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。纵向宪结构促计算施工楼阶段肢的沉接管纵牢向受驴力分炮析，景主要丘是计胡算浮琴运、逆沉设未时施径工荷弄载所浑引起树的内捆力。施工毫阶段戏的纵木向受裹力分着析，牺一般涝按弹液性地泉基梁陡理论第计算蜓。结构拔验算绍及配姨筋沉管购结构伤的混便凝土28天强度参等级，资宜采用C3队0~乔C4腰5。沉管贞结构孤在外先防水泻层保星护下忽的最宅大容浑许裂欢缝宽劝度为0.1卸5~0敬.2m俯m，因此土不宜采哈用Ⅲ级或Ⅲ级以上乘的钢筋捞。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%不同绪荷载势组合誓条件屈相应橡的提跟高率预应柜力的膜应用沉管化的结鞋构厚舍度不持是由踢强度格决定归，而万是由慨抗浮劈燕安全扒系数哨决定嫂，所户以沉经管隧泄道多台采用病普通控钢筋馒混凝宽土结姑构。饲但当满隧道乔跨度障大，兴而且绕水、海土压略力较精大时妹，这搜时采傲用预云应力渔。在沉险管结逢构的减横断绳面上摘采用烛预应牲力时舰，有注两种宅做法摔：一民种是做全预贺应力鼠，一万种是岭部分赚预应纯力。阿尔曼亦德斯隧症道断面哈瓦那贿市的阿庸尔曼德鹿斯河下彩的水底扑道路隧肢道是世规界上第命一条采患用预应才力混凝朋土的沉蹲管隧道黑。勒方唤汀隧剧道断数面在隧额孔跨消中，巾于顶箩、底骑板之盖间设倾置临同时性积的对荒拉预皇应力各筋。11.警3沉管的鞠防水设迷计沉管位的防崖水措毁施早起傻的沉剥管隧跑道，伴管段肆沉设宏以后嫌使用勇阶段景的防坡水层意是钢讽壳。20世纪40年代葡初，出采用凳四边简包裹搅的钢厚壳。20世纪50年代返后，院采用秋三边冒包裹你的钢誓壳。20世纪60年代夺初，棋在一抚些沉丙管隧徐道中块采用锄柔性症防水醋，完东全不是用钢草板。钢壳跌与防呈水钢斧板钢壳底的缺烛点：耗钢庸量大来；焊接质吗量不保榜证；防锈问乒题仍未采切实解腰决；钢板吼与混左凝土催之间值粘结鹊不良佣。钢壳依防水垄昂贵句而不号可靠痒，逐红渐改够用钢优板防庙水。防水呼钢板免的构肌造卷材蜡防水弊与涂椒料防训水卷材罗防水呼层是季用胶舅料把劫多层西沥青棍类卷苦材或断合成漏橡胶蛾卷材世胶合鬼成的美粘贴叠式防此水层宪。卷材粘筛贴完毕挽后，需骄在外边锻加保护仗层。因为延它伸率还帜不够，零涂料在盈管段防矩水上尚双未普遍骑推广涂料防蔽水施工漂工艺较咸繁，抗块拉伸能杰力较差姐。11进.4变形缝伙与管段读接头设冒计变形缝导的布置寒与构造常见的棵收缩裂挠缝两侧浇单筑的混仆凝土，厅龄期、溪弹性模肚量、剩邻余收缩越率均不畏相同，墨后浇筑次的混凝勒土不能佛自由收谅缩，而蛮受到偏岂心受拉圈内力的亭作用，更常产生供收缩裂得缝。有效愉措施爪是设劝置垂脚直于鼠隧道渐轴线捕方向茶的变证形缝衰，把蔑每节命管段遮分剖识成若拉干节皱段。帖节段墨长度茎一般磁为15姥~2初0m变形缝宏的布置变形缝凑的构造帆满足三绩个要求穿：能适舟应一托定幅坟度的沙线变勺形与好角变纵形。施工阶允段能传溜递弯矩室，使用丹阶段能泡传递剪孙力。变形前伶后均能段防水。变形件缝的贪临时临传力回措施溪图变形缝铸的抗剪毛措施止水缝绢带在变孩形缝险的各题组成舟部分所中，棉最为萄主要菌，既过能适各应变陷形，吴又能鸣有效赞的堵程住渗矛漏的害止水浊缝带阅。普遍纷的是挡橡胶掉止水躲带和仰钢边切橡胶恳止水怨带。橡胶债止水雹带式棍用天身然橡样胶或缩慧含胶彼率大刮于70%的天然敌橡胶，栏或合成璃橡胶制治成。形宅式有平痒板形和羞带管孔忍的。钢边橡倾胶止水啊带管段养接头管段连接头铁的功稼能和旬要求水密济性的瞎要求您，在卵施工联和运监营各迷阶段瘦均不狱漏水丧。接头应忧具有抵源抗各种宁荷载作狸用和变恐形的能扮力。接头的腿各构件拦功能明遇确，造泪价适度敲。接头外的施芹工性充好，泻施工绒质量歪能保浩证。醉并尽厚量做损到能治检修芳。常用接晃头GI槽NA止水带乐、OME决GA止水带喷以及水疑平剪切配键、竖谁直剪切绘键、波推形连接悦件、端去钢壳及应相应的贩连接件每。GI荣NA止水磨带接尘头构纤造图水下连导接方法水下蕉混凝幅土连成接法彻和水栽力压回接法并。常用的遮是水力爬压接法担，其书工艺简勿单、施绵工方便嫂、质量朗可靠、这工料费悠省。水下压曲接示意梢图11投.5沉管基找础设计地质条夺件与沉印管基础在水底攀沉管隧僚道中，斑因作用虹在沟槽痒底面的扩荷载，何在设置嫌沉管后葡非但未伞增加，愧反而减名小了。管段猾底面杀上的疫压力绢变化沉管更隧道葱对各煮种地辱质条伴件的戴适应唤性很让强。基础溪处理开槽虹作业宴中，统挖成并后的暮槽底捏表面牧总有先相当夸程度所的不套平整苍，因帮此必关须进仁行基琴础处片理——垫平纲。基础踏处理先铺法后填率法刮铺法刮砂法刮石法灌砂聪法喷砂王法灌囊动法压砂浆忌法压混凝犁土法软弱土蝴层中的昌沉管基骡础以砂牢置换倍软弱帮土层打砂桩版并加荷席预压减轻沉帅管重量采用桩著基解决办捧法这些峰方法狗中，a会增加寒工程费猜用，且刮在地震肝时有液善化危险汪。B会增霸加工点程费附用，穿对工耽期影叠响大泥，一榨