沉管隧道結構及施工講義

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沉管法：就是在水底預先挖好溝槽，把在陸地上特殊場地預制的適當長度的管段浮運到沉放現(xiàn)場，順序地沉放到溝槽中并進行連接，然后回填覆蓋成的隧道。LOGO沉管隧道施工沉管隧道施工

LOGO沉管隧道施工1概論1.1發(fā)展史

19世紀末，美國首先用沉管法建成波士頓的下水道工程，之后，于1910年用此法建成底特律河水底鐵路隧道，這是世界上第一條沉管建造的鐵路隧道。日本是東亞第一個建成沉管隧道的國家。自1944年第一條沉管道路隧道－庵治河隧道通車以來，已建成鐵路和公路隧道18條。目前世界上最長的沉管隧道是美國舊金山海灣地區(qū)快速交通隧道，全長5825米，由58節(jié)管段組成。管段最寬的隧道是比利時亞珀爾隧道，寬達53.1m，全長336m。單節(jié)管段最長的隧道是荷蘭海姆斯普爾隧道，最長一節(jié)管段長268m，寬21.5m重50000KN。LOGO沉管隧道施工1.1發(fā)展史

根據(jù)國際隧道協(xié)會沉管與懸浮式隧道到1994年的統(tǒng)計資料，世界各國已建、在建或擬建的沉管隧道共有93條，就管段制作而言，混凝土隧道59條，鋼殼隧道34條；從使用功能上來看，公路隧道61條，鐵路隧道26條（包括地鐵隧道），公路、鐵路兩用隧道4條，人行隧道2條；就管段橫截面形狀來說，矩形截面隧道73條，圓形（含花籃形、八角形、馬蹄形、橢圓形）截面隧道20條；從規(guī)模上看，早期的沉管多為雙車道或四車道，從60年代中期，陸續(xù)建成一些六車道隧道，到目前世界已建的6／8車道共有19條。LOGO沉管隧道施工1.1發(fā)展史

在我國，香港和臺灣借助國內外先進技術共建成四條沉管隧道，中國大陸第一條沉管道路隧道－廣州珠江隧道于1993年底通車，已建成寧波甬江隧道。我國目前的沉管隧道設計及施工技術還處在積累經驗階段，但我國經濟的迅猛發(fā)展為其進一步發(fā)展創(chuàng)造了良好的條件。如上海外環(huán)線吳淞口越江隧道確定采用沉管法隧道。由于多車道沉管隧道明顯節(jié)約投資，因此沉管隧道在我國具有廣闊的前景。LOGO沉管隧道施工1.2方法實質先在干塢中或船臺上預制大型砼箱形構件，或是砼和鋼的組合箱形構件，每個構件長60～140m，并于兩端用臨時隔墻封閉，用拖輪拖至預沉位置，定位后，將這些構件沉放在河床上預先浚挖好的溝槽中并聯(lián)接起來，回填砂石，拆除隔墻形成隧道。LOGO沉管隧道施工LOGO1.3、優(yōu)點1對地質水文適應能力強因在基槽中開挖較淺，基槽開挖和基礎處理的施工技術比較簡單因沉管受到水的浮力，作用于地基的荷載較小因管段采用先預制再浮運沉放的施工工藝，避免了難度較大的水下作業(yè)，故可在深水施工，且對潮差和水流速的適應能力強沉管隧道施工LOGO2可淺埋與兩岸道路銜接容易與埋深較大的盾構隧道相比，沉管隧道路面標高可抬高，與岸上道路隧道很容易銜接1.3、優(yōu)點沉管隧道施工LOGOLOGO沉管隧道施工LOGO3防水性能好每節(jié)預制管段很長，一般約100m,而盾構隧道預制管片環(huán)寬僅為1m，因而沉管隧道接縫數(shù)量少4沉管隧道施工工期短由于每節(jié)預制管段較長，一條沉管隧道只用幾節(jié)預制管段就可完成，預制管段和基槽開挖可同時進行，且預制管段不在隧址，施工干擾時間短1.3、優(yōu)點沉管隧道施工LOGO5沉管隧道造價低水底挖基槽土方量少，比地下挖土單價低，管段預制與盾構相比，所需費用低。6施工條件好沉管隧道施工時，預制和浮運沉放管段等主要工序大部分在水上進行，水下作業(yè)極少，除少數(shù)潛水工外，工人們都在水上作業(yè)，且不需在氣壓下工作1.3、優(yōu)點沉管隧道施工LOGO7沉管可作成大斷面多車道一個隧道橫斷面可同時容納4～8條車道。而結構尺寸不限。對盾構受尺寸限制，一般只能雙車道1.3、優(yōu)點沉管隧道施工LOGO1.4、沉管隧道類型按斷面形狀圓形沉管隧道施工LOGO矩形沉管隧道施工LOGO按管段制作方式船臺型沉管隧道施工LOGO干塢型沉管隧道施工LOGO沉管隧道施工LOGO浮船塢沉管隧道于施工www沉.th短eme朝gal販ler勤y.c嚇omLOGO干塢www.促them延egal旗lery供.comLOGO管段預制www法.th敞eme叮gal踏ler溪y.c葉omLOGO防錨層施貫工www.雀them傍egal鼻lery刃.comLOG歲O沉管隧活道內部www躲.th速eme教gal么ler辱y.c黃omLOGO2爆沉管結紙構設計2.1、沉管田結構浮哈力計算計算內浩容干舷浮力橫計算抗浮安陪全系數(shù)拔計算1耍干舷：欲能保持乒管頂露糠出水面候的管段氣外露高竹度，對將矩形截雁面管段鎖，高度餅多為1窯0～1榨5cm您。對矩形斷除面，太小謀，制作困描難；太大，消辰除干舷下梯沉的壓載舅水容量太叉大計算方法開：按最大鳥的砼容重于，最大的桌砼體積和嚷最小的河悉水比重計陰算干舷沉管隧道瘋施工www.山them股egal愉lery嚼.comLOGO抗浮安全帆系數(shù)松KK＝管毫段總重負／管段渴排水重K=1.尾05～1傘.10舅管段沉凱放階段K=1.襪2～1.活5小管段使固用階段設計計算衛(wèi)時，應按自最小的混反凝土容重喝和體積，渣最大的河浸水比重來拆計算各階釋段的抗浮候安全系數(shù)閥。沉管隧釘?shù)朗┕ww.掀them洽egal蜘lery利.comLOG管O2.2、需作用在沉占管上的荷朱載和結構知分析（一）、列作用在沉耽管上的荷景載1結構自重管段重量欲：砼(23.文7～24難.1)+諒鋼筋(1澇.6～2伶.05)績KN/殲m3壓載混凝嚷土重量：愈22.5巷KN/m3路面鋪裝刪重量沉管隧鎮(zhèn)道施工2水壓力主要荷載測之一，分鄉(xiāng)豐別計算高六、低潮位休和百年一燥遇的特大棵洪水位的簽水壓力www.堆them虜egal洗lery克.comLOG臘O3土壓力主要荷載稈，但不一鑄定是常荷相載，表示怒河床底面返到管段頂雁面的土重妙。隧道剛澡建時，可糊能很小，擊以后逐漸殘增加4浮力浮力＝排疲水重5陽施工荷骨載：封形端墻、濁定位塔亭、出入搖洞、壓水載水柜歡、索具腥、浮箱碌等重量秒。6成波浪力省：在浮永運時發(fā)縮慧生7流癥水壓力：屬在浮運時努發(fā)生2.2、笑作用在沉旁管上的荷味載和結構趨分析www.索them承egal衰lery電.comLOGO8橋負摩阻悲力：管榆段橫向迅外側覆叼土沉降閱到管段漠的向下猶摩擦力9踏車輛荷耕載：在育道路隧嶼道中，恒如果路孫面鋪設難在壓載愛混凝土醒層上面勸，則可趨略去車購輛活載飽對管段畫的影響燥。10聾地基少反力2.2、溜作用在沉靈管上的荷迫載和結構鬧分析www疊.th域eme哲gal龜ler恥y.c屢omLOGO偶然荷載唱：11康沉船嚴荷載12邀投錨號與拖錨眠荷載13擋車行略隧管內箏的爆炸始力2.2嘆、作用彩在沉管永上的荷資載和結構構分析www.得them愿egal岸lery灑.comLOG罰O二、作錘用在沉危管上的蒸荷載其他荷挎載：砼鴿收縮、盡變溫影切響、不結均勻沉怪降、地偉震（二）喜、結構姑分析1橫斷面結過構在水底餅隧道沉文管結構合中，常舍采用變桿截面或承折線形峰結構。莊即使在銳同一節(jié)戰(zhàn)管段（粗一般長耀度為100見m左右鼓）中，眉因隧道沿縱坡和霞河底標辯高的變足化，各慮處斷面殖所受水召、土壓廳力也不淋同（特漁別在接錯近岸邊但時），肥因此一呢般不能出只以一怖個橫斷橫面的結曾構分析燥來進行支整節(jié)管煙段的分籍析計算憤。工作謊量大，爬常采用漁電算的繡方式進緩行。可蹦采用一若般的平桑面桿系煮結構分積析的通安用程序速進行計也算。www.萬them久egal彩lery椅.comLOG凳O2縱向結構施工階段泡的沉管縱丑向受力分采析，主要蒸是計算浮疊運，沉設顧時的施工報荷載、波渠浪力所引纏起的內力葬。使用階迷段的沉管濫縱向受力洲分析，一夢般按彈性險地基梁理訊論進行計孫算。3配筋因抗剪的遍需要，沉委管應采用鴿較高標號揀的混艙凝豈土，一般盈采用28天強莊度為30英0～4按50kg達/cm2蟻混凝土。由于沉管蘿結構不容拼許出現(xiàn)任杜何通透性模的裂縫；駐非通透性哀的裂縫開房誠展的寬度擔應控制在扯0.15答～0支.2mm省以下。因考此不宜采豪用Ⅲ級及矮Ⅲ級以上塔的鋼筋。www.跪them描egal宴lery青.comLOG節(jié)O3管柿段制作一、臨時斧干塢：位置應選淘擇距隧址滅較近，地疼質條件較顛好，便于執(zhí)浮運的地飄方（一）干廟塢規(guī)模：根據(jù)工程踐規(guī)模、管播段長寬尺鉛寸和管段百數(shù)量，結猴合塢址的跟地形、地敬質條件、蟲工期、土吐地使用費兆和施工設微備綜合考辱慮。www.摘them畢egal浮lery境.comLOGO1撕一次預陶制管段鎮(zhèn)時的干蛋塢在干塢洋內一次算完成所鍋有管段求的制作挖，它只攝需放一裹次水進奇干塢，麗干塢不示需要閘謝門，施堆工簡便翻，干塢削僅用土關圍堰或扎鋼板圍誰堰作塢綿首。管曲段出塢妻時，拆偉除塢首撥圍堰便泥可將管流段浮運悲出塢。肆規(guī)模大仔，占地廊多，適林用于：犧工程量充較小，春管段數(shù)笑量少，搶土地價迫格低和懼塢址地社質條件市較差的俗工程。3絹管段制迎作www喊.th婆eme貌gal局ler近y.c慎omLOGO2分鬼批預制管鍬段時的干婦塢分批預制襲管段是在卡干塢內分求批制作管計段，每批疊管段預制巴完成，就厲放一次水唯進塢，使騾之浮運出李塢，干塢嚇的塢門需離開啟多次制，這種干逢塢規(guī)模小痕，占地少面，造價低滾，重復使汁用率高，沿而且有利足于與其它大施工程序市配合縮短繼工期。但耀這種方式右也有不少板缺點：①若不麥采用啟閉方式塢門（樣閘門），駱則每次修蛋復塢門難瞎度大。若鵝采用閘門達式塢門，此造價又高技。②先收批出塢己后沉放易的管段話，至少單有一端扭擱置在份基槽中課的臨時殖支座上大，需待續(xù)幾個月失時間才您能與后研批管段場相接，耍這樣不扎利于先部沉放管跡段的穩(wěn)奇定，其寇安全難節(jié)于保證下。③原樸已開挖夕的基槽夠，在后間批管段混出塢時冷己有回練淤，且怖難于清維除，將璃影響后偉批管段救基礎的響質量。www并.th畏eme泥gal貌ler環(huán)y.c陰omLOG嫌O④重復資使用干塢軌，反復灌新水、排水元，抽水時困難以保證愧干塢邊坡爸的穩(wěn)定性肺。重復使板用干塢女還會造酬成難以橫徹底清差除塢底坑墊層上趣的淤泥辜，必然摧影響塢沈底的透壯水性，陸削弱塢獸底防排類水能力思與承載訂力，從坐而影響域再次預蓮制管段疫的質量懲，對管但段上浮尸也不利詞，甚至裕造成吸績附現(xiàn)象滑而使管葡段平衡句失控。⑤分批待預制管段稱會增加塢浸底施工設惱備的拆遷曾和再組裝傅工作，使匆臨時工程償費用增加堡。⑥后處批管段留浮運時揀，可能咸需要再甘次對臨恢時航道惱進行疏絞浚工作倘。為克服喇上述缺芬點，在敬丹麥至游瑞典跨破海聯(lián)絡逃線的厄笨勒海峽籍水底沉嘆管隧道皇的分批殖預制管陣段干塢中谷采用了汗兩級干泳塢的型效式，即涼干塢由斷淺水槽析和深水惰槽組成峽。采用潑船閘的逆方式逐傍段發(fā)送燈管段單察元。www盈.th捷eme斬gal噴ler吐y.c顫omLOG亭O（二）干盯塢的構造干塢一般襲由塢墻、仇塢底、塢劃首及塢門浮、排水系腥統(tǒng)、車道指組成www.考them娃egal架lery舊.comLOG休O干塢的深度應保餃證管段在頑制成后能冤順利地進院行安裝工板作并浮運教出塢，要透求塢室深鳥度能使管易段在低水恭位時露出卸水面，高桂水位時有挨足夠的水航深以安設知浮箱，中株水位時能丹自由浮升揀。此外為私確保安全掙管段在浮貼起時，底悔部的富余板深度為1m。管段制作基：注意所宵設置施工搭縫和變形暖縫并密封www維.th量eme括gal拒ler張y.c館omLOG來Owww刪.th畫eme憂gal獄ler店y.c哄omLOGOwww.量them學egal塔lery訊.comLOG箱Owww懼.th唱eme興gal株ler趟y.c粉omLOGOwww嬌.th省eme差gal池ler肅y.c陜omLOG穴Owww嬌.th姑eme誕gal撈ler攪y.c攻omLOG給Owww.烤them繪egal揚lery笑.comLOGOwww.哀them堪egal鮮lery勉.comLOGO（三）管白段預制一）鋼爸筋混凝母土結構保證浮運蝴時有規(guī)定健的干舷高暮度由于矩圍形管在量浮運時遭的干舷免高度僅料為10～15c偽m，占管段蕩全高的1.2～2%，確保咳管段的神容重變球化控制休在既不次使管段作出現(xiàn)下霞沉，也膛不使管嬸段上浮舌過多。制定嚴踢密的接鑄縫防滲過漏措施管段的散縫隙主防要有縱傻向施工港縫和豎滑向變形異縫。（1）縱芒向施工縫縱向施工苦縫由于混他凝土底板置和上部管河段的不同尺時澆注產常生，主要夢由于水泥撿的水化熱盟作用而引收起的。防看止措施應拔從防止混禮凝土的開鴉裂出發(fā)。刃包括合理狠組成混凝噴土，降低漆溫差等。www謙.th戲eme顆gal攻ler慈y.c較omLOGO2）變形殼縫在垂直于痰隧道軸線諷方向設置免，把每一好管段分割飲成若干節(jié)捆段，每一倉段節(jié)段的灰長度一般錢在15～掏20m。叫用于較長撕的混凝土晝管段（節(jié)吃）單元連住接和抵抗亂差異沉降著和由溫差滴所造成的籍變形。接凈縫應設在晝混凝土結家構的中斷核處。變形縫求的構造賄應滿足究三個主綿要要求燥：能適勒應一定俱幅度的鼓線變形濤和角變突形；施屢工階段熱能傳遞杯彎矩，萄使用階四段能傳寨遞剪力紗；變形及前后均鴉能防水走。www溜.th橡eme況gal匆ler方y(tǒng).c趨omLOGO2）變形蘿縫www.啦them洽egal獸lery熱.comLOGOwww拜.th竹eme匙gal尾ler激y.c傭omLOGOwww.抓them諷egal宮lery軟.comLOG晨O4閱水底浚孝挖用改裝末后的挖熄泥船，獄沉管基蛋槽斷面www.苗them餡egal望lery骨.comLOG燒Owww.烤them遭egal華lery朋.comLOG饑Owww克.th獲eme踢gal迅ler魚y.c愁omLOG腎O5管遺段沉設與香水下聯(lián)接一、沉毅設方法管段浮搭運：已拳完成的男管段自師干塢向烤預定沉顆放位置粒的運輸塢內浮蚊起－出昆塢－系閉泊等待撲－托運似至隧址www系.th畏eme捐gal饑ler傲y.c行omLOGOwww家.th鍋eme悼gal柿ler塑y.c村omLOG濾Owww文.th猜eme情gal姻ler戴y.c慣omLOGOwww.狡them坊egal筍lery洪.comLOG合O二、沉設賺作業(yè)（一）沉支設準備完成溝春槽清淤水上管制（二）菠管段的鈔沉設方服法有許劑多種，樓歸納起遞來有：www.模them膚egal呀lery鴉.comLOGOwww顆.th掩eme陷gal吊ler攔y.c霧omLOG役Owww.織them蒙egal舌l(xiāng)ery怎.comLOGOwww.惹them獎egal噸lery徐.comLOGOwww.笨them挎egal柳lery精.comLOG其Owww.敢them活egal逐lery麗.comLOGOwww.克them渡egal趟lery攏.comLOG殺Owww.臥them捕egal冒l(fā)ery女.comLOGOwww.上them貴egal講lery何.comLOG界O自升式右海上作佳業(yè)平臺www.返them冰egal季lery互.comLOG做Owww膊.th物eme漿gal歐ler睛y.c幣omLOG政O（三）攪管段下籌沉：管吳段下沉盾的全過兵程，一窮般需要釣2～4鞋小時，懷沉設周趣期多為糾每月一慈段初步下賽沉灌注壓載戴水（至下彩沉力的5隆0％）－攜位置校正棄－灌注壓爬載水（下德沉力值的誕100％麻）－距管殊底高程4仍～5m停益止。速度控制化在20～傻50cm牧/min靠攏下沉寄到達混隧道軸線竹位置時，諒先將管段壇向已設管辜段平移，