坞，踢反复灌板水、排抽水，抽起水时难旱以保证击干坞边圣坡的稳诞定性。重复煎使用袍干坞革还会演造成角难以韵彻底茅清除块坞底辞垫层拨上的痒淤泥饱，必永然影舰响坞扬底的剑透水编性，注削弱齐坞底纽奉防排甘水能夫力与壮承载吊力，号从而著影响耀再次百预制砌管段傻的质喊量，承对管已段上疮浮也孝不利惨，甚闷至造收成吸挣附现冰象而腿使管歪段平阵衡失恢控。⑤分好批预制个管段会锦增加坞士底施工趋设备的松拆迁和驱再组装替工作，察使临时屿工程费熟用增加香。⑥后福批管段舱浮运时爱，可能可需要再虚次对临绝时航道榴进行疏曲浚工作累。为克服龟上述缺异点，在阁丹麦至拿瑞典跨月海联络呈线的厄斑勒海峡德水底沉限管隧道芬的分批应预制管荣段干坞中权采用了研两级干仇坞的型餐式，即奔干坞由料浅水槽鞋和深水汤槽组成船。采用拜船闸的员方式逐屡段发送巡寿管段单楼元。LOG虽O（二）矛干坞的筒构造干坞一欣般由坞群墙、坞律底、坞网首及坞威门、排饮水系统克、车道膜组成LOG稼O干坞的深度应膊保证管讽段在制边成后能闸顺利地筹进行安尸装工作槽并浮运括出坞，厕要求坞边室深度吐能使管肉段在低糠水位时使露出水惊面，高阴水位时竖有足够怒的水深阔以安设浴浮箱，溉中水位蚕时能自侮由浮升射。此外成为确保歉安全管因段在浮抵起时，塞底部的乱富余深听度为1m。管段泰制作洞：注况意所泽设置疼施工报缝和婚变形猜缝并迷密封LO耗GOLO陆GOLOG类OLO堆GOLOG砍OLO画GOLO都GOLOG吊O（三厘）管雹段预货制一）勒钢筋语混凝符土结糠构保证浮胀运时有表规定的跳干舷高笋度由于店矩形坏管在肠浮运牛时的渡干舷插高度镇仅为10～15c醉m，占管段持全高的1.验2～2%，确保爱管段的鲜容重变锡化控制课在既不荡使管段朱出现下什沉，也歼不使管悄段上浮饰过多。制定严泊密的接棍缝防渗苏漏措施管段泥的缝晚隙主浓要有锈纵向尾施工虎缝和暂竖向壁变形吓缝。（1）蒜纵向施料工缝纵向坐施工届缝由餐于混地凝土彩底板劫和上痒部管蚂段的丙不同婚时浇够注产扒生，允主要曾由于克水泥链的水殊化热塌作用宵而引疮起的泪。防爱止措按施应娱从防浆止混铸凝土包的开娘裂出抛发。远包括菌合理捕组成奔混凝蒜土，从降低歪温差气等。LOG污O2）贴变形望缝在垂直改于隧道彻轴线方垦向设置汪，把每嘉一管段苗分割成首若干节跌段，每定一段节士段的长炉度一般塘在15冷～20荡m。用轧于较长础的混凝侍土管段缴（节）助单元连工接和抵命抗差异闲沉降和匹由温差恳所造成峡的变形降。接缝唉应设在台混凝土聚结构的粗中断处叮。变形蝴缝的悠构造斥应满取足三搅个主找要要牢求：忠能适母应一递定幅过度的壮线变恶形和良角变疏形；陷施工霜阶段社能传泛递弯掏矩，属使用敌阶段葛能传弦递剪住力；得变形庙前后傅均能合防水中。LO林GO2）变箩形缝LO拐GOLO赢GOLOG忙O4彩水底浚械挖用改装古后的挖剧泥船，宵沉管基婶槽断面LO沾GOLOG捡OLOG纪O5裹管段沉旗设与水腹下联接一、隙沉设县方法管段抵浮运绞：已刻完成第的管亭段自厅干坞冒向预衣定沉绪放位妈置的邪运输坞内浮嗽起－出炮坞－系额泊等待掌－托运岗至隧址LO睡GOLOG匆OLOG倚OLOG扁O二、沉艘设作业（一关）沉撇设准物备完成疯沟槽抬清淤水上袍管制（二）疏管段的驼沉设方贷法有许食多种，祸归纳起窝来有：LOG源OLO刺GOLO忧GOLO蝴GOLO尊GOLO炸GOLO掠GOLO夸GOLOG野O自升式据海上作智业平台LOG条OLOG梯O（三）舒管段下场沉：管乞段下沉巩的全过猫程，一宣般需要断2～4嚷小时，气沉设周法期多为显每月一剧段初步下饿沉灌注