預(yù)制管段沉放法

1、沉管法是預(yù)制管段沉放法的簡(jiǎn)稱（2010-06-19 17:24:49）沉管法是預(yù)制管段沉放法的簡(jiǎn)稱，是在水底建筑隧道的一種施工方法。其施工順序是先在船臺(tái)上或干塢中制作隧道管段（用鋼板和混凝土或鋼筋混凝土），管段兩 端用臨時(shí)封墻密封后滑移下水（或在塢內(nèi)放水），使其浮在水中，再拖運(yùn)到隧道設(shè)計(jì) 位置。定位后，向管段內(nèi)加載，使其下沉至預(yù)先挖好的水底溝槽內(nèi)。管段逐節(jié)沉放，并用水力壓接法將相鄰管段連接。最后拆除封墻，使各節(jié)管段連通成為整體的隧道。 在其頂部和外側(cè)用塊石覆蓋，以保安全。*7I' y m 水底隧道的水下段，采用沉管法施工具有較多的優(yōu)點(diǎn)。50年代起，由于水下連接等關(guān)鍵性技術(shù)的突破而普遍采

2、用，現(xiàn)已成為水底隧道的主要施工方法。用這種方法 建成的隧道稱為沉管隧道。4Jy I/牛W 口 尸歷史與發(fā)展：19世紀(jì)末已用于排水管道工程。第一條用沉管法施工成 功的是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)鋼殼加磚砌的管段連接而成。20世紀(jì)初葉，開始用于交通 隧道,1910年美國建成了第一條底特律河鐵路隧道， 水下段由10節(jié)長80 米的鋼殼管段組成。至1927年，德國于柏林建成了一條總長為 120米 的水底人行隧道。采用沉管法修建的第一條水底道路隧道為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，建成于1928年，水下段長 744米，使用12節(jié)62米長

3、的管段。它是鋼筋混凝土圓形結(jié)構(gòu)，其外徑為11.3米。該隧道采用圓形的雙車道斷面等許多重要特點(diǎn)，成了美國后 來用沉管法的楷模。但從1930年建造的底特律一溫莎隧道起又采用了 鋼殼制作的管段，而將其橫斷面的外形改為八角形。IUI.7蠱舊1沉管法修建水底隧道一個(gè)明顯的進(jìn)步，是1941年在荷蘭建成的馬斯 河道路隧道。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，并用混 凝土作防銹保護(hù)層。因管段寬度大而創(chuàng)造了噴砂作墊層的基礎(chǔ)處理方法。在歐洲由于向多車道斷面發(fā)展，都采用這種矩形的鋼筋混凝土管段，為 第二代沉管隧道奠定了基礎(chǔ)。

4、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。60年代后期，又出現(xiàn)了不設(shè)通風(fēng)道，又無通風(fēng)機(jī)房的第 三代沉管隧道。由于管段斷面相應(yīng)縮小，有利于提高沉管法的施工效益。丹麥于1969年建成的利姆水道隧道，即為這一型式應(yīng)用的第一例。沉 管法也應(yīng)用于建設(shè)地下鐵道隧道。1960年開始施工的荷蘭鹿特丹市地下 鐵道隧道工程即為一例。-Il事i*£沉管法優(yōu)點(diǎn)：采用沉管法施工的水下段隧道,比用盾構(gòu)法施工具有較多優(yōu)點(diǎn)。主要有：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，漏水機(jī)會(huì)大為減少

5、,而且采用水力壓接法可以實(shí)現(xiàn)接縫不漏水。工程造價(jià)較低。因水下挖 土單價(jià)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(jià)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(jià)大為降低。在隧道現(xiàn) 場(chǎng)的施工期短。因預(yù)制管段（包括修筑臨時(shí)干塢）等大量工作均不在現(xiàn) 場(chǎng)進(jìn)行。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)。 適用水深范圍較大。因大多作業(yè)在水上 操作，水下作業(yè)極少，故幾乎不受水深限制，如以潛水作業(yè)實(shí)用深度范 圍，則可達(dá)70米。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

6、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。4適合于沉管法施工的主要條件是：水道河床穩(wěn)定和水流并不過急。L *.宀P2叫E前者不僅便于順利開挖溝槽，并能減少土方量；后者便于管段浮運(yùn)、定 位和沉放。Jfl%I : W Jl'J/ 管段制作：按管段制作方式可分為船臺(tái)上制作和干塢中制作兩大類型：船臺(tái)型管段制作。是利用船廠的船臺(tái)，先預(yù)制鋼殼，將其沿滑道滑移下水后，在浮起的鋼殼內(nèi) 灌筑混凝土。該類管段的橫斷面一般為圓形、八角形和花籃形。由于管段內(nèi)輪廓為 圓形，在車輛限界以外的上下方空間雖可利用為送、排風(fēng)道，但車道高程相應(yīng)壓低， 致使隧道深度增加，因此溝槽深度和隧道長度均相應(yīng)增大；又

7、因其內(nèi)徑受限制而只 能設(shè)置雙車道的路面，亦即限制了同一隧道的通行能力；同時(shí)耗鋼量大，管段造價(jià) 高，而且鋼殼焊接質(zhì)量及其防銹尚未能完善解決，因此只是早期在美國應(yīng)用較多。干 塢型管段制作。是在臨時(shí)的干塢中制成鋼筋混凝土管段，向干塢內(nèi)放水后，將其浮運(yùn)到 隧址沉放。其斷面大多為矩形，不存在圓形斷面的缺點(diǎn)；不用鋼殼，可節(jié)省大量鋼 材。但在制作管段時(shí)，對(duì)混凝土施工工藝須采取嚴(yán)格措施，以滿足其均質(zhì)性和水密 性特別高的要求，并保證必需的干舷（管段頂部浮出水面的高度）和抗浮安全系數(shù)。 這類管段較船臺(tái)型管段的造價(jià)經(jīng)濟(jì)，自50年代以來，在歐洲已成為最常用的制作方式。荷蘭鹿特丹馬斯河水底隧道為用干塢制作管段的最早一例

8、。管段沉放管段沉放：浮箱吊沉法是比較新的一種管段沉放法。通常在管段上方放4只方形浮箱，用吊索直接將管段系吊，浮箱分成前后兩組，每組兩只浮箱用鋼桁架聯(lián)成整體 并用錨索將各組浮箱定位，在浮箱頂上安設(shè)起吊卷揚(yáng)機(jī)和浮箱定位卷揚(yáng)機(jī)。管段的定位 須在其左右前后另用錨索牽拉，其定位卷揚(yáng)機(jī)則設(shè)于定位塔的頂部。這一沉放法的 主要特點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，適用于寬度20米以上的大、中型管段。小型管段可采用方駁 杠吊法，即在管段兩側(cè)分設(shè)4艘或2艘方駁船，左右兩艘之間設(shè)鋼梁作杠吊管段的杠棒。 這一方法在沉放時(shí)較平穩(wěn)，且在浮運(yùn)時(shí)可以用左右的方駁夾住管段以提高穩(wěn)定性。管段水下連接：50年代以前，對(duì)鋼殼制作的管段，曾采用水下灌筑混凝

9、土的方法 進(jìn)行水下連接。對(duì)鋼筋混凝土制作的矩形管段，現(xiàn)在普遍采用水力壓接法。此法是 在50年代末期在加拿大隧道實(shí)踐中創(chuàng)造成功的，故也稱溫哥華法。它利用作用于管段后端封墻上的巨大水壓力，使安裝在管段前端周邊上的一圈尖肋型膠墊產(chǎn)生壓縮 變形，形成一個(gè)水密性良好的止水接頭。施工中在每節(jié)管段下沉著地時(shí)，結(jié)合管段的 連接，進(jìn)行符合精度要求的對(duì)位，然后使用預(yù)設(shè)在管段內(nèi)隔墻上的2臺(tái)拉合千斤頂（或利用定位卷揚(yáng)機(jī)），將剛沉放的管段拉向前一節(jié)管段，使膠墊的尖肋略為變形， 起初步止水作用。完成拉合后，即可將前后兩節(jié)管段封墻之間被膠墊封閉的水，經(jīng) 前節(jié)管段封墻下部的排水閥排出，同時(shí)利用封墻頂部的進(jìn)氣閥放入空氣。排水完

10、畢 后，作用在整個(gè)膠墊上更為巨大的水壓力將其再次壓縮，達(dá)到完全止水。完成水力壓接后,便可拆除封墻（一般用鋼筋混凝土筑成），使已沉放的管段連通岸上，并可開 始鋪設(shè)路面等內(nèi)部裝修工作。管段基礎(chǔ)處理：處理沉放管段基礎(chǔ)的目的是使溝槽底面平整，而不是為了提高地 基的承載力。在水下開挖的溝槽，其底面凹凸不平，如不加以整平，管段沉放后會(huì) 因地基受力不均勻而導(dǎo)致局部破壞，或因不均勻沉陷而開裂。為了提高溝槽底面的 平整性，至今絕大多數(shù)建成的水底隧道采用墊平的方法。早期大多采用一種在管段沉放之前先鋪砂石作為墊層的先鋪法。它是在作業(yè)船上通過卷揚(yáng)機(jī)和鋼索操縱特制 的刮鋪機(jī)或鋼犁，沿著溝槽底面兩側(cè)設(shè)置的、具有規(guī)定標(biāo)高和坡度的導(dǎo)軌，將放下 的墊料往復(fù)刮平。該法缺點(diǎn)較多。另一種墊平的方法為后填法。即先將管段沉放在 溝槽底上的臨時(shí)支座上，并使管底形成一定的空間（管段底板內(nèi)預(yù)設(shè)液壓千斤頂， 在定位時(shí)可以頂向支座，調(diào)節(jié)管段高程），隨后用墊層材料充填密實(shí)。后填法中最早用的是灌砂法，僅適用于底寬不大的船臺(tái)型管段。40