劉樹年譯：世界沉埋隧道實(shí)績調(diào)查

1、.刊載于隧道建設(shè)1996年第四期世界沉埋隧道實(shí)績調(diào)查（譯文）日本隧道協(xié)會沉埋·懸浮隧道委員會1、前言沉埋施工法作為水底隧道施工方法之一，從最初修建隧道至今約經(jīng)歷了100年。用沉埋施工法建設(shè)的隧道全世界到目前已超過120例。日本隧道技術(shù)協(xié)會所屬的沉埋·懸浮隧道委員會，對日本有關(guān)沉埋隧道的技術(shù)資料進(jìn)行了收集整理，并提供給了國際 隧道協(xié)會 ( IT A ) 沉埋·懸浮隧道分會。國際隧協(xié)在19 93年匯總了世界沉埋隧道的目錄，現(xiàn)在正在追加修訂中。本委員會根據(jù)國際隧道協(xié)會的資料，又增加了文獻(xiàn)調(diào)查、實(shí)地調(diào)查，匯總成世界沉埋隧道工作一覽表予以發(fā)表。另外，對沉埋隧道建設(shè)狀況的發(fā)展

2、和各個國家的建設(shè)技術(shù)特征進(jìn)行若干分析，特報(bào)告如下。2、調(diào)查對象：沉埋隧道早在1971年，土木學(xué)會就發(fā)行了“沉埋隧道要覽”，本文末尾的參考文獻(xiàn)中刊登了各種文獻(xiàn)資料。這次的一覽表，除參 照以往的文獻(xiàn)外，還以國際隧協(xié)機(jī)關(guān)刊物19 9 3 年4月號發(fā)表的9 1例沉埋隧道目錄為基礎(chǔ)，匯集增加了國際隧協(xié)后 來 ( 9 3 年4月后 ) 的情報(bào)及本委員會委員們實(shí)地考察的情報(bào)等。在刊登的隧道中已完成并投入使用的，有1995年正在施工的，而規(guī)劃中的隧道未列入。但計(jì)劃建設(shè)并且確實(shí)開工的日本公路隧道登載了2例 (衣浦港、那霸港)。而且，已經(jīng)完成使用目的、預(yù)定拆除的“京洪南運(yùn)河隧道”也予以刊登。另外， “安冶川隧道”

3、現(xiàn)在只作為人行道使用?？d的隧道數(shù)為：日本的26 例，國外的100例，共計(jì)126例。3、沉埋隧道一覽表沉埋隧道一覽表示于表l表8。表1 表4為日本沉埋隧道，表5表8為外國的沉埋隧道，分別以公路隧道、鐵路隧道、公鐵兩用隧道和其他隧道分類刊登。下面對表中的有關(guān)內(nèi)容加以說明。（1）隧道名稱外國的隧道以原名表示，日本的隧道則將建設(shè)隧道的施工企業(yè)( 企業(yè)名) 和地名一并表示。（2）內(nèi)部構(gòu)造在“隧道名稱”欄顯示 部構(gòu)造，公路隧道以每1個內(nèi)部空間的車道數(shù)表示( 2車道在內(nèi)空并列的2室斷面表示為l×2車道”)，鐵路隧道中，1個隧道凈空容納的復(fù)線表示為“復(fù)線”，每1個凈空中l(wèi)條線的表示為“單線2室”。

4、( 3 ) 斷面形狀斷面形狀表示隧道斷面的外部形狀，但“眼鏡形”未用外形表示。而用2孔連接的圓形內(nèi)空形狀來表示。( 4 )沉埋管段制作方法這里大致分為干船塢式、鋼殼式，干船塢式：使用專門的干船塢將沉埋管段制作完畢后，向船塢注水使管段浮 起的方式。鋼殼式：組裝鋼殼形成沉埋管外殼，將其放入水中，在浮起狀態(tài)打設(shè)混凝土的方式。其他有使用原有造船船塢進(jìn)行沉埋管制作的以“造船船塢”方式分類。另外，事先在陸地上挖出隧道組裝部分 的形狀作為干船塢利用的方式，用“明挖方式”進(jìn)行分類。斷面規(guī)模較小的管段，采用數(shù)米長的預(yù)制段連接成一條沉埋管的施工方法，叫做“預(yù)制段”分類方式。使用其他特殊制作方式的個別記述。( 5

5、) 主體構(gòu)造形式表中縮略字母表示如下的含義RC：表示橫斷面、軸向都為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。PC：表示橫斷面為PC構(gòu)造。軸向PC：表示橫斷面為RC構(gòu)造，縱向?yàn)榧尤腩A(yù)應(yīng)力的結(jié)構(gòu)。S：采用鋼構(gòu)造，軀體混凝土部分不分擔(dān)應(yīng)力。表示具有以增重為目的的構(gòu)造。( 6 )接縫構(gòu)造形式抒竣工系統(tǒng)的結(jié)合狀態(tài)分類為：剛性接頭和可撓性接頭。另外，沉埋管的連接施工方法大致分為水中混凝土法與水壓連接法。( 7 )防水施工法及防蝕施工法防水施工法，表示把沉埋管作為不透水構(gòu)造，在沉埋管外周進(jìn)行防水處理的方法。防蝕施工法，是在沉埋管外周加有鋼材時的一種防蝕處理法，表示為防蝕施工法。( 8 ) 沉放方法分為平底船( placing ba

6、rge) (雙體船型的沉放作業(yè)船)、浮船(pontoon) 沉放 (沉放用臺船)、升降式水上作業(yè)臺、起重機(jī)船( crane)沉放等類型，除此之外的方法另外記述。( 9 )基礎(chǔ)施工法基礎(chǔ)施工法大致區(qū)分為直接基礎(chǔ)與樁基礎(chǔ)。直接基礎(chǔ)分為攤鋪式基礎(chǔ)方式(在敷設(shè)的碎石等材料，直接設(shè)置沉埋管)和臨時支撐方式(把沉埋管暫時固定在臨時支撐臺，接著向管底空隙注入砂與灰漿)。臨時支撐方式根據(jù)注入材料和注入方式分為幾種，表中以他們的施工法表示。樁基礎(chǔ)方式：分沉埋區(qū)間全部采用樁基礎(chǔ)或沉埋區(qū)間部分采用樁基 礎(chǔ)。還有在樁基集中時設(shè)置支撐梁，類似水中朽架式的支撐沉埋管方式，稱之為“水中橋墩方式”。沉埋管只有1節(jié)的情況下，由

7、兩端的沉箱簡易支撐的構(gòu)造稱之為“水中橋臺式”。( 1 0 ) 其他不明確的項(xiàng)以橫線表示。4、沉埋隧道建設(shè)的發(fā)展及技術(shù)特征( 1 )建設(shè)狀況圖1為沉埋隧道建設(shè)數(shù)量的年代區(qū)分變化，是以每10年為區(qū)分段的示意圖(以下的統(tǒng)計(jì)中除計(jì)劃建設(shè)的日本的2例外，以124例為 對 象 )。1894年美國波士頓的Shirley Gut虹吸下水道最早采用沉埋施工法建設(shè)，到現(xiàn)在沉埋施工法已有大約100多年的歷史。我國在約50年前，1944年完成的大阪安治川隧道(公路2車道+人行道) 是最早用沉埋施工法完成的隧道。不同國家及不同用途與沉埋隧道建設(shè)數(shù)量的關(guān)系，見圖2。同樣，不同國家、不同用途與沉埋隧道長度的關(guān)系示于圖3。美

8、國、荷蘭和日本以外的匯總在“其他”中。建設(shè)數(shù)量、隧道延長最多的是美國，接著是日本和荷蘭，兩國大致數(shù)量相當(dāng)。在國別、建設(shè)數(shù)中排列第四的是德國，有6例。美國、荷蘭、日本可以說是沉埋隧道的3個大國。全世界沉埋隧道的長度約l00 km。按國家區(qū)分隧道用途的比例示于圖4。各國都是公路隧道最多，占全部的54%，然后是鐵道點(diǎn)22%。合用表示公路鐵路共用的隧道，目前有5例。從其它用途來看，下水道、人行道，發(fā)電站的進(jìn)水路、排水路、皮帶輸送管道、煤氣管道、電力電纜管道等，建設(shè)數(shù)量25例，占全部數(shù)量的20%。（2）沉埋管的構(gòu)造及施工方式沉埋隧道的斷面形狀與施工方法關(guān)系密切。圖5把沉埋管的斷面形狀分為長方形、圓形、眼

9、鏡形和其它形。圖中比率按國別予以比較。再有，圖6把沉埋管的制作方式按鋼殼方式、干船塢及其它方式分類，同樣，其比率按國別予以比較?？纱笾路Q圓形斷面·鋼殼方式為美國型；稱長方形·干船塢方式為歐洲型?？梢郧宄乜闯鲈跇?gòu)造·施工方法上，美國與其它國家明顯不同。美國的沉埋涵管外形為八角形(或者稱變形八角形)，其內(nèi)空有不同結(jié)構(gòu)，內(nèi)部為圓形時，同樣包 括內(nèi)部構(gòu)造為圓形的眼鏡形。美國以圓形斷面為基數(shù)的鋼殼方式就占80%以上。另外，荷蘭采用長方形斷面，干船塢式的占大半。日本水下隧道好像屬歐洲型，但即使長方形斷面也采用鋼殼形式，這是他們的特點(diǎn)。隧道斷面，從內(nèi)在應(yīng)力分布講，圓形是最合理

10、的。為了克服浮 力，斷面用混凝土作為附加荷載(八角形等)。也有的在沉管施工時，內(nèi)部構(gòu)造材料使用有效 鋼殼，這種方法美國占多數(shù)。另外，沉埋隧 道設(shè)置在水深比較淺的地方.不必非得使用圓形，荷蘭、日本等所謂歐洲型的管段制作，采用長方形斷面的鋼筋混凝土作為浮力的配重，大斷面隧道也可以用。隧道斷面的構(gòu)造形式，一般采用鋼筋混凝土構(gòu)造，采用P C構(gòu)造的有5例。而且，美國在30年代后，一般采用圓形鋼殼與混凝土合成構(gòu)造的形式。日本的沉埋隧道，最初較小規(guī)模的鐵路隧道使用鋼殼方式·RC斷面。受此影響公路隧道60年代 采用了長方形·鋼殼方式·R C斷 面，斷面加大后就采用了干船塢方式&#

11、183;R C 斷面。而且，現(xiàn)在以防水為目的打設(shè)的模板，使混凝土與鋼板一體化，使合成構(gòu)造實(shí)用化。（3）管段接頭把管段彼此接合，采用長時間水中混凝土固定接頭部分的辦法，到了50年代利用止水橡膠的水壓接合方式已實(shí)用化，現(xiàn)在，這種方法已普遍采用。使用水中混凝土?xí)r，結(jié)合部屬剛性 結(jié)合，但采用水壓接合方式后，接頭作為柔姓結(jié)合，使可撓性接頭構(gòu)造的采用已成為可能。使用可撓性接頭，隨溫度彎化產(chǎn)生的隧道伸縮和地基沉降引起的彎形被接頭部所克服，有不增加管段主體應(yīng)力負(fù)擔(dān)的優(yōu)點(diǎn)。這種接頭主要被歐洲和日本采用。在日本，以緩解地震時的應(yīng)力為主要目的。采用可撓性接頭(耐震接頭) 的事例成為70 年代以后的主流。( 4 )

12、基礎(chǔ)施工法等基礎(chǔ)的施工方法，是在鋪設(shè)的砂和碎石上(攤鋪工法)，直接設(shè)置管段的簡單 方法，被以美國為中心的鋼殼方式管段普遍采用。這種方法在圓形2 車道的公路隧道及鐵路眼鏡形雙線隧道中，管段斷面規(guī)模比較小，基礎(chǔ)制作的精度方面可以說沒有問題。長方形斷面寬度較寬的管 段，用鋪砂石的方式均等地把管段很密貼地放在基礎(chǔ)上比較困難，可采用在預(yù)支撐管段的基底間隙中 注入砂的方式，這種主式歐洲已開發(fā)出來。在日本，對基礎(chǔ)灌砂存在地震時的液狀化問題，(東京港隧道之后)開發(fā)出注入砂漿的基礎(chǔ)施工法。沉埋方法，使用雙體型沉放作業(yè)船(沉放平底船)的方法及有代表性地在管段上設(shè)置沉放臺船的方法，根據(jù)沉放的規(guī)模及選定地點(diǎn)的條件，可采用其他各種方法。5、結(jié)束語沉埋工法在美國、荷蘭、日本發(fā)揚(yáng)各自的傳統(tǒng)技術(shù)和特征的同時，又有了發(fā)展。而且，在美國從 30年代到現(xiàn)在其設(shè)計(jì)·施工技術(shù)基本上沒有變化，可以說對本國沉埋工法已確立的技術(shù)越來越感到 自信。在日本，建設(shè)沉管隧道以來雖然已30多年，應(yīng)針對地震國的地理?xiàng)l件，開發(fā)出我國的獨(dú)特技術(shù)，今后應(yīng)以積極的姿態(tài)努力研究新技術(shù)。特別是在管段的耐震接頭、最終接頭的改良·竅門，合成構(gòu)造實(shí)用化等構(gòu)造上的合理性追求，施 工方法的機(jī)械、省力化等方面，應(yīng)視其為要點(diǎn)