沉管隧道設(shè)計(jì)講義

沉管隧道設(shè)計(jì)

（DesignofImmersedTubeTunnel）內(nèi)容(Content)何為沉管施工法？沉管隧道類型發(fā)展歷史沉管隧道優(yōu)點(diǎn)沉管隧道適應(yīng)條件典型沉管隧道布置設(shè)計(jì)內(nèi)容施工步序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)防水設(shè)計(jì)何為沉管施工法？把預(yù)制好的鋼管或混凝土管段，一段段浮運(yùn)并沉放在水中事先開挖好的溝槽中，在水中拼裝連成一體，形成沉管隧道沉管隧道類型分類標(biāo)準(zhǔn)用途斷面形狀材料隧道種類（1）鐵路隧道（2）道路隧道（3）人行隧道（4）水工隧道等（1）圓形（2）八角形（3）矩形等（1）鋼材（2）鋼筋混凝土發(fā)展歷史第一條沉管隧道：美國波士頓的雪莉排水管隧洞于1894年建成，直徑2.6米，長96米，由6節(jié)鋼殼圓管加磚砌的管段連接而成(第一代沉管隧道)第一條沉管鐵路隧道：美國底特律河的鐵路隧道于1910年建成，水下段由10節(jié)長80米的鋼殼圓管管段組成(第一代沉管隧道)第一條沉管道路隧道&第一條鋼筋混凝土沉管隧道：美國加利福尼亞州的奧克蘭與阿拉梅達(dá)之間的波西隧道，于1928年建成,水下段長744米，使用12節(jié)62米長的鋼筋混凝土圓形管段，其外徑為11.3米(第一代沉管隧道)第一條矩形斷面沉管隧道：荷蘭的馬斯河道路隧道于1941年建成，管段用鋼筋混凝土制成矩形結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)4車道并附設(shè)自行車和人行的專用通道，管段斷面為24.8×8.4米,外面用鋼板防水(第二代沉管隧道)50年代以后，由于水下連接技術(shù)的突破──采用水力壓接法，并應(yīng)用橡膠墊圈作止水接頭，沉管法被廣泛采用，并隨之較快地發(fā)展。之后在世界上很多國家與地區(qū)如丹麥、荷蘭、日本、中國香港、中國臺灣等建成了很多沉管隧道(第三代沉管隧道)中國于1993年建成第一條沉管隧道廣州珠江沉埋隧道，之后相繼建成了寧波甬江隧道、常洪隧道、上海外環(huán)隧道等

沉管隧道優(yōu)點(diǎn)采用沉管法施工的水下隧道，比用盾構(gòu)法施工具有較多優(yōu)點(diǎn),主要有：(1)容易保證隧道施工質(zhì)量。因管段為預(yù)制，混凝土施工質(zhì)量高，易于做好防水措施；管段較長,接縫很少,漏水概率大為減少(2)工程造價較低。因水下挖土單價比河底下挖土低；管段的整體制作,浮運(yùn)費(fèi)用比制造、運(yùn)送大量的管片低得多;又因接縫少而使隧道每米單價降低；再因隧道頂部覆蓋層厚度可以很小，隧道長度可縮短很多，工程總價大為降低(3)在隧道現(xiàn)場的施工期短。因預(yù)制管段等大量工作均不在現(xiàn)場進(jìn)行(4)操作條件好、施工安全。因除極少量水下作業(yè)外，基本上無地下作業(yè)，更不用氣壓作業(yè)(5)斷面形狀、大小可自由選擇，斷面空間可充分利用。大型的矩形斷面的管段可容納4～8車道，而盾構(gòu)法施工的圓形斷面利用率不高，且只能設(shè)雙車道(6)容易與周邊道路和立交相連接。因沉管隧道埋深淺，要求更短的進(jìn)（出）口段長度沉管隧道適應(yīng)條件適合于沉管法施工的主要條件：水道河床穩(wěn)定--便于順利開挖溝槽，減少土方量水流不能過急--便于管段浮運(yùn)、定位和沉放

典型格沉管典隧道桿布置設(shè)計(jì)青內(nèi)容工程嫁總體繼及線濃路設(shè)坊計(jì)隧道廳結(jié)構(gòu)仇設(shè)計(jì)施工鳥步序穩(wěn)設(shè)計(jì)防水匹設(shè)計(jì)通風(fēng)酬設(shè)計(jì)給排躲水、奮消防榮設(shè)計(jì)照明綢設(shè)計(jì)供電衫設(shè)計(jì)交通頓設(shè)施策設(shè)計(jì)內(nèi)裝設(shè)設(shè)計(jì)監(jiān)控固系統(tǒng)啞設(shè)計(jì)抗災(zāi)城、防劍災(zāi)設(shè)柜計(jì)施工念步序沉管肥隧道裙施工竭大致菠包括停以下浙八個壇步驟翅：第一李步：欄干塢判開挖尤（用皮于制候作預(yù)朱制管牧段）第二嚷步：闊預(yù)制艦管段所制作第三箱步：短干塢評進(jìn)水辱，打攀開塢呢門施工職步序第四逮步：辰沉放駐基槽賠開挖返及清強(qiáng)淤第五壇步：鵝將預(yù)島制管信段浮浸運(yùn)至敗基槽畝指定丟位置第六本步：倦管段塵沉放怠及接育頭安鄰裝施工銳步序第七高步：跡基礎(chǔ)索處理第八編步：你基槽膚回填小覆蓋結(jié)構(gòu)藍(lán)設(shè)計(jì)沉管憲隧道蹈結(jié)構(gòu)裝設(shè)計(jì)飾包括耀：(1也)管段播結(jié)構(gòu)童設(shè)計(jì)(2庭)管段竟浮力傳設(shè)計(jì)(3角)附屬眨結(jié)構(gòu)行設(shè)計(jì)(4票)管段拼基礎(chǔ)擴(kuò)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)擦設(shè)計(jì)(1愧)管段晃結(jié)構(gòu)塘設(shè)計(jì)A)包括宗設(shè)計(jì)鍬結(jié)構(gòu)竿橫斷彼面、鼻端鋼欣殼、車管段揉接頭意等B)荷載偽：結(jié)脾構(gòu)自雷重、殿設(shè)備紹荷載志、土鼻壓力戲、水饑壓力都、基最礎(chǔ)抗綿力、捎混凝總土收絹縮、份地基纏沉降后、車少輛荷貢載、膽溫度攜荷載戀、施染工荷朗載、元爆炸粥荷載貢、沉然船荷檔載、否地震傍力等烈。C)計(jì)算托模型窗：結(jié)構(gòu)蜓設(shè)計(jì)D)荷載趕組合管段羽橫向租靜力崇計(jì)算肯工況工況號工況描述荷載1施工階段管段預(yù)制階段自重、施工荷載2管段浮運(yùn)階段自重、施工荷載、水壓力3管段沉放階段自重、施工荷載、水壓力、基礎(chǔ)抗力4運(yùn)營階段考慮永久荷載自重、設(shè)備荷載、水土壓力、基礎(chǔ)抗力、混凝土收縮5考慮車輛荷載工況4荷載+車輛荷載（細(xì)分：考慮中孔滿載、邊孔滿載和全部滿載情況）6考慮溫度荷載工況4荷載+溫度荷載（溫升與溫降）7考慮車輛與溫度荷載工況5荷載+溫度荷載（溫升與溫降）8特殊工況考慮爆炸荷載工況5荷載或工況6荷載+爆炸荷載9考慮沉船荷載工況5荷載或工況6荷載+沉船荷載10考慮地震荷載工況4荷載+地震荷載結(jié)構(gòu)嚷設(shè)計(jì)管段獄縱向或靜力收計(jì)算翻工況工況號工況描述荷載1施工階段管段浮運(yùn)階段自重、施工荷載、水壓力2管段臨時支撐階段自重（含壓重）、施工荷載、水壓力、支撐力3運(yùn)營階段考慮永久荷載自重、設(shè)備荷載、水土壓力、基礎(chǔ)抗力、混凝土收縮4考慮車輛荷載工況3荷載+車輛荷載5考慮地基不均勻自重、設(shè)備荷載、水土壓力、混凝土收縮、不均勻基礎(chǔ)抗力6考慮沉船荷載工況4荷載+沉船荷載結(jié)構(gòu)虎設(shè)計(jì)(2抵)管段壺浮力慌設(shè)計(jì)浮運(yùn)交階段隊(duì)管段預(yù)干舷的高度些設(shè)計(jì)為保僚持穩(wěn)脆定，綿管段京在浮也（拖徹）運(yùn)狡階段尼必須發(fā)露頂狀，設(shè)海計(jì)干順舷高累度一跨般為10語~1鬧5c祖m計(jì)算生干舷停高度西時，灰需考俗慮制掛作誤故差、瘡結(jié)構(gòu)堆含鋼糾量、走水密尼度等添的影廳響沉放違后管狹段抗桐浮設(shè)他計(jì)工況走一：握未回留填覆濁蓋時痕管段購的抗萍浮安綁全系逐數(shù)工況魄二：散考慮脾回填仆覆蓋竟時管茅段的淹抗浮倚安全徐系數(shù)結(jié)構(gòu)孟設(shè)計(jì)(3勺)附屬別結(jié)構(gòu)糠設(shè)計(jì)包括冷設(shè)計(jì)盯端封宣門、者壓艙籍水箱尿、剪么切鍵排、鼻辱托、誦臨時芒支撐慘、管帝頂設(shè)逗施等客。端封常門：退密封岡管段宴的臨括時性路結(jié)構(gòu)雁，由椅鋼梁乓、混械凝土竿板和賊預(yù)埋肉枕梁嬌構(gòu)成疑，整嫌扇封超門按毫梁板驚體系持設(shè)計(jì)授（簡悠支梁+等跨租連續(xù)擦板）尖，考粥慮水雁壓力妄及因期四點(diǎn)淹支撐閥和管河段對釀接時隸應(yīng)力疏集中沒的影石響壓艙矮水箱灰：在非管段乞起浮叉、拖燥運(yùn)、蓮沉放役階段疏調(diào)整廢管段項(xiàng)平衡凡和提歲供必物要的夠負(fù)浮井力。柱水箱勒容量瓶（或宵個數(shù)牙）須斗滿足早沉放映就位積后管船段抗閉浮安榜全系藥數(shù)大午于規(guī)都定值鋸（如1.藝04木)結(jié)構(gòu)早設(shè)計(jì)剪切糕鍵與梳鼻托騾：包掀括垂戰(zhàn)直剪怖切鍵床與水怨平剪呀切鍵廈。根懼據(jù)管到段不響均勻店沉降課時產(chǎn)與生的重垂直認(rèn)剪切叫力設(shè)李計(jì)垂捷直剪穴切鍵霸，根瘋據(jù)由夠地震栽所引巴起的蟻水平番剪切柏力設(shè)脂計(jì)水紛平剪粱切鍵驕。水紹平剪拾切鍵永在拆騙除壓驅(qū)艙水便箱之圖后安媽裝，撕上垂天直剪飽切鍵減（鼻續(xù)托）例在管注段預(yù)驕制時述制作慈，下胸垂直催剪切本鍵須跨待管梯段沉姑放對題接之滿后方昆可施跌工臨時壯支撐略：管摩段沉系放時愁，一緊段支孤?lián)卧趷罕峭须x上，蹲另一濱段用惰千斤尤頂支乳撐于精臨時表支撐眨（鋼滑管樁叼、墊牲塊等奏）。設(shè)臨時攤支撐注須提山供滿野足設(shè)茫計(jì)要撞求的鋒承載逐力和袋負(fù)浮借力管頂秀設(shè)施吵：包哥括吊布點(diǎn)、屆人孔罪、定擋位塔每、拉倦合裝邁置等植。結(jié)構(gòu)渡設(shè)計(jì)(4叛)管段很基礎(chǔ)矛處理目的償：使欺管段鳥溝槽縮慧底面猴平整由于渴浮力貢的存熊在，回沉管辦隧道棒對基惡礎(chǔ)承纏載力全要求什不高痛，但萄由于胃開挖拘后的爪基槽嶄非常聽不平柿整，糊如不絹處理鋸，會坦產(chǎn)生館導(dǎo)致浮結(jié)構(gòu)桃破壞定的不勾均勻參沉降處理巖方法燃：灌鍵砂法光、噴紋砂法旗等技術(shù)謹(jǐn)標(biāo)準(zhǔn)碰：灌王砂基容礎(chǔ)壓吹縮量骨和抗示壓強(qiáng)底度防水蚊設(shè)計(jì)包括槐管段咽結(jié)構(gòu)幻玉自身繭防水絨與管扎段接使頭密棗封防殖水，液本培母訓(xùn)僅帥簡單皆介紹旗管段糕接頭浪密封玻防水雙止估水帶貼防水區(qū)：GI潤NA和OM孟EG急A為何昆采用是雙止餅水帶窩？防水計(jì)雙重史保障哈，無援需擔(dān)恩心滲丹漏水GI申NA止水毀帶與務(wù)鋼端枝殼結(jié)懸合不酷緊密魚（地慘震或隸基礎(chǔ)冠不均派勻沉叢降造色成）錢時，OM狗EG侄A承擔(dān)箭防水餓任務(wù)可拆寬卸、僵修復(fù)窄、更抽換OM喂EG豈A止水種帶防水宵設(shè)計(jì)施工激順序憂及作下用機(jī)陣?yán)鞧I扯NA止水們帶固潤定方螞式：均卡箍曠式管段水連接丙方法絮：水云力壓窩接法→用拉合犬千斤年頂將淋剛沉磨放的殺管段村拉向鳴前一排節(jié)管暢段，嘩使膠貞墊的薯尖肋時略