第八章 沉管法隧道施工

1、.,第八章 沉管法隧道施工,8.1 概述 8.2 管段制作 8.3 管段的沉放与连接 8.4 基础处理及回填,.,8.1 概述,一、基本概念 沉管隧道：按照隧道的设计形状和尺寸，先在遂 址以外的干坞中或船台上预制隧道管段，并在两 端用临时封墙封闭，然后舾装好托运、定位、沉 放等设备，将其托运至遂址位置，沉放到江河中 预先浚挖好的沟槽中，并连接起来，最后充填基 础和回填砂石将管段埋入原河床中。,.,8.1 概述,二、沉管的基本结构 1、整体结构:由基槽、基础、管段、覆盖层等组成，整体坐落于河海水底，如图所示,.,8.1 概述,二、沉管的基本结构,.,2、管段断面结构,8.1 概述,.,钢壳混凝土

2、管段 （单层、双层） 钢筋混凝土管段 （常用） 钢筋混凝土管段的优缺点 优点： （1）隧道横断面空间利用率高，建造多车道隧道时优势显著； （2）车道路面最低点的高程较高，隧道的全长相应较短，所需浚挖的土方量较少； （3）不用钢壳防水，节约大量钢材； （4）利用管段自身防水的性能，能做到隧道内无渗漏水。 缺点： （1）需修建临时干坞，征地搬迁及施工费用高； （2）制作管段时，对混凝土施工要求严格，保证干舷和抗浮安全系数； （3）须另加混凝土防水措施。,8.1 概述,.,三、沉管法的优点 （1）对地质水文条件的适应性强，施工方法简单； （2）施工工期短，对航运干扰小，施工质量容易保证； （3）工程

3、造价低； （4）有利于多车道和大断面布置； （5）接头少、密实度高、隧道防渗效果好； （6）具有很强的抵抗战争破坏和抗自然灾害的能力。,8.1 概述,.,四、主要施工工艺流程 修建临时干坞预制管段基槽浚挖、临时支座设置沉放与连接基础处理回填覆盖内部安装于装修竣工。,8.1 概述,施工过程示意视频,.,五、适用范围 因其埋深小、工期短、对地基承载力无特殊要 求，特别适用于软弱地层。 与城市总体规划要求的两岸交通疏解方案相协调； 具有较为合适的河海航道、水文及河床条件。 施工条件是否满足要求。,8.1 概述,.,六、技术发展简介 最早起源于英国伦敦泰晤士河（1810） 1894建成美国波士顿第一条

4、城市排水隧道； 1910底特律水底铁路隧道的建成，标志沉管法修建水底 隧道技术的成熟； 加拿大、美国、日本 国内：1972年香港修建第一条跨港沉管隧道； 1984台湾高雄海底隧道； 1994年珠江沉管隧道；96年宁波甬江沉管隧道。 21世纪，常洪、杭州湾、上海外环沉管隧道相继建成。,8.1 概述,.,8.2 管段制作,一、干坞 干坞是坞底低于水面的水池式建筑物，是修建矩形 沉管隧道的必需场所。通常是在遂址附近开挖一块低洼 场地用于预制隧道管段，属于临时工程。 1.干坞形式 固定干坞（3千万-4千万）：洼地，船厂的船台 移动干坞：半潜驳（大型轮船） 2、干坞位置 遂址设计轴线上，仅一个工程使用；

5、 隧道设计轴线之外，有利于多个工程同时使用,.,固定干坞选择原则： 离遂址较近，附近航道具备浮运条件，以便 管节浮运和缩短运距； 附近应有可浮存若干节预制好的管节的水域； 地质条件，场地土具备一定的承载能力； 交通运输方便，有良好的外部输运条件； 征地拆迁费用低，可重复利用。,8.2 管段制作,.,8.2 管段制作,3、干坞规模 大型干坞；小型干坞 干坞的平面形状 干坞的深度 4、构造 边坡，坞底，坞首 干舷：管节浮起时露出水面的高度。,.,二、管段制作 管段制作对混凝土要求很严格，要保证干舷 （10-15cm），和抗浮安全系数以及防水要求。 1.钢筋混凝土矩形管段制作 与一般土建钢筋混凝土结

6、构基本相同，应注意： 混凝土的防水性及抗渗性要求高； 混凝土的重度控制严格； 均质性要求； 施工缝及变形缝的处理要慎重。,8.2 管段制作,.,2.管段的水密性控制 （1）外防水（刚性、柔性）； （2）结构自身防水； （3）接缝防水。 3.封墙 管段在浮运前，在两端离端面50-100cm 处，设封墙，以便使管段能在水中浮起。材料可 用木材、钢材或钢筋混凝土。封墙上需设排水阀 、进气阀及出入人孔。,8.2 管段制作,.,4.压载设施 水箱的容量取决于管段干舷的大小、下沉力的 大小、管段基础处理时抗浮所需的压重。 5.检漏与干舷调整 一般在干坞灌水之前，先往压载水箱里灌压载 水，然后向干坞灌水，2

7、4-48小时后，进入管段内 对管壁进行检漏，如有渗漏及时修补；同时进行干 舷调整，通过调整压载水的重量，使干舷达到设计 要求。,8.2 管段制作,.,8.3 管段的沉放与连接,一、基槽浚挖 基槽横断面设计，主要由底宽、深度和边坡坡度。底宽 一般比管段底宽4-10m，边坡稳定性与土层物理力学性质 相关。 纵断面：形状基本上与沉管段的隧道纵断面一致。 浚挖方式：一般分层，分段进行。 浚挖设备：链斗式挖泥船、绞吸式挖泥船、抓斗挖泥船等。,.,二、管段沉放与连接 管段出坞 预制完备，安装了全部浮运、沉放、水下对接的附属 设备后，向干坞内灌水使预制管段逐渐浮起，到干坞内 外水位平衡为止，打开坞门或破坞堤

8、，由布置在坞定的 绞车将管段逐节牵引出坞。 管段浮运：将管段从干坞托运到沉放位置的过程叫浮运。 可采用拖轮拖运或岸上绞车托运。托运到沉放位置后， 要转向或平移，对准隧道中线待沉。 管段就位 管段沉放：吊沉法、拉沉法,8.3 管段的沉放与连接,.,吊沉法又分为： （1）起重船吊沉法 用2-4艘1000-2000KN起重船，提着预埋在管段上的3-4个 吊点，逐渐将管段沉放至基槽中的规定位置。多用于钢 壳型、规模较小隧道。 （2）浮箱吊沉法 4只1000-1500KN的方形浮箱。位于管段顶板上方，分前 后2组，每组以钢桁架联系，并以四根锚索定位，管段本 身另用6根锚索定位，浮箱通过吊索和管段起吊点连

9、在一 起。起吊提升机和浮箱定位提升机均安放在浮箱顶部， 吊索起吊力要作用在各浮箱中心。适用小型沉管。 改装后，用前后2只大浮箱，适用于大型沉管，目前应用 广泛。,8.3 管段的沉放与连接,.,（3）四驳扛吊法 4艘方驳，左右两艘之间架设型钢或钢板梁组 成的“扛棒”，来承受吊索的吊力。前后两组方驳 可用钢桁架联系，构成一个船组。驳船组及管段 分别用锚索定位。由于四艘方驳承担下沉力，每 艘只需要1000-2000KN的小方驳就足够了。 （4）双驳扛吊法,8.3 管段的沉放与连接,.,（5）骑吊法 将管段插入水上作业平台下，使平台“骑”在管 段上，将其慢慢吊放下沉。水上作业平台实际上 是个矩形钢浮箱

10、。 目前最常用的是浮箱吊沉法和双驳扛吊法；最 主要的大型工具，四艘方型浮箱或小型方驳，吨 位1000-1500KN。主要起重设备是6-14台定位卷 扬机和3-4台起吊卷扬机。,8.3 管段的沉放与连接,.,管段下沉 初次下沉：先灌注压载水至沉力达到规定值的50%，进 行位置校正，然后再注水使下沉力达到设计值的100%， 下沉速度：400-500mm /min，直到离管底设计高程4- 5m为止。 靠拢下沉：先将管段向前一节已沉管段的方向平移，至 距2m左右处，将管段下沉到管底设计高程0.5-1m左 右，并校正管位。 着地下沉：将管段前移至前节已沉管段约500mm处， 校正后开始着地下沉。最后1m

11、的下沉，速度要放慢，并 随沉随测。,8.3 管段的沉放与连接,.,三、管段连接 1.水力压接法（水下连接） 基本原理：利用作用在管段后端的端面上的巨大压力， 使安装在管段前端端面周边上的一圈橡胶垫环发生压缩变 形，构成一个水密性良好，且相当可靠的管段接头。 水力压接接头胶垫 主要工序：对位，拉合，压接、拆除端封墙。 2.管段的内部连接（永久性连接） 管段接头：刚性，柔性 最常用的“先柔后刚”,8.3 管段的沉放与连接,.,8.4 基础处理及回填,基础处理 一、先铺法 也叫刮铺法，分为刮砂法和刮石法。基本工序：在浚 挖沟槽时，向下超挖600-800mm；在槽底两端打两排短 桩，安设导轨以控制高程向沟底投放铺垫材料，粗砂或 碎石，铺垫宽度比沉管底加宽1.5-2.0m，长度取一节管节 的长度。 安导轨所规定的厚度，高程以及坡度，用钢犁或刮平 机刮平。为使沉管底面和垫层密贴，可在沉没完毕后， 加一“压密”工序。,.,8.4 基础处理