港珠澳大通道島隧工程深厚軟基與大回淤水道條件下沉管隧道的工程處治研究

港珠澳大通道島隧工程

深厚軟基與大回淤水道條件下

沉管隧道的工程處治研究孫鈞同濟(jì)大學(xué)巖土力學(xué)與地下工程研究所上海市城建集團(tuán)院士工作室港珠澳工程技術(shù)專家組2014年5月21日?北京市1本文檔共69頁；當(dāng)前第1頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分介紹綱目一.工程總體概況二.人工筑島和島內(nèi)、外地基處理?島隧過渡段復(fù)合地基——擠密砂樁、剛性減沉樁?沉管地基縱向長期沉降及其控制三.

大回淤水道管段接頭預(yù)應(yīng)力索筋設(shè)計(jì)?半剛性管節(jié)，留置永久性預(yù)應(yīng)力索筋的思考

?管段接頭有拉開情況下，預(yù)應(yīng)力索筋的處置預(yù)案2本文檔共69頁；當(dāng)前第2頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分

一．港珠澳項(xiàng)目?國內(nèi)首座于外海建設(shè)的超大型海洋工程項(xiàng)目，又是一橋連接三地，一國兩制條件下的重大跨界工程（附總平面走向布置圖）?橋、島、隧三為一體的特大型交通集群工程，全長36km。三地總投資>1,000億元人民幣，將歷時(shí)6年（不連前期工作約12年），計(jì)劃2016年底建成通車。33本文檔共69頁；當(dāng)前第3頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分?港珠澳橋位地處伶仃洋下游，距珠江出海口以上不遠(yuǎn)位置處，海床穩(wěn)定性好而年平均“風(fēng)平浪靜”的天數(shù)高達(dá)250天以上，這是在通航跨內(nèi)選用修建沉管隧道施工的絕佳選擇。?大橋主體工程中的控制性工程——“島隧工程”，含：

l=5,770m沉管隧道，寬38m，高11.4m；沉放處海床面最大水深22m，隧道最大埋深23m。雙向6車道高速公路，設(shè)計(jì)壽命120年。4本文檔共69頁；當(dāng)前第4頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分?東、西兩座面積各約10萬m2，長度各625m、最寬處105

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的離岸深水人工筑島，作為橋隧過渡段。附圖若干?大橋筑島工程已于2010年12月全面興工，預(yù)計(jì)2015年5月底完成全部土建施工，工期4年5個(gè)月。其總體規(guī)模和技術(shù)難度居世界之最。5本文檔共69頁；當(dāng)前第5頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分61）水下基槽開挖底標(biāo)高達(dá)-45m，深槽作業(yè)最深達(dá)23m，其海上施工風(fēng)險(xiǎn)控制難度大；2）外海海域，要?dú)v經(jīng)4～5年的長時(shí)間施工作業(yè)期，遇突發(fā)熱帶氣旋和強(qiáng)雷暴惡劣氣象條件，可能導(dǎo)致深基槽坡壁失穩(wěn)、坍槽，也對(duì)沉管浮運(yùn)沉放構(gòu)成威脅，并引起已沉放落底沉管（人工/天然地基）其橫向沿圓弧面剪切滑動(dòng)；在強(qiáng)風(fēng)、暴雨期，需停止水上一切作業(yè)；3）泥砂回淤量大，開挖時(shí)基底清淤和結(jié)構(gòu)面上淤土清除工作量大、難度高；工程難點(diǎn)及其成敗要害（此處單就地基問題作歸納，未涉及其它工程方面的設(shè)計(jì)施工難點(diǎn)）：本文檔共69頁；當(dāng)前第6頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分74）通道位于具有一定高烈度（Ⅷ°）地震頻發(fā)區(qū)，海床局部地段其淺部有松散飽和粉細(xì)砂地層（海床下15m以上部位），而淺表部又有3m～5m的中、薄層淤泥質(zhì)軟粘土。這種情況，對(duì)砂土地震液化的可能性大，將在相當(dāng)程度上將嚴(yán)重影響場基的地震穩(wěn)定性。5）隧道位于主通航孔下方，海上航運(yùn)頻繁，且有3條交錯(cuò)航道。船舶流量達(dá)4000艘次/日，施工船只＞500艘；沉管浮運(yùn)、深槽開挖和沉放作業(yè)時(shí)，雙方互為影響，干擾程度大。本文檔共69頁；當(dāng)前第7頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分8海底隧道平面圖本文檔共69頁；當(dāng)前第8頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分9港珠澳大橋總平面圖本文檔共69頁；當(dāng)前第9頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分人工島與長引橋全貌示意（左首未能繪出的為水下沉管隧道）10本文檔共69頁；當(dāng)前第10頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分沉管隧道縱剖面示意11本文檔共69頁；當(dāng)前第11頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分沉管結(jié)構(gòu)橫剖面示意12本文檔共69頁；當(dāng)前第12頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分深厚軟基剛性鋼管樁沉管基礎(chǔ)(現(xiàn)在大部分已改用擠密砂樁復(fù)合地基)13本文檔共69頁；當(dāng)前第13頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分中部海床的淺埋管節(jié)天然基礎(chǔ)14本文檔共69頁；當(dāng)前第14頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分主體工程項(xiàng)目與工期15本文檔共69頁；當(dāng)前第15頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分16二.人工筑島與島內(nèi)、外地基處理

1.工程地質(zhì)條件：東、西人工島內(nèi)地基土和海床隧道過渡段，其下臥地層巖土的一般屬性，大體劃分為：?全新統(tǒng)海相沉積：流塑～軟塑狀淤泥和淤泥質(zhì)粘土（厚1.5m

～4.5m）；?晚更新統(tǒng)晚期陸相沉積：軟塑狀粉質(zhì)粘土（厚～2m）；?晚更新統(tǒng)中期海陸過渡相沉積：可塑～硬塑狀粉質(zhì)粘土夾粉細(xì)砂，中密狀中細(xì)砂透鏡體（厚9m～12m）；?晚更新統(tǒng)早期河流沖擊相沉積：密實(shí)～中密中砂、粗礫砂、密實(shí)圓礫（厚～15m及以上）；

??

??震旦系：強(qiáng)、中風(fēng)化混合片巖，工程未有觸及。（第7、8層以下）本文檔共69頁；當(dāng)前第16頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分172.西人工島距珠海岸20km，平均水深10m，軟土層深厚，達(dá)20～30m。?采用重達(dá)500t，φ22m的大直徑鋼圓筒，振沉法，插入不透水粘土層，作為島周圍護(hù)結(jié)構(gòu)；而島周外側(cè)地基經(jīng)砂樁處理后、加筑拋石斜坡堤形成島岸，屬止水型島壁圍護(hù)結(jié)構(gòu)；其島內(nèi)軟基，則：回填砂形成陸域，采用插打塑料排水板并再回填砂堆載，作“超載聯(lián)合降水預(yù)壓”進(jìn)行島內(nèi)軟基處理；深厚軟基地段（<20～25m）采用擠密砂樁為復(fù)合地基;對(duì)要求加固處理的軟土層更為深厚（>25m）的局部困難地段，則改用PHC剛性樁。本文檔共69頁；當(dāng)前第17頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分18

擠密砂樁簡介：1）用振動(dòng)和水沖相結(jié)合，以加固、振密松砂土層地基，并推廣用于淺表層粘性土地基，而形成由砂土散粒材料組成的樁體，并使之與被擠密后的原先砂性土共同承載，構(gòu)成“復(fù)合地基”。它不是“振沖置換”（對(duì)軟粘土適用），而是經(jīng)過加入新砂，使原先松砂（和軟粘土）因側(cè)向擠壓而更加密實(shí)，謂之“振沖擠壓密實(shí)”，也即“擠密砂樁”（主要對(duì)砂土層更適用）。2）“振沖器”——原先用于振搗壓實(shí)大壩砼，現(xiàn)發(fā)展成用“振動(dòng)”和“高壓水沖切”相結(jié)合，謂之“振沖器”。邊振邊沖，也加灌新的砂料，靠水平振動(dòng)力從側(cè)面將原先砂土、雜填土和淺層軟粘土一并擠壓增密。本文檔共69頁；當(dāng)前第18頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分193）應(yīng)予注意：振動(dòng)加速度大小決定振沖力。振沖力大小的尺度掌握是該方法成敗的關(guān)鍵。如振沖力過大，將導(dǎo)致砂土液化或局部液化；再則振沖使土層內(nèi)孔壓劇增，同時(shí)產(chǎn)生不利的“剪脹”作用，都會(huì)使土體有效應(yīng)力降低，使加固體的抗剪強(qiáng)度反而減小，達(dá)不到地基加固處理的效果。經(jīng)驗(yàn)上，可用土體加固前后的“固結(jié)度”做檢測，還采用“標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)”來鑒別設(shè)計(jì)的成效。本文檔共69頁；當(dāng)前第19頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分204）(1.0～1.5)g

本文檔共69頁；當(dāng)前第20頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分215）用新灌砂法充填、擠密原先砂土，灌砂也不能過量、過度，否則會(huì)使砂土向兩側(cè)走移、向擠密區(qū)的左右擠出，并向土層表面隆起。如發(fā)生這種現(xiàn)象，將大大降低地基加固效果。

砂土向左右兩側(cè)擠移

本文檔共69頁；當(dāng)前第21頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分22?堆載預(yù)壓采用5mm～80mm粒徑、不同級(jí)配碎石；兩側(cè)和局部區(qū)域回填防臺(tái)/防沖刷塊石或混凝土塊加固。

堆載區(qū)置換率（%）砂樁打設(shè)深度（m）樁徑(φ，m)樁間距（m×m）說明40～7025～351.5～1.71.8×2.2部分區(qū)段另加打大直徑的排水砂井非堆載區(qū)55～65～351.51.8×1.8擠密砂樁配置用表本文檔共69頁；當(dāng)前第22頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分人工島鋼圓筒圍護(hù)結(jié)構(gòu)布置（右端圈內(nèi)為沉管暗挖段）23本文檔共69頁；當(dāng)前第23頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分鋼圓筒24本文檔共69頁；當(dāng)前第24頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分?jǐn)D密砂樁25本文檔共69頁；當(dāng)前第25頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分26本文檔共69頁；當(dāng)前第26頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分27本文檔共69頁；當(dāng)前第27頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分島壁外防波堤施工28本文檔共69頁；當(dāng)前第28頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分整島形成29本文檔共69頁；當(dāng)前第29頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分止水圍護(hù)結(jié)構(gòu)30本文檔共69頁；當(dāng)前第30頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)擠密砂樁地基處理31本文檔共69頁；當(dāng)前第31頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分32島上施工沉管剛性樁基礎(chǔ)本文檔共69頁；當(dāng)前第32頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分島頭防撞結(jié)構(gòu)33本文檔共69頁；當(dāng)前第33頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分島頭防船撞防護(hù)方案34本文檔共69頁；當(dāng)前第34頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分35島壁（鋼圓筒）和島外防波、防臺(tái)護(hù)壁方案本文檔共69頁；當(dāng)前第35頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分36沉管隧道地基處理加固的成效，體現(xiàn)在經(jīng)過處理加固后：?相鄰段管節(jié)的差異沉降，會(huì)否引起因接頭張開（接頭轉(zhuǎn)角、相鄰節(jié)相對(duì)受彎、受拉）而危及接頭止水，產(chǎn)生接頭處滲漏？?接頭因相鄰段差異沉降而產(chǎn)生豎向和水平向的剪切錯(cuò)動(dòng)，會(huì)否導(dǎo)致接頭剪切鍵變形過度并引起破壞？?因相鄰段差異沉降，會(huì)否影響在管節(jié)接頭處隧道內(nèi)行車的平穩(wěn)性和順暢性；車輛穿行過接頭時(shí)，不能有顛簸、跳車現(xiàn)象。?由于沉管管節(jié)因地基不均勻沉降而產(chǎn)生彎曲變形，管節(jié)底板會(huì)否產(chǎn)生彎、剪裂縫，縫寬控制在0.15mm。

可由上項(xiàng)4點(diǎn)要求，分別演算得計(jì)算允許的最大沉降控制值。三．島隧過渡段和海床中段的地基處理本文檔共69頁；當(dāng)前第36頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分37

“多元復(fù)合地基”，表現(xiàn)在：

1.地基處理方案

1）PHC剛性樁（如要求的地基加固深度>20～25m仍用砂樁不能滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，酌量選用）

2）人工地基中的復(fù)合地基，此處應(yīng)用了：?

豎向增強(qiáng)（加固）體，同時(shí)形成豎向排水體，采用擠密砂樁；?豎向增強(qiáng)體+樁間土參與受力，形成剛性減沉樁。除淺表土外，因中、深層地基的土體承載力尚好，如不考慮中間土參與受力，而選用深樁基礎(chǔ)，顯不經(jīng)濟(jì)。

本文檔共69頁；當(dāng)前第37頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分383）預(yù)壓地基（指人工島島外過渡段深厚軟基）堆（超）載預(yù)壓（如單只使用堆載預(yù)壓，則土體固結(jié)時(shí)間太長）+塑料排水板為輔，能使土體快速固結(jié)、壓密。4)中間海床部分：因淺層以下的土層堅(jiān)實(shí)，甚至是風(fēng)化巖，只置換表層淤泥土后，填實(shí)碎石墊層（屬天然地基）即可，不需另作加固處理。本文檔共69頁；當(dāng)前第38頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分392.在大面積、縱向又為大長度的復(fù)合地基施工中，此處存在的主要問題:①砂樁加固體直徑過大后，加固后各局部地塊復(fù)合地基的承載力大小不均勻，其離散性很大；②擠密砂樁的加固機(jī)理還不夠清晰，使設(shè)計(jì)缺乏規(guī)范方法；③砂樁成樁工藝尚未有標(biāo)準(zhǔn)化；④加固質(zhì)量檢測原理和方法尚不成熟，使成樁后的質(zhì)量檢測也難以標(biāo)準(zhǔn)化。本文檔共69頁；當(dāng)前第39頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分40島隧過渡段沉管軟基處理工程方案——擠密砂樁復(fù)合地基1）設(shè)計(jì)分為堆載區(qū)和非堆載區(qū)?堆載區(qū)工程工序：①

基槽挖泥、②擠密砂樁打設(shè)、③

清除基底隆起后的浮土、④做排水墊層、⑤排水砂井打設(shè)、

⑥沉降監(jiān)測、⑦堆載預(yù)壓、⑧基槽外側(cè)擋浪塊石鋪設(shè)。先后共8道工序。?非堆載區(qū)工程工序：只有上項(xiàng)工序的①、②、③、⑥、⑧，其他項(xiàng)免做。2）擠密砂樁按地質(zhì)條件設(shè)定各段不同的置換率，采用不同的砂樁樁徑和樁間距與打設(shè)深度：本文檔共69頁；當(dāng)前第40頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分島隧過渡段沉管砂樁復(fù)合地基處理工序41本文檔共69頁；當(dāng)前第41頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分島隧過渡段沉管地基開挖、砂樁、（堆載預(yù)壓、開挖卸載）、沉管落座、回填斷面示意42本文檔共69頁；當(dāng)前第42頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分43

剛性樁復(fù)合地基的問題之一，反映在：較之軟土而言，剛性樁的剪、彎剛度都要大得多，它與樁間軟土常難以協(xié)調(diào)變形，在樁間土層先發(fā)生滑動(dòng)時(shí)往往帶動(dòng)樁身整體傾覆（傾側(cè)）、側(cè)移走動(dòng)或彎斷、拉斷，而不是剪斷。如此，樁體在圓弧滑動(dòng)面上形成的抗剪（滑）機(jī)制不清楚。復(fù)合樁基：

“復(fù)合樁基”也是一種從廣義上言的復(fù)合地基，要求樁群剛度與上覆碎石墊層兩者剛度的合理匹配；且需要做到樁尖力不產(chǎn)生插進(jìn)入墊層內(nèi)的“穿刺”現(xiàn)象。本文檔共69頁；當(dāng)前第43頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分44對(duì)剛性減沉樁加固軟基復(fù)合地基的穩(wěn)定性研究，表明：樁體彎曲破壞更遠(yuǎn)多于剪切破壞；對(duì)長細(xì)樁身，甚至樁體發(fā)生兩次彎曲破壞（見后頁的兩張附圖）。本文檔共69頁；當(dāng)前第44頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分水平剪切條件下復(fù)合樁基（減沉樁）的受力機(jī)理及其破壞模式45圓弧滑動(dòng)（路堤）條件下樁體的破壞模式本文檔共69頁；當(dāng)前第45頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分水平剪切條件下復(fù)合樁基（減沉樁）受力機(jī)理的試驗(yàn)研究（傾側(cè)、走動(dòng)、彎曲，而非水平受剪）46路堤圓弧滑動(dòng)條件下樁體的破壞模式離心試驗(yàn)本文檔共69頁；當(dāng)前第46頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分47四．沉管地基縱向長期沉降及其控制

沉管隧道縱向設(shè)計(jì)的重要性：“強(qiáng)迫變形”

（forceddeformation）和“作用效應(yīng)”（actioneffect）。對(duì)于港珠澳項(xiàng)目的沉管隧道言，在運(yùn)營期，除了部分區(qū)段屬于“深埋沉管”之外，還有因回淤產(chǎn)生的土壓力荷載過大、導(dǎo)致地基產(chǎn)生縱向持續(xù)不均勻/差異沉降而不易控制的問題（詳后述）。本文檔共69頁；當(dāng)前第47頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分48

“作用效應(yīng)”，指外加荷載引起的沉降，因土方開挖卸載和水浮力作用，這部分的沉降量很?。ǖ颂帯吧盥瘛倍魏汀按蠡赜佟鼻闆r下，則屬例外）；而“強(qiáng)迫變形”，是指：因深槽開挖使深部土體應(yīng)力釋放致土層松弛，含：?基底軟土回彈；?因槽坡外側(cè)上方土體向坑底槽內(nèi)擠涌產(chǎn)生基底土體的塑性隆起。待再承沉管和回填、泥沙回淤等壓重后，基土又將再次壓實(shí)而沉降；?基土經(jīng)開挖擾動(dòng)產(chǎn)生的應(yīng)力松弛（基土受擾而松動(dòng)）而地基下沉。本文檔共69頁；當(dāng)前第48頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分49

由于地基土土性不一，加固體質(zhì)量不均勻，使“強(qiáng)迫變形”可達(dá)到可觀的大值；但由于它的大部分沉降在施工期先已基本完成，不致造成過大的工后沉降。在沉管浮運(yùn)、沉放和落底后達(dá)到沉降穩(wěn)定的前一段時(shí)間，采用PC拉索將各個(gè)管段拉系成一整體，對(duì)控制節(jié)段接頭的沉降變形將起到有效的控制作用。

?為防范海床過渡段（深厚軟基）沉管管節(jié)與人工島暗挖段（加固地基較密實(shí)）相鄰管節(jié)接頭附近的差異沉降過大（類似于橋頭跳車情況），局部補(bǔ)充打設(shè)剛性短樁以加強(qiáng)人工基礎(chǔ)。本文檔共69頁；當(dāng)前第49頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分?從過去國內(nèi)外先例：實(shí)測沉降量可觀，可達(dá)300mm，相鄰管節(jié)首、尾差異沉降量也達(dá)100mm以上；?施工期沉降：開挖回彈、隆起和墊層置換壓實(shí)，三者占最終沉降的（50~60）%；?工后沉降（指隧道建成后的后續(xù)沉降）：總的工后沉降控制在≤200mm；而工后差異沉降≤30~50mm。?上海外環(huán)沉管隧道等處已建立了長期健康檢測系統(tǒng)。50本文檔共69頁；當(dāng)前第50頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分沉管管段工廠預(yù)制圖照51本文檔共69頁；當(dāng)前第51頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分52本文檔共69頁；當(dāng)前第52頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分管節(jié)/管段大、小接頭剪切鍵布置53本文檔共69頁；當(dāng)前第53頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分GINA止水帶（天然橡膠）54本文檔共69頁；當(dāng)前第54頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分Ω止水帶（天然橡膠、薄鋼鈑條帶）55本文檔共69頁；當(dāng)前第55頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分1.

問題的提出：水下開挖深槽后，珠江下游出海口水道的回淤情況將嚴(yán)重加劇，“隨淤隨清”就航道疏濬工作言，已不可能做到；在大量回淤的土壓力荷載作用下，因沉管地基持續(xù)沉降使相鄰管段小接頭（原設(shè)計(jì)為柔性）的接頭張開、并又剪移錯(cuò)動(dòng)大，其受力安全和變形控制均不能保證，接頭錯(cuò)動(dòng)和張開從而產(chǎn)生滲漏將難以避免，尋求解決對(duì)策，已成當(dāng)務(wù)之急！五.對(duì)大回淤荷載情況下的沉管隧道，如何保證管段間小接頭受力安全的設(shè)計(jì)研究56本文檔共69頁；當(dāng)前第56頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分572.此處大回淤荷載條件下，如仍沿用管段柔性小接頭，必將導(dǎo)致管段接頭拉開、張角擴(kuò)大和因剪切變形過大而錯(cuò)動(dòng)，產(chǎn)生滲漏。

大接頭大接頭大回淤土壓荷載小接頭本文檔共69頁；當(dāng)前第57頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分3.管段間的小接頭原先都設(shè)計(jì)成“柔性接頭”，這是為了協(xié)調(diào)、分?jǐn)偂⒕夂瓦m應(yīng)軟基運(yùn)營期間后續(xù)的不均勻/差異沉降；所以，在地基沉降基本穩(wěn)定之后，需將管節(jié)預(yù)應(yīng)力索筋全部切斷，接頭安全由水力壓接產(chǎn)生的軸壓來保證。58本文檔共69頁；當(dāng)前第58頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分594.管段間采用柔性小接頭：待地基沉降基本穩(wěn)定以后，將大管節(jié)內(nèi)的預(yù)應(yīng)力索筋全部切斷。此時(shí)，管節(jié)適應(yīng)地基差異沉降的情況很好。22.5m/管段×8段=180m/管節(jié)大接頭大接頭預(yù)應(yīng)力索筋本文檔共69頁；當(dāng)前第59頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分5.上世紀(jì)80年代之前，早前修建的沉管隧道，因?yàn)槠鋾r(shí)還沒有“GINA止水帶”和“水力壓接法”工藝，所有當(dāng)時(shí)的管段接頭都普遍做成為“剛性接頭”；而由于它的水密性差，就必要將地基沉降降至最小，而相應(yīng)地都采用了剛性樁基。晚近三十年來，在出現(xiàn)“復(fù)合地基”和“水力壓接法”之后，管段柔性接頭已全面取代了剛性接頭，而復(fù)合地基（如上面所述的“擠密砂樁”地基處理）則取代了剛性長樁。60本文檔共69頁；當(dāng)前第60頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分6.

有如上述，此處由于回淤荷載太大，使管段間如仍沿用傳統(tǒng)的柔性接頭，將產(chǎn)生小接頭大量滲漏和剪切破壞。這就想到了能否保留部分預(yù)應(yīng)力索筋不再切斷，而永久性地留置在管段小接頭處通過，并貫通管節(jié)全長，這就形成了“半剛性管節(jié)”。現(xiàn)該法已在港珠澳深厚軟基地段獲設(shè)計(jì)采用。這在國外，尚只有荷蘭海音（Hein)沉管隧道一處先例。61本文檔共69頁；當(dāng)前第61頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分7.但如果管段接頭的剛性過大，則將使整個(gè)管節(jié)的剛性過大，而其沉降量則都將集中于管節(jié)大接頭一處，從而導(dǎo)致GINA止水帶預(yù)壓量（約16～20cm）耗盡而被拉開、相鄰管節(jié)間在大接頭處張角過大以及管節(jié)大接頭剪切鍵變形過大甚至破壞。最終將使大接頭滲漏，甚致突水、涌水，從而沉管內(nèi)浸水，而導(dǎo)致修復(fù)工作極其困難的風(fēng)險(xiǎn)。62本文檔共69頁；當(dāng)前第62頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分638.如設(shè)計(jì)的管段小接頭剛性過大，將導(dǎo)致整個(gè)管節(jié)的沉降變形向管節(jié)大接頭一處集中，致使GINA止水帶被拉開、接頭張角過大和剪切鍵變形位移大、甚至剪斷，產(chǎn)生接頭處突、涌水破壞。管段小接頭剛性過大后，將不能調(diào)節(jié)、均衡和適應(yīng)地基不均與沉降，導(dǎo)致管節(jié)大接頭變形過度而破壞。大接頭破壞大接頭破壞本文檔共69頁；當(dāng)前第63頁；編輯于星期二\17點(diǎn)9分六.按上述方法進(jìn)行接頭處治的情況下，預(yù)期還有可能將出現(xiàn)的問題：管段小接頭有不可預(yù)計(jì)的“拉開”，