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 管段的沉放與連接 8.4 基礎處理及回填,.,8.1 概述,一、基本概念 沉管隧道：按照隧道的設計形狀和尺寸，先在遂 址以外的干塢中或船臺上預制隧道管段，并在兩 端用臨時封墻封閉，然后舾裝好托運、定位、沉 放等設備，將其托運至遂址位置，沉放到江河中 預先浚挖好的溝槽中，并連接起來，最后充填基 礎和回填砂石將管段埋入原河床中。,.,8.1 概述,二、沉管的基本結(jié)構(gòu) 1、整體結(jié)構(gòu):由基槽、基礎、管段、覆蓋層等組成，整體坐落于河海水底，如圖所示,.,8.1 概述,二、沉管的基本結(jié)構(gòu),.,2、管段斷面結(jié)構(gòu),8.1 概述,.,鋼殼混凝土

2、管段 （單層、雙層） 鋼筋混凝土管段 （常用） 鋼筋混凝土管段的優(yōu)缺點 優(yōu)點： （1）隧道橫斷面空間利用率高，建造多車道隧道時優(yōu)勢顯著； （2）車道路面最低點的高程較高，隧道的全長相應較短，所需浚挖的土方量較少； （3）不用鋼殼防水，節(jié)約大量鋼材； （4）利用管段自身防水的性能，能做到隧道內(nèi)無滲漏水。 缺點： （1）需修建臨時干塢，征地搬遷及施工費用高； （2）制作管段時，對混凝土施工要求嚴格，保證干舷和抗浮安全系數(shù)； （3）須另加混凝土防水措施。,8.1 概述,.,三、沉管法的優(yōu)點 （1）對地質(zhì)水文條件的適應性強，施工方法簡單； （2）施工工期短，對航運干擾小，施工質(zhì)量容易保證； （3）工程

3、造價低； （4）有利于多車道和大斷面布置； （5）接頭少、密實度高、隧道防滲效果好； （6）具有很強的抵抗戰(zhàn)爭破壞和抗自然災害的能力。,8.1 概述,.,四、主要施工工藝流程 修建臨時干塢預制管段基槽浚挖、臨時支座設置沉放與連接基礎處理回填覆蓋內(nèi)部安裝于裝修竣工。,8.1 概述,施工過程示意視頻,.,五、適用范圍 因其埋深小、工期短、對地基承載力無特殊要 求，特別適用于軟弱地層。 與城市總體規(guī)劃要求的兩岸交通疏解方案相協(xié)調(diào)； 具有較為合適的河海航道、水文及河床條件。 施工條件是否滿足要求。,8.1 概述,.,六、技術發(fā)展簡介 最早起源于英國倫敦泰晤士河（1810） 1894建成美國波士頓第一條

4、城市排水隧道； 1910底特律水底鐵路隧道的建成，標志沉管法修建水底 隧道技術的成熟； 加拿大、美國、日本 國內(nèi)：1972年香港修建第一條跨港沉管隧道； 1984臺灣高雄海底隧道； 1994年珠江沉管隧道；96年寧波甬江沉管隧道。 21世紀，常洪、杭州灣、上海外環(huán)沉管隧道相繼建成。,8.1 概述,.,8.2 管段制作,一、干塢 干塢是塢底低于水面的水池式建筑物，是修建矩形 沉管隧道的必需場所。通常是在遂址附近開挖一塊低洼 場地用于預制隧道管段，屬于臨時工程。 1.干塢形式 固定干塢（3千萬-4千萬）：洼地，船廠的船臺 移動干塢：半潛駁（大型輪船） 2、干塢位置 遂址設計軸線上，僅一個工程使用；

5、 隧道設計軸線之外，有利于多個工程同時使用,.,固定干塢選擇原則： 離遂址較近，附近航道具備浮運條件，以便 管節(jié)浮運和縮短運距； 附近應有可浮存若干節(jié)預制好的管節(jié)的水域； 地質(zhì)條件，場地土具備一定的承載能力； 交通運輸方便，有良好的外部輸運條件； 征地拆遷費用低，可重復利用。,8.2 管段制作,.,8.2 管段制作,3、干塢規(guī)模 大型干塢；小型干塢 干塢的平面形狀 干塢的深度 4、構(gòu)造 邊坡，塢底，塢首 干舷：管節(jié)浮起時露出水面的高度。,.,二、管段制作 管段制作對混凝土要求很嚴格，要保證干舷 （10-15cm），和抗浮安全系數(shù)以及防水要求。 1.鋼筋混凝土矩形管段制作 與一般土建鋼筋混凝土結(jié)

6、構(gòu)基本相同，應注意： 混凝土的防水性及抗?jié)B性要求高； 混凝土的重度控制嚴格； 均質(zhì)性要求； 施工縫及變形縫的處理要慎重。,8.2 管段制作,.,2.管段的水密性控制 （1）外防水（剛性、柔性）； （2）結(jié)構(gòu)自身防水； （3）接縫防水。 3.封墻 管段在浮運前，在兩端離端面50-100cm 處，設封墻，以便使管段能在水中浮起。材料可 用木材、鋼材或鋼筋混凝土。封墻上需設排水閥 、進氣閥及出入人孔。,8.2 管段制作,.,4.壓載設施 水箱的容量取決于管段干舷的大小、下沉力的 大小、管段基礎處理時抗浮所需的壓重。 5.檢漏與干舷調(diào)整 一般在干塢灌水之前，先往壓載水箱里灌壓載 水，然后向干塢灌水，2

7、4-48小時后，進入管段內(nèi) 對管壁進行檢漏，如有滲漏及時修補；同時進行干 舷調(diào)整，通過調(diào)整壓載水的重量，使干舷達到設計 要求。,8.2 管段制作,.,8.3 管段的沉放與連接,一、基槽浚挖 基槽橫斷面設計，主要由底寬、深度和邊坡坡度。底寬 一般比管段底寬4-10m，邊坡穩(wěn)定性與土層物理力學性質(zhì) 相關。 縱斷面：形狀基本上與沉管段的隧道縱斷面一致。 浚挖方式：一般分層，分段進行。 浚挖設備：鏈斗式挖泥船、絞吸式挖泥船、抓斗挖泥船等。,.,二、管段沉放與連接 管段出塢 預制完備，安裝了全部浮運、沉放、水下對接的附屬 設備后，向干塢內(nèi)灌水使預制管段逐漸浮起，到干塢內(nèi) 外水位平衡為止，打開塢門或破塢堤

8、，由布置在塢定的 絞車將管段逐節(jié)牽引出塢。 管段浮運：將管段從干塢托運到沉放位置的過程叫浮運。 可采用拖輪拖運或岸上絞車托運。托運到沉放位置后， 要轉(zhuǎn)向或平移，對準隧道中線待沉。 管段就位 管段沉放：吊沉法、拉沉法,8.3 管段的沉放與連接,.,吊沉法又分為： （1）起重船吊沉法 用2-4艘1000-2000KN起重船，提著預埋在管段上的3-4個 吊點，逐漸將管段沉放至基槽中的規(guī)定位置。多用于鋼 殼型、規(guī)模較小隧道。 （2）浮箱吊沉法 4只1000-1500KN的方形浮箱。位于管段頂板上方，分前 后2組，每組以鋼桁架聯(lián)系，并以四根錨索定位，管段本 身另用6根錨索定位，浮箱通過吊索和管段起吊點連

9、在一 起。起吊提升機和浮箱定位提升機均安放在浮箱頂部， 吊索起吊力要作用在各浮箱中心。適用小型沉管。 改裝后，用前后2只大浮箱，適用于大型沉管，目前應用 廣泛。,8.3 管段的沉放與連接,.,（3）四駁扛吊法 4艘方駁，左右兩艘之間架設型鋼或鋼板梁組 成的“扛棒”，來承受吊索的吊力。前后兩組方駁 可用鋼桁架聯(lián)系，構(gòu)成一個船組。駁船組及管段 分別用錨索定位。由于四艘方駁承擔下沉力，每 艘只需要1000-2000KN的小方駁就足夠了。 （4）雙駁扛吊法,8.3 管段的沉放與連接,.,（5）騎吊法 將管段插入水上作業(yè)平臺下，使平臺“騎”在管 段上，將其慢慢吊放下沉。水上作業(yè)平臺實際上 是個矩形鋼浮箱

10、。 目前最常用的是浮箱吊沉法和雙駁扛吊法；最 主要的大型工具，四艘方型浮箱或小型方駁，噸 位1000-1500KN。主要起重設備是6-14臺定位卷 揚機和3-4臺起吊卷揚機。,8.3 管段的沉放與連接,.,管段下沉 初次下沉：先灌注壓載水至沉力達到規(guī)定值的50%，進 行位置校正，然后再注水使下沉力達到設計值的100%， 下沉速度：400-500mm /min，直到離管底設計高程4- 5m為止。 靠攏下沉：先將管段向前一節(jié)已沉管段的方向平移，至 距2m左右處，將管段下沉到管底設計高程0.5-1m左 右，并校正管位。 著地下沉：將管段前移至前節(jié)已沉管段約500mm處， 校正后開始著地下沉。最后1m

11、的下沉，速度要放慢，并 隨沉隨測。,8.3 管段的沉放與連接,.,三、管段連接 1.水力壓接法（水下連接） 基本原理：利用作用在管段后端的端面上的巨大壓力， 使安裝在管段前端端面周邊上的一圈橡膠墊環(huán)發(fā)生壓縮變 形，構(gòu)成一個水密性良好，且相當可靠的管段接頭。 水力壓接接頭膠墊 主要工序：對位，拉合，壓接、拆除端封墻。 2.管段的內(nèi)部連接（永久性連接） 管段接頭：剛性，柔性 最常用的“先柔后剛”,8.3 管段的沉放與連接,.,8.4 基礎處理及回填,基礎處理 一、先鋪法 也叫刮鋪法，分為刮砂法和刮石法。基本工序：在浚 挖溝槽時，向下超挖600-800mm；在槽底兩端打兩排短 樁，安設導軌以控制高程向溝底投放鋪墊材料，粗砂或 碎石，鋪墊寬度比沉管底加寬1.5-2.0m，長度取一節(jié)管節(jié) 的長度。 安導軌所規(guī)定的厚度，高程以及坡度，用鋼犁或刮平 機刮平。為使沉管底面和墊層密貼，可在沉沒完畢后， 加一“壓密”工序。,.,8.4 基礎處理