沉管隧道施工過程

1、沉管隧道施工過程 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 2 第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工 沉管隧道施工 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 3 第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工 沉管隧道施工 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 4 第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工 v 4.1 概論 4.1.1 發(fā)展史 v 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 5 第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工 v 4.1.1 發(fā)展史 v 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 6 第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工 v4.1.1 發(fā)展史 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 7 第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工 v4.

2、1.2 方法實(shí)質(zhì) 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 8 第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 9 4.1.3、優(yōu)點(diǎn) 因在基槽中開挖較淺，基槽開挖和基礎(chǔ)處理因在基槽中開挖較淺，基槽開挖和基礎(chǔ)處理 的施工技術(shù)比較簡單的施工技術(shù)比較簡單 因沉管受到水的浮力，作用于地基的荷載較因沉管受到水的浮力，作用于地基的荷載較 小小 因管段采用先預(yù)制再浮運(yùn)沉放的施工工藝，因管段采用先預(yù)制再浮運(yùn)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(yīng)能力強(qiáng)工，且對潮差和水流速的適應(yīng)能力強(qiáng) 第第4章章 沉管隧道施工沉管

3、隧道施工 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 10 與埋深較大的盾構(gòu)隧道相比，沉管隧道路面標(biāo)高可與埋深較大的盾構(gòu)隧道相比，沉管隧道路面標(biāo)高可 抬高，與岸上道路隧道很容易銜接抬高，與岸上道路隧道很容易銜接 4.1.3、優(yōu)點(diǎn) 第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 11 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 12 第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 13 每節(jié)預(yù)制管段很長，一般約100m,而盾構(gòu)隧道預(yù) 制管片環(huán)寬僅為1m，因而沉管隧道接縫數(shù)量少 由于每節(jié)預(yù)制管段較長，一條沉管隧道只用幾 節(jié)預(yù)制管段就可完成，預(yù)制管段和基槽開挖可 同時進(jìn)行

4、，且預(yù)制管段不在隧址，施工干擾時 間短 4.1.3、優(yōu)點(diǎn) 第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 14 水底挖基槽土方量少，比地下挖土單價低，管 段預(yù)制與盾構(gòu)相比，所需費(fèi)用低。 沉管隧道施工時，預(yù)制和浮運(yùn)沉放管段等主要 工序大部分在水上進(jìn)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 4.1.3、優(yōu)點(diǎn) 第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 15 一個隧道橫斷面可同時容納48條車道。而 結(jié)構(gòu)尺寸不限。對盾構(gòu)受尺寸限制，一般只 能雙車道 4.1.3、優(yōu)點(diǎn) 第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工 沉管隧道施

5、工過程沉管隧道施工過程 16 4.1.4、沉管隧道類型 圓形 第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 17 v矩形矩形 第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 18 船臺型船臺型 第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 19 干塢型干塢型 第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 20 第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 21 浮船塢浮船塢 第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 22 干塢干塢 沉管隧

6、道施工過程沉管隧道施工過程 23 管段預(yù)制管段預(yù)制 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 24 防錨層施工防錨層施工 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 25 沉管隧道內(nèi)部沉管隧道內(nèi)部 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 26 4.2 沉管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 計(jì)算內(nèi)容 干舷浮力計(jì)算 抗浮安全系數(shù)計(jì)算 1 干舷：能保持管頂露出水面的管段外露高度， 對矩形截面管段，高度多為1015cm。 對矩形斷面，太小，制作困難； 太大，消除干舷下沉的壓載水容量太大 計(jì)算方法：按最大的砼容重，最大的砼體積和最 小的河水比重計(jì)算干舷 第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 27 K管段總重管段排水重

7、 K=1.051.10 管段沉放階段 K=1.21.5 管段使用階段 設(shè)計(jì)計(jì)算時，應(yīng)按最小的混凝土容重和體 積，最大的河水比重來計(jì)算各階段的抗浮 安全系數(shù)。 第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 28 v（一）、作用在沉管上的荷載（一）、作用在沉管上的荷載 v1 1 結(jié)構(gòu)自重結(jié)構(gòu)自重 管段重量：砼(23.724.1)+鋼筋(1.62.05) KN/m3 壓載混凝土重量：22.5KN/m3 路面鋪裝重量 第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工 v2 2 水壓力水壓力 主要荷載之一，分別計(jì)算高、低潮位和百年一 遇的特大洪水位的水壓力 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程

8、 29 v3 3 土壓力土壓力 主要荷載，但不一定是常荷載，表示河床底 面到管段頂面的土重。隧道剛建時，可能很 小，以后逐漸增加 v4 4 浮力浮力 浮力排水重 v5 5 施工荷載：封端墻、定位塔、出入洞、壓施工荷載：封端墻、定位塔、出入洞、壓 載水柜、索具、浮箱等重量。載水柜、索具、浮箱等重量。 v6 6 波浪力：在浮運(yùn)時發(fā)生波浪力：在浮運(yùn)時發(fā)生 v7 7 流水壓力：在浮運(yùn)時發(fā)生流水壓力：在浮運(yùn)時發(fā)生 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 30 v8 8 負(fù)摩阻力：管段橫向外側(cè)覆土沉降到管段的向下負(fù)摩阻力：管段橫向外側(cè)覆土沉降到管段的向下 摩擦力摩擦力 v9 9 車輛荷載：在道路隧道中，如果路面

9、鋪設(shè)在壓載車輛荷載：在道路隧道中，如果路面鋪設(shè)在壓載 混凝土層上面，則可略去車輛活載對管段的影響。混凝土層上面，則可略去車輛活載對管段的影響。 v10 10 地基反力地基反力 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 31 v偶然荷載：偶然荷載： 11 沉船荷載 12 投錨與拖錨荷載 13 車行隧管內(nèi)的爆炸力 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 32 二、作用在沉管上的荷載二、作用在沉管上的荷載 v 其他荷載：砼收縮、變溫影響、不均勻沉降、地其他荷載：砼收縮、變溫影響、不均勻沉降、地 震震 v （二）、結(jié)構(gòu)分析（二）、結(jié)構(gòu)分析 1 1 橫斷面結(jié)構(gòu)橫斷面結(jié)構(gòu) 在水底隧道沉管結(jié)構(gòu)中，常采用變截面或折線 形結(jié)

10、構(gòu)。即使在同一節(jié)管段（一般長度為100m 左右）中，因隧道縱坡和河底標(biāo)高的變化，各 處斷面所受水、土壓力也不同（特別在接近岸 邊時），因此一般不能只以一個橫斷面的結(jié)構(gòu) 分析來進(jìn)行整節(jié)管段的分析計(jì)算。工作量大， 常采用電算的方式進(jìn)行?？刹捎靡话愕钠矫鏃U 系結(jié)構(gòu)分析的通用程序進(jìn)行計(jì)算。 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 33 2 縱向結(jié)構(gòu) 施工階段的沉管縱向受力分析，主要是計(jì)算 浮運(yùn)，沉設(shè)時的施工荷載、波浪力所引起的 內(nèi)力。使用階段的沉管縱向受力分析，一般 按彈性地基梁理論進(jìn)行計(jì)算。 3 配筋 因抗剪的需要，沉管應(yīng)采用較高標(biāo)號的混 凝土，一般采用28天強(qiáng)度為300 450kg/cm2 混凝土。 由

11、于沉管結(jié)構(gòu)不容許出現(xiàn)任何通透性的裂縫； 非通透性的裂縫開展的寬度應(yīng)控制在0.15 0.2mm以下。因此不宜采用級及級以上的 鋼筋。 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 34 4.3 管段制作 一、臨時干塢：一、臨時干塢： 位置應(yīng)選擇距隧址較近，地質(zhì)條件較好，便于 浮運(yùn)的地方 （一）干塢規(guī)模： 根據(jù)工程規(guī)模、管段長寬尺寸和管段數(shù)量， 結(jié)合塢址的地形、地質(zhì)條件、工期、土地使 用費(fèi)和施工設(shè)備綜合考慮。 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 35 在干塢內(nèi)一次完成所有管段的制作，它只需 放一次水進(jìn)干塢，干塢不需要閘門，施工簡便， 干塢僅用土圍堰或鋼板圍堰作塢首。管段出塢 時，拆除塢首圍堰便可將管段浮運(yùn)出塢。

12、規(guī)模 大，占地多，適用于：工程量較小，管段數(shù)量 少，土地價格低和塢址地質(zhì)條件較差的工程。 4.3 管段制作 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 36 分批預(yù)制管段是在干塢內(nèi)分批制作管段，每批管 段預(yù)制完成，就放一次水進(jìn)塢，使之浮運(yùn)出塢，干 塢的塢門需開啟多次，這種干塢規(guī)模小，占地少， 造價低，重復(fù)使用率高，而且有利于與其它施工程 序配合縮短工期。但這種方式也有不少缺點(diǎn)： 若不采用啟閉式塢門（閘門），則每次修復(fù)塢 門難度大。若采用閘門式塢門，造價又高。 先批出塢后沉放的管段，至少有一端擱置在基 槽中的臨時支座上，需待幾個月時間才能與后批管 段相接，這樣不利于先沉放管段的穩(wěn)定，其安全難 于保證。 原

13、已開挖的基槽，在后批管段出塢時己有回 淤，且難于清除，將影響后批管段基礎(chǔ)的質(zhì)量。 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 37 重復(fù)使用干塢，反復(fù)灌水、排水，抽水時難以保證干 塢邊坡的穩(wěn)定性。 重復(fù)使用干塢還會造成難以徹底清除塢底墊層上的淤 泥，必然影響塢底的透水性，削弱塢底防排水能力與 承載力，從而影響再次預(yù)制管段的質(zhì)量，對管段上浮 也不利，甚至造成吸附現(xiàn)象而使管段平衡失控。 分批預(yù)制管段會增加塢底施工設(shè)備的拆遷和再組裝工 作，使臨時工程費(fèi)用增加。 后批管段浮運(yùn)時，可能需要再次對臨時航道進(jìn)行疏浚 工作。 為克服上述缺點(diǎn)，在丹麥至瑞典跨海聯(lián)絡(luò)線的厄勒海峽 水底沉管隧道的分批預(yù)制管段干塢中采用了兩級干

14、塢 的型式，即干塢由淺水槽和深水槽組成。采用船閘的 方式逐段發(fā)送管段單元。 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 38 （二）干塢的構(gòu)造 干塢一般由塢墻、塢底、塢首及塢門、排水系 統(tǒng)、車道組成 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 39 干塢的深度應(yīng)保證管段在制成后能順利地進(jìn)行安 裝工作并浮運(yùn)出塢，要求塢室深度能使管段在低水 位時露出水面，高水位時有足夠的水深以安設(shè)浮箱， 中水位時能自由浮升。此外為確保安全管段在浮起 時，底部的富余深度為1m。 v 管段制作：注意所設(shè)置施工縫和變形縫并密封管段制作：注意所設(shè)置施工縫和變形縫并密封 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 40 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程

15、 41 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 42 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 43 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 44 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 45 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 46 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 47 （二）管段預(yù)制（二）管段預(yù)制 一）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)一）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 保證浮運(yùn)時有規(guī)定的干舷高度 由于矩形管在浮運(yùn)時的干舷高度僅為10 15cm， 占管段全高的1.2 2%，確保管段的容重變化 控制在既不使管段出現(xiàn)下沉，也不使管段上浮 過多。 制定嚴(yán)密的接縫防滲漏措施 管段的縫隙主要有縱向施工縫和豎向變形縫。 （1） 縱向施工縫 縱向施工縫由于混凝土底

16、板和上部管段的不同時 澆注產(chǎn)生，主要由于水泥的水化熱作用而引起 的。防止措施應(yīng)從防止混凝土的開裂出發(fā)。包 括合理組成混凝土，降低溫差等。 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 48 2）變形縫）變形縫 在垂直于隧道軸線方向設(shè)置，把每一管段分割 成若干節(jié)段，每一段節(jié)段的長度一般在15 20m。用于較長的混凝土管段（節(jié)）單元連 接和抵抗差異沉降和由溫差所造成的變形。 接縫應(yīng)設(shè)在混凝土結(jié)構(gòu)的中斷處。 變形縫的構(gòu)造應(yīng)滿足三個主要要求：能適應(yīng)一 定幅度的線變形和角變形；施工階段能傳遞 彎矩，使用階段能傳遞剪力；變形前后均能 防水。 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 49 2）變形縫）變形縫 沉管隧道施工過程

17、沉管隧道施工過程 50 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 51 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 52 4.4 水底浚挖 v用改裝后的挖泥船，沉管基槽斷面用改裝后的挖泥船，沉管基槽斷面 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 53 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 54 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 55 4.5 管段沉設(shè)與水下聯(lián)接 v一、沉設(shè)方法一、沉設(shè)方法 管段浮運(yùn)：已完成的管段自干塢向預(yù)定沉放位 置的運(yùn)輸 塢內(nèi)浮起出塢系泊等待托運(yùn)至隧址 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 56 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 57 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 58 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程

18、59 v二、沉設(shè)作業(yè)二、沉設(shè)作業(yè) （一）沉設(shè)準(zhǔn)備 完成溝槽清淤 水上管制 （二）管段的沉設(shè)方法有許多種，歸納起來有： 拉沉法 組）扛沉法船組（或浮箱 （水上作業(yè)臺） 浮箱（或浮筒） 起重船 吊沉法 沉設(shè)方法 SEP 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 60 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 61 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 62 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 63 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 64 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 65 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 66 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 67 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 68 自升式海上作業(yè)平臺 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 69 沉管隧道施工過程沉管隧道施工過程 70 （三）管段下沉：管段下沉的全過程，一般需 要24小時，沉設(shè)周期多為每月一段 初步下沉 灌注壓載水（至下沉力的（至下沉力的5050）位置校正灌 注壓載水（下沉力值的（下沉力值的100100）距管