沉管法施工技術(shù)

10.沉管法施工技術(shù)

10.1基本原理沉管法：在隧址附近修建的臨時干塢內(nèi)(或船廠船臺)預(yù)制管段，用臨時隔墻封閉，然后浮運到隧址規(guī)定位置，此時已于隧址處預(yù)先挖好水底基槽。待管段定位后灌水壓載下沉到設(shè)計位置，將此管段與相鄰管段水下連接，經(jīng)基礎(chǔ)處理并最后回填覆土即成為水底隧道。在已修筑好的干塢內(nèi)預(yù)制管段 一般由敞開段、暗埋段、岸邊豎井與沉埋段等組成。

沉埋段兩端通常設(shè)置豎井作為起訖點，豎井起到通風(fēng)、供電、排水和監(jiān)控等作用。根據(jù)兩岸地形與地質(zhì)條件，也可將沉埋段與暗埋段直接相接而不設(shè)豎井。沉管隧道的組成整體結(jié)構(gòu)：水下沉管隧道的整體結(jié)構(gòu)是由管段基槽、基礎(chǔ)、管段、覆蓋層等組成，整體坐落于河（海）水底。沉管隧道的橫斷面結(jié)構(gòu)覆蓋層管段基礎(chǔ)基槽10.2沉管隧道結(jié)構(gòu)10.2.1沉管隧道結(jié)構(gòu)分類按斷面形狀：圓形矩形等按建筑材料：鋼殼混凝土鋼筋混凝土按管段的制作方式：船臺型干圬型船臺型1）造船廠船臺上預(yù)制鋼殼2）滑行下水，水上懸浮狀態(tài)灌注混凝土3）橫斷面一般為圓形、八角形、花籃形，多為圓形優(yōu)點：1）圓形，彎矩較??；水深大時，較經(jīng)濟2）管段底面積小，基礎(chǔ)容易處理3）鋼外殼既是外模，又是防水層，同時保護內(nèi)側(cè)混凝土缺點：1）斷面空間不能充分利用；車道數(shù)少2）隧道深度增加，基槽土方量增加3）耗鋼量大，造價高，焊接質(zhì)量無法保證，沒完沒了的堵漏4）鋼殼防銹問題、防水問題。干圬型1）臨時干圬中制作鋼筋混凝土管段，外涂防水涂料2）圬內(nèi)灌水，管段上?。煌线\到隧址陳設(shè)3）斷面多為矩形優(yōu)點：1）管段在干船塢內(nèi)制造，不需鋼殼，節(jié)約鋼材2）斷面大小不受限制缺點：1）必須在合適地點修建干船塢2）需設(shè)置防水層，并加以保護，以保證防水性3）混凝土工藝要求高，特別是水密性要求4）底面積大，基礎(chǔ)處理麻煩10.2.2沉管隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計要點設(shè)計內(nèi)容主要有：總體幾何設(shè)計；結(jié)構(gòu)設(shè)計；通風(fēng)設(shè)計；照明設(shè)計；內(nèi)裝設(shè)計；給排水設(shè)計；供電設(shè)計；運行管理設(shè)施設(shè)計等。（1）橫斷面的設(shè)計用干船塢制作的鋼筋混凝土管段，從施工的角度看，在應(yīng)力方面是不會有問題的。決定橫斷面時，就是要注意對浮力的平衡。決定斷面尺寸時，一般都按采用平面框架結(jié)構(gòu)進行應(yīng)力計算。一般管段結(jié)構(gòu)設(shè)計橫斷方向的鋼殼斷面，一般決定于混凝土灌注時的應(yīng)力。隨著混凝土的灌注，吃水深度增加，而水壓增大。設(shè)計斷面也隨之變化。因此，應(yīng)對每一施工階段的混凝土重量和水壓進行應(yīng)力計算，而后按最危險狀態(tài)，決定鋼殼斷面。（2）縱斷面的設(shè)計施工階段：主要計算浮運、沉設(shè)等階段時主要由施工荷載引起的彎矩，浮運管段越長，所受彎矩越大。使用階段：彈性地基梁理論計算縱向內(nèi)力鋼殼作為整體梁分析，保證縱向發(fā)生變形而橫截面方向無顯著變形，可利用橫柱和支柱增強截面的剛度（3）預(yù)應(yīng)力混凝土管段設(shè)計跨度較大時，并且土、水壓力較大時，采用管段頂、底及隔墻預(yù)應(yīng)力設(shè)計，改善管段結(jié)構(gòu)的抗裂性能。10.3沉管隧道施工工藝10.3.1沉管法施工前期調(diào)查工作水力調(diào)查：流速、流向、密度差異、潮汐、水位變化、海浪和波浪影響、水質(zhì)情況地質(zhì)調(diào)查：地基承載力、水下障礙物、浚挖技術(shù)氣象調(diào)查：風(fēng)、溫度、能見度等地震調(diào)查：斷層位置、地震記錄、土層性質(zhì)或成層狀態(tài)，特別注意液化問題10.3.2臨時干船塢的構(gòu)造與施工（1）規(guī)模取決于管段節(jié)數(shù)、管段寬度與長度、管段預(yù)制批量，同事考慮工期因素。小型干圬：分批制作瑞典Tingstad隧道（5節(jié)管段，長93.5m，80m，寬30m）：干圬3500平米（100×35m）大型干圬：一批制作日本東京港水底隧道（9節(jié)管段，長115m，寬37.4m）：干圬81270平米（645×126m）（2）深度保證管段制作好后能順利浮運出塢。（3）塢底與邊坡塢底20-30cm無筋混凝土或鋼筋混凝土（鋪砂礫或碎石層）或1-2.5m的黃砂；上覆20-30cm砂礫或碎石一般塢底強度不存在問題邊坡需進行邊坡穩(wěn)定性分析可采用防滲墻及井點系統(tǒng)分批制作時，需分析干圬排水時邊坡的穩(wěn)定性（4）塢首、塢門一批制作時：一般不采用塢門，僅用土圍堰、鋼板樁圍堰；局部拆除圍堰，將管段拖運出塢分批制作時：雙排鋼板樁圍堰；單排鋼板樁作塢門10.3.3管段制作（1）施工縫、變形縫的控制縱向施工縫：豎墻下端30-50cm處橫向施工縫：垂直縫（水密性難以保證）設(shè)置垂直于隧道軸線方向的變形縫，以防止管段開裂，長短一般為15-20m（2）底板地層不均勻沉降可能引起管段裂縫。一般在塢底沙層上鋪設(shè)一塊6mm厚的鋼板，與底板混凝土澆筑在一起，既防水，又防止外力對底板的破壞。或者用9-10cm的鋼筋混凝土板代替鋼板，并貼上防水膜。（3）側(cè)墻與頂板側(cè)墻外周可用鋼板（做外模板和側(cè)防水），應(yīng)確保焊接質(zhì)量。也可用防水膜，并做好防水膜保護。頂板上通常鋪設(shè)防水膜，澆筑15-20cm厚的鋼筋混凝土保護層，一直包到側(cè)墻上部，并做成削角，避免被船錨鉤住。（4）臨時隔墻設(shè)置于管段兩端50-100cm處木料、鋼材或鋼筋混凝土制成設(shè)計時按最大靜水壓力考慮封端墻上需設(shè)排水閥（下部）、進氣閥（上部）、人員出入孔（5）壓載設(shè)備石碴、礦碴或者水，多數(shù)用加載水箱每只管段>4只水箱，均勻布置于四角水箱容量取決于干舷大小、下沉力、基礎(chǔ)壓重等（6）預(yù)應(yīng)力張拉管段預(yù)制完成后，在干船塢內(nèi)全部預(yù)應(yīng)力一次施加完畢。10.浮3.4管段浮伐運管段制芳作完成舒后開始侍向干船蹦塢注水枯，檢查善管段內(nèi)斗部漏水拌情況，課一旦發(fā)芽現(xiàn)漏水續(xù)，立即料停止注水水并修銀補。船塢聲內(nèi)水兔位接梨近干盾舷量荷時，改向壓夠載水穴箱內(nèi)劣注水益，防辛止管謙段上盾浮。賣完全柄淹沒李后，振排出桿水箱溉內(nèi)的必水，碎使管治段上舌浮。主浮運聰時干羊舷量井一般騾取10掀-1摩5c票m左右木。調(diào)促整完作后，蹦打開吳塢門品，拽宜出管懶段。一般鍬清晨喊托運礦至隧肥址，添以便趕沉設(shè)黨。提嫂前12瞞h做好水?dāng)?shù)流與氣到象條件柴預(yù)報工豬作，并蒙提前2h復(fù)核戶。一服般要娘求：董風(fēng)力顏小于5-蹤蝶6級，能無見度大繁于10券00豈m，氣溫?fù)Ц哂?30C，可談進行偏沉設(shè)斷作業(yè)愿。寧波甬劉江沉管絕隧道管攏段預(yù)制干塢注冰水與管吩段檢漏劈燕調(diào)整管段魂內(nèi)部虜檢漏10.敗3.5溝槽仿浚挖基槽斷繡面底寬羨：大余于管這段寬旗度4－10減cm深度灑：覆疾蓋層倡厚+管段高牙度+基礎(chǔ)裙處理助所需農(nóng)超挖撇深度坡度往：土犯層條激件、鉤基槽報留置棚時間規(guī)、水狡流情飼況等浚挖轉(zhuǎn)方式挖泥載船選沿?fù)裎鼡P式撒挖泥船生產(chǎn)果效率眨高；曬成本付低；哪開挖喝面平阻整度佩好抓揚式繼挖泥船造價低箏；浚挖旁深度大尊；可開虧挖硬土鏈斗式吳挖泥船生產(chǎn)效建率高；艦成本低躍；能浚攀挖硬土扣；平整坐度好；洗占用水促面大鏟揚架式挖間泥船浚挖崇費用朗高；影占用卸水面雨小耙吸式驚挖泥船絞吸各式挖堂泥船鏈斗啄式挖命泥船抓斗式交挖泥船鏟斗式遼挖泥船10具.3跑.6管段棵沉放影響添因素籍：管讀段尺殿寸、腿地形烏、水比流條鹿件、蘆氣象適條件堅、航釘運條威件管段下飄沉全過輝程一般銹需要2~4閱h。下沉繡作業(yè)分戰(zhàn)為初步下沉蘭、靠攏下沉舅與著地下沉3個步互驟。初步巨下沉壓載裕至下腎沉力箏達50％規(guī)由定值將后校套正位悄置，蒜之后棉再繼貍續(xù)壓瓜載至錢下沉換力達100％規(guī)定進值，然很后20代-5屠0c悅m/津mi愚n的速度痛下沉，直到茄管段脈底部繳離設(shè)廉計高易程4~飼5m為止?？繑n壓下沉將管段秀向前節(jié)冶既設(shè)管遍段方向交平移至或距前節(jié)穗管段2~普2.蠟5m處，躺再將答管段本下沉換到管外段底林部離宅設(shè)計巡壽高程0.腳5m左右，童再次校梯正管段趴位置。著地下顏沉先將闊管段涼底降知至距攤設(shè)計魄高程10比~2荒0c刮m處，再夠?qū)⒐芏问±^續(xù)前麻移至距斗既設(shè)管犯段20幫~5蛇0c淺m處，校列正位置挑后即開槐始著地易下沉。放下沉速破度緩慢居，隨時墳校正管樣段位置蛋。管段下利沉作業(yè)凱步驟浮箱分歲吊法1-沉放屠管段;2-壓載水笛箱;3憂-浮箱;4-定位勾塔;5-指揮懇室;6吩-吊索;7泄-定位晃索;8-既設(shè)章管段;9園-鼻式孩托座a)就位伸前;彎b)加載蕉下沉;建c)沉放少定位浮箱分圍吊法管段敲頂板辱上方匹用4只浮力10鍋00～15窗00店kN的方型浮眨箱直接吊炒起，吊奴索起吊爭力作用遣于各浮雪箱中心澤，前后囑每組兩棄只浮箱稠用鋼桁架連接帽，并況用4根錨國索定公位。晝起吊傳卷揚妙機與舅浮箱三定位軋卷揚仆機均軋安放溜在浮豎箱頂塊部，敞管段據(jù)本身為則另支用6根錨索圾定位，危其定位折卷揚機默則安設(shè)猶在定位秘塔頂部讀。船組(四駁)杠吊排法每組船雀體由兩肯只鐵駁輛或兩組攤浮箱構(gòu)債成，將屢每組鋼孩梁(杠棒)兩頭故擔(dān)在挎兩只青船體股上構(gòu)共成一哄個船閱組，松再將生先后艘兩個聯(lián)船組遲用鋼校桁架傾梁連撕接成唇整體皆船組(前后兩香個船組煎也可不右用鋼桁證架梁連嬌接)。船懇組與護管段去各用6根錨索將定位(均為四詳邊錨與慘前后錨)，所餐有定鑒位卷蒙揚機腔均安錯設(shè)在缺船體犬上，加起吊淚卷揚神機安批設(shè)在乏“杠寄棒”馳上，叛吊索之的吊探力通貼過“倡杠棒村”傳郊到船再體上揀。1-沉管;2-鐵駁;3-船組組定位槽索;4-沉管定簡位索;5-杠棒;6-連接洽梁;7-定位塔10.凈3.7水下連嶄接水下混晉凝土連胞接法應(yīng)用鋒范圍早期均址使用該邊法，目瓦前只用孝于最終勿接頭連肝接。施工方回法水中類安放橋圓弧冒形堰混板，冰圍成宗圓形殺鋼圍有堰，屢往圍舍堰內(nèi)窄灌筑喘水下鄉(xiāng)豐混凝緩?fù)?，小形成芽管段佩連接貌。水力賊壓接鬧法作用原映理利用殲作用岸在管僑段上曾的巨郵大水站壓力柄使安粘裝在悶管段粥前端鑄面周旬邊上振的一頑圈膠爛墊發(fā)腹生壓出縮變溝形，童形成擺一個徑水密殘性相豆當(dāng)可筒靠的照管段四接頭慕。水力壓霜接的步槐驟：1）對號位；2）拉禾合；3）壓接主要線是墊符平基勿槽底及部，四有刮待鋪、鑄噴砂糠、壓湊砂法朋。刮鋪補法在管匙段沉放揚前采鑄用專罷用刮曾鋪船樣上的痛刮板鉗在基貢槽底攝刮平徑鋪墊閃材料(粗砂驚或碎典石或貿(mào)砂礫趟石)作為管脊段基礎(chǔ)最。采用誦刮鋪怕法開陰挖基串槽底鳥應(yīng)超閑挖60積~8謀0c漆m，在槽副底兩側(cè)加打數(shù)排以短樁安飄設(shè)導(dǎo)軌澡，以便般在刮鋪古時控制僻高程和知坡度。10.布3.8基礎(chǔ)擁施工噴砂終法從水面上用砂炮泵將砂濁、水混洲合料通既過伸入浪管段底識下的噴鑒管向管嘗段底噴貸注、填敬滿空隙假。砂墊勒層厚度1m左右?？裳刂刂壉嫉揽v臨向移胸動的呼臺架撲外側(cè)浸掛三屠根L形鋼喊管，盤中間危為噴滿管兩骨側(cè)為棟吸管升。壓砂乓法在管段身沉放后售向管段曾底面壓阿注水泥循砂漿或請砂作為道管段基到礎(chǔ)。根趣據(jù)壓注引材料不打同分成壓漿法和壓砂興法兩種。壓漿法：開控幅基槽時雖應(yīng)超挖1m左右，范然后攤萌鋪一層舅厚40~獅60c碗m的碎石殿。兩側(cè)女拋堆沙弄石封閉什檻后，支通過隧使道內(nèi)預(yù)客留壓漿流孔注入彈由水泥駝、膨潤款土、黃線砂和緩件凝劑配泊成的混遲合砂漿旺。壓砂法：與壓渣漿法相拖似，但澇注漿材具料為砂渠水混合待物。10寶.4沉管嬸隧道件施工啦特點（1）隧道舊深度與膽其它隧捉道相比能，因能榆夠設(shè)置兵在只要災(zāi)不妨礙張通航的蜓深度下休，故隧泳道全長梯可以縮懇短；（2）隧道撿管段是沉預(yù)制的恰，質(zhì)量值好，水煤密性高訓(xùn)；（3）造價頓較低。必水下挖叔土與管照段制作擊成本較饅低，短畢于盾構(gòu)就隧道；（4）工期帝短，對閱航運干點擾小。脈管段在冊干塢中狗呈長段磨預(yù)制，適沉放連伍接時間趨短，對脫航運干塞擾次數(shù)喂少、時等間短。請沉管隧妹道的主殼要工序輩可平行角作業(yè)，林各工序四間干擾及少，可蝴縮短工數(shù)期。（5）施工金條件好效。