沉管法施工工藝課件

第七章 沉管法施工主要流程：管段預制(基槽開挖)→管段浮運與沉放→水下連接→基礎處理→覆土回填→設備安裝與內裝修

第七章沉管法施工第七章 沉管法施工主要流程：管段預制(基槽開挖)→管段浮運與第一節(jié)沉管法施工技術流程沉管法施工流程沉管法實質：在隧址附近修建的臨時干塢內(或船廠船臺)預制管段，用臨時隔墻封閉，然后浮運到隧址規(guī)定位置，此時已于隧址處預先挖好水底基槽。待管段定位后灌水壓載下沉到設計位置，將此管段與相鄰管段水下連接，經基礎處理并最后回填覆土即成為水底隧道。

第七章沉管法施工第一節(jié)沉管法施工技術流程沉管法施工流程第七章第一節(jié)沉管法施工技術流程在已修筑好的干塢內預制管段

第七章沉管法施工第一節(jié)沉管法施工技術流程在已修筑好的干塢內預制管段第一節(jié)沉管法施工技術流程

第七章沉管法施工第一節(jié)沉管法施工技術流程第七章沉管法施工第一節(jié)沉管法施工技術流程

第七章沉管法施工沉管法隧道主要施工流程圖第一節(jié)沉管法施工技術流程第七章沉管法施工沉管第一節(jié)沉管法施工技術流程沉管法施工流程沉管法隧道組成

一般由敞開段、暗埋段、岸邊豎井與沉埋段等組成。

沉埋段兩端通常設置豎井作為起訖點，豎井起到通風、供電、排水和監(jiān)控等作用。根據(jù)兩岸地形與地質條件，也可將沉埋段與暗埋段直接相接而不設豎井。

第七章沉管法施工第一節(jié)沉管法施工技術流程沉管法施工流程第七章第一節(jié)沉管法施工技術流程沉管法施工流程管段結構外形圓形管段(船臺型管段)

內輪廓為圓形，外輪廓有圓形、八角形和花籃形。矩形管段【最常用】

一般在臨時船塢制作，可容納4~8車道。

第七章沉管法施工第一節(jié)沉管法施工技術流程沉管法施工流程第七章第一節(jié)沉管法施工技術流程沉管法施工流程管段結構外形

第七章沉管法施工第一節(jié)沉管法施工技術流程沉管法施工流程第七章第一節(jié)沉管法施工技術流程沉管法優(yōu)缺點優(yōu)點對地質水文條件適應能力強(施工較簡單、地基荷載較小)可淺埋，與兩岸道路銜接容易(無需長引道，線形較好)防水性能好(接頭少漏水幾率降低，水力壓接滴水不漏)施工工期短(管段預制與基槽開挖平行，浮運沉放較快)造價低(水下挖土與管段制作成本較低，短于盾構隧道)施工條件好(水下作業(yè)極少)可做成大斷面多車道結構(盾構隧道一般為兩車道)缺點管段制作砼工藝要求嚴格，需保證干舷與抗浮系數(shù)；車道較多時，需增加沉管隧道高度。導致壓載混凝土量、浚挖土方量與沉管隧道引道結構工程量增加。

第七章沉管法施工第一節(jié)沉管法施工技術流程沉管法優(yōu)缺點第七章沉第二節(jié)干塢修筑與管段預制

干塢——為預制管段而專門修筑的臨時性工作土坑。干塢修筑干塢位置選擇鄰近隧址，具備浮運條件，交通便利。有浮存系泊多節(jié)管段的水域；場地土具備一定的承載力，便于干塢圍擋與防滲工程；征地拆遷費用較低，具有重復開發(fā)利用價值。干塢規(guī)模一次預制管段干塢(僅放水一次，不需閘門，塢首為土或鋼板樁圍堰。規(guī)模較大占地較多，適于工程量小土地價格較低、塢址地質較差的工程)；分批預制管段干塢(規(guī)模小、占地少、造價低、重復使用率高。閘門式塢門造價高、等待時間長不利先沉管段穩(wěn)定、基槽回淤很難處理、重復灌排致邊坡穩(wěn)定性與塢底透水性差、臨時工程費用增加)

第七章沉管法施工第二節(jié)干塢修筑與管段預制 干塢——為預制管段而專門修筑的臨第二節(jié)干塢修筑與管段預制

干塢——為預制管段而專門修筑的臨時性工作土坑。干塢修筑干塢構造 干塢由塢墻、塢底、塢首、塢門、排水系統(tǒng)與車道組成塢墻：坡率1:2的自然土坡，可用噴射砼防滲墻或鋼板樁塢底：承載力應大于100kPa。浮起時富余深度1.0m。 塢底處理方法：干砂層+厚25~30cm(鋼筋)混凝土+沙礫或碎石層厚1.0~2.5cm黃沙層+厚20~30cm沙礫或碎石層松軟的粘土或淤泥層可換填1.0m碎石或結合樁基礎加固塢首及塢門：一次預制只設塢首，分批預制應設雙排鋼板樁塢首與塢門(閘門或浮動鋼筋砼沉箱)。排水系統(tǒng)：井點降水；塢底明溝、盲溝與集水井泵排；堤外截、排水溝。車道

第七章沉管法施工第二節(jié)干塢修筑與管段預制 干塢——為預制管段而專門修筑的臨第二節(jié)干塢修筑與管段預制干塢修筑干塢構造

第七章沉管法施工1.塢底；2.邊坡(塢墻)；3.運輸車道；4.塢首圍堰東京港沉管隧道一次預制管段干塢第二節(jié)干塢修筑與管段預制干塢修筑第七章沉管法第二節(jié)干塢修筑與管段預制干塢修筑干塢構造

第七章沉管法施工廣州生物島——大學城沉管隧道預制管段干塢第二節(jié)干塢修筑與管段預制干塢修筑第七章沉管法第二節(jié)干塢修筑與管段預制干塢修筑干塢施工 一般用“干法”土方開挖。具體：施作干塢周圍防滲墻→由端部向塢口開挖(部分回填、大部分棄渣)→塢底與塢外設排水溝、截水溝與集水井→塑料膜鋪坡面并壓沙袋→塢底處理(鋪填砂與碎石)→塢內車道修筑塢內主要設備混凝土攪拌站：應能連續(xù)澆筑15~20m長的節(jié)段；起重設備：軌行門式或塔式起重機(能力5.0~7.5t);運輸設備：卡車、翻斗車、軌道車、混凝土輸送車、混凝土輸送泵及管道等；管段拖運設備：電動卷揚機與絞車；其他：鋼筋加工、抽水、電焊機、空氣壓縮機、鋼模板、拼裝式腳手架、千斤頂、混凝土振搗與養(yǎng)護設備

第七章沉管法施工第二節(jié)干塢修筑與管段預制干塢修筑第七章沉管法第二節(jié)干塢修筑與管段預制管段預制管段澆筑需保證管段混凝土的均質性與水密性。保證均質性的意義：若管段混凝土容重變化幅度超過1％以上，管段常會浮不起來。若管段各部分板厚局部偏差較大，或管段各部分混凝土密度不均勻將導致側傾。保證措施：采用剛度大、精度高、可微動調位的大型滑動內、外模板臺車；實行嚴格的密實度管理制度。密實度要求:(ρ－ρm)/ρm≤0.6%保證水密性的措施：結構自身防水(采用防水混凝土；防止管段裂縫)結構物外側防水(鋼殼、鋼板防水；卷材、保護層防水；涂料防水)施工接縫防水(橫向施工變形縫設置1~2道止水帶)

第七章沉管法施工第二節(jié)干塢修筑與管段預制管段預制第七章沉管法第二節(jié)干塢修筑與管段預制管段預制管段澆筑橫向變形縫構造要求能適應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。保證變形縫抵抗波浪與施工荷載引起的縱向彎矩的措施切斷變形縫處所有內、外側縱向(水平)鋼筋，另設臨時預應力筋承受浮運時的縱向彎矩。只將所有外排縱向鋼筋切斷，內排縱向鋼筋保留，管段沉放后切斷，使之成為完全的變形縫。穿過變形縫的縱向鋼筋截面積僅為管段內縱向鋼筋的2/3~3/4，且在變形縫前后各15d范圍內用套管與混凝土隔離。管段沉放后不予切斷，留作“安全閥”。

第七章沉管法施工第二節(jié)干塢修筑與管段預制管段預制第七章沉管法第二節(jié)干塢修筑與管段預制管段預制

第七章沉管法施工管段施工縫與變形縫第二節(jié)干塢修筑與管段預制管段預制第七章沉管法第二節(jié)干塢修筑與管段預制封端墻管段澆筑拆模后，需在管段兩端離端面50～100cm處設置鋼結構或鋼筋混凝土結構密封墻。封端墻實現(xiàn)水力壓接的設施鼻式托座(左右對稱布置)人孔鋼門(密封防水)給氣閥(設于上部)拉合結構(左右對稱布置)壓載設施壓載材料：水以及礦渣、石渣水箱壓載：對稱布置于管段四角。可采用全焊接鋼結構或拆裝式。水箱容量取決于管段下舷值與下沉力的大小

第七章沉管法施工第二節(jié)干塢修筑與管段預制封端墻第七章沉管法施第二節(jié)干塢修筑與管段預制管段檢漏與干舷調整管段預制后須作一次檢漏。一般在干塢灌水之前，先往壓載水箱里注水壓載，然后再往干塢塢室內灌水(也有的在干塢灌水后進一步抽吸管段內的空氣，使管段氣壓降到0.6atm)。灌水24~48h后，工作人員進入管段內對管段所有內壁(包括頂板和底板)進行水底檢漏，若無問題即可排水浮升管段；若有滲漏則在干塢室排干后修補。經檢驗合格后浮起的管段，還要在干塢中檢查四邊干舷是否合乎規(guī)定，是否有側傾現(xiàn)象。如有上述現(xiàn)象，可用調整壓載的辦法來糾正。在一次制作多節(jié)管段的大型干塢中，經檢漏與調整好干舷的管段應再次注水壓載沉置塢底，待使用時再逐一浮升，拖運出塢。

第七章沉管法施工第二節(jié)干塢修筑與管段預制管段檢漏與干舷調整第七第二節(jié)干塢修筑與管段預制

第七章沉管法施工廣州生物島——大學城沉管隧道管段預制第二節(jié)干塢修筑與管段預制第七章沉管法施工廣州第二節(jié)干塢修筑與管段預制

第七章沉管法施工廣州生物島——大學城沉管隧道管段預制第二節(jié)干塢修筑與管段預制第七章沉管法施工廣州第二節(jié)干塢修筑與管段預制

第七章沉管法施工寧波甬江沉管隧道管段預制第二節(jié)干塢修筑與管段預制第七章沉管法施工寧波第二節(jié)干塢修筑與管段預制

第七章沉管法施工干塢注水與管段檢漏調整第二節(jié)干塢修筑與管段預制第七章沉管法施工干塢第二節(jié)干塢修筑與管段預制

第七章沉管法施工管段內部檢漏第二節(jié)干塢修筑與管段預制第七章沉管法施工管段第三節(jié)基槽開挖與航道疏?；坶_挖開挖要求基槽底寬一般比管段底寬大4～10m(即每邊寬2～5m)；基槽深度=管頂覆土厚度+管段高度+基礎處理超挖深度基槽邊坡坡度參見表7-1。開挖方法開挖工作兩階段：粗挖與精挖粗挖：一般挖到離管底標高約1m處。精挖：精挖長度只需超前2～3節(jié)管段長度，應在臨近管段沉放前再挖。挖到基槽底部標高后，應將槽底浮土與淤渣清掉。一般可用吸泥船疏浚，自航泥駁運泥。土層堅硬、水深超過20～25m時，可用抓斗挖泥船配小型吸泥船清槽與水下爆破，炮孔一般超深0.5m

。粗挖也可用鏈斗式挖泥船，硬質土層可采用單斗挖泥船

第七章沉管法施工第三節(jié)基槽開挖與航道疏?；坶_挖第七章沉管法第三節(jié)基槽開挖與航道疏?；坶_挖

第七章沉管法施工第三節(jié)基槽開挖與航道疏?；坶_挖第七章沉管法第三節(jié)基槽開挖與航道疏浚航道疏浚航道疏浚包括臨時航道和管段浮運航道的疏浚。臨時航道疏浚必須在基槽開挖以前完成，以保證施工期間河道上正常的安全運輸。浮運航道是專門為管段從干塢到隧址浮運時設置的，管段出塢拖運之前，浮運航道應疏浚好。浮運路線的中線應沿著河道的深槽，以減少疏浚航道的挖泥工作量。浮運航道要有足夠水深。根據(jù)河床地質情況應考慮一定的富余水深(0.5m左右)，并使管段在低水位(平潮)時也能安全拖運。

第七章沉管法施工第三節(jié)基槽開挖與航道疏浚航道疏浚第七章沉管法第四節(jié)管段浮運與沉放管段浮運管段出塢管段浮升后用地錨鋼繩固定，再由干塢塢頂?shù)慕g車逐節(jié)牽引出塢。出塢后在塢口系泊。分批預制管段時，也可在臨時拖運航道邊選一個具備條件的水域臨時拋錨系泊。管段向隧址浮運可采用拖輪拖運或岸上絞車拖運。拖輪大小與數(shù)量應根據(jù)管段幾何尺寸、拖航速度及航運條件(航道形狀、水流速度等)，通過計算分析后選定。拖輪拖運形式四輪拖運(兩艘拖輪排前領拖、后兩艘反拖并制動轉向；一艘領拖，旁側兩艘?guī)屯?，后一艘制動轉向)三輪拖運(兩艘主拖一艘反拖并制動轉向；一艘主拖，兩艘靠幫導向)

第七章沉管法施工第四節(jié)管段浮運與沉放管段浮運第七章沉管法施工第四節(jié)管段浮運與沉放管段浮運

第七章沉管法施工1.絞車；2.地錨；3.沉埋錨；4.工作駁；5.出去牽引纜寧波甬江沉管隧道管段拖運出塢第四節(jié)管段浮運與沉放管段浮運第七章沉管法施工第四節(jié)管段浮運與沉放管段浮運

第七章沉管法施工管段拖運拖輪布置形式第四節(jié)管段浮運與沉放管段浮運第七章沉管法施工第四節(jié)管段浮運與沉放管段浮運管段向隧址浮運絞車拖運(水面較窄時)寧波甬江沉管隧道絞車拖運管段與浮箱騎吊組合體

第七章沉管法施工1-絞車;2-干塢;3-管段與浮箱騎吊組合體;4-工作方駁;5-主航道線;6副航道南線絞車拖運管段與浮箱組合體(寧波甬江沉管隧道)第四節(jié)管段浮運與沉放管段浮運第七章沉管法施工第四節(jié)管段浮運與沉放管段浮運管段向隧址浮運絞車拖運(水面較窄時)廣州珠江沉管隧道絞車拖運與拖輪頂推管段

第七章沉管法施工第四節(jié)管段浮運與沉放管段浮運第七章沉管法施工第四節(jié)管段浮運與沉放管段沉放沉放方法(吊沉法與拉沉法)

吊沉法使用最多，分為起重船吊沉法，浮箱吊沉法，自升式平臺吊沉法和船組杠沉法。起重船吊沉法(浮吊法)

第七章沉管法施工1.沉管2.壓載水箱3.起重船4.吊點起重船吊沉法浮吊法一般用2～4艘起重能力為1000～2000kN的起重船提著管段頂板預先埋設的吊點，同時逐漸壓載，使管段慢慢沉放到規(guī)定的位置上。第四節(jié)管段浮運與沉放管段沉放第七章沉管法施工第四節(jié)管段浮運與沉放管段沉放沉放方法浮箱吊沉法

第七章沉管法施工1-沉放管段;2-壓載水箱;3-浮箱;4-定位塔;5-指揮室;6-吊索;7-定位索;8-既設管段;9-鼻式托座a)就位前;b)加載下沉;c)沉放定位

浮箱吊沉法管段頂板上方用4只浮力1000～1500kN的方型浮箱直接吊起，吊索起吊力作用于各浮箱中心，前后每組兩只浮箱用鋼桁架連接，并用4根錨索定位。起吊卷揚機與浮箱定位卷揚機均安放在浮箱頂部，管段本身則另用6根錨索定位，其定位卷揚機則安設在定位塔頂部。

第四節(jié)管段浮運與沉放管段沉放第七章沉管法施工第四節(jié)管段浮運與沉放管段沉放沉放方法自升式平臺(SEP)吊沉法

第七章沉管法施工1-沉管段;2-SEP自升式平臺自升式平臺一般由4根柱腳與平臺(船體)組成。移位時靠船體浮移。就位后柱腳靠液壓千斤頂下壓至河床以下。平臺沿柱腳升出水面，利用平臺上的起吊設備吊沉管段。施工完平臺落到水面，利用平臺船體的浮力拔出柱腳，浮運轉移。

第四節(jié)管段浮運與沉放管段沉放第七章沉管法施工第四節(jié)管段浮運與沉放管段沉放沉放方法船組(四駁)杠吊法

第七章沉管法施工每組船體由兩只鐵駁或兩組浮箱構成，將每組鋼梁(杠棒)兩頭擔在兩只船體上構成一個船組，再將先后兩個船組用鋼桁架梁連接成整體船組(前后兩個船組也可不用鋼桁架梁連接)。船組與管段各用6根錨索定位(均為四邊錨與前后錨)，所有定位卷揚機均安設在船體上，起吊卷揚機安設在“杠棒”上，吊索的吊力通過“杠棒”傳到船體上。

1-沉管;2-鐵駁;3-船組定位索;4-沉管定位索;5-杠棒;6-連接梁;7-定位塔第四節(jié)管段浮運與沉放管段沉放第七章沉管法施工第四節(jié)管段浮運與沉放管段沉放沉放作業(yè)沉放前準備

包括航道管理、基槽清淤、水上交通管制管段就位

將管段浮運到距規(guī)定沉放位置的縱向約10~20m處，并掛好地錨，校正好方向，管段中線與隧道中線誤差不應大于10cm。管段縱坡調整到設計坡度。管段下沉 三部曲：初步下沉、靠攏下沉與著地下沉

管段下沉全過程一般需要2~4h，故應在潮位退到低潮平潮之前1~2h開始下沉，其時水流速度宜小于0.15m/s。如流速超過0.5m/s，就要另外采取措施。如加設水下錨碇，使管段安全就位。

第七章沉管法施工第四節(jié)管段浮運與沉放管段沉放第七章沉管法施工第四節(jié)管段浮運與沉放管段沉放管段下沉三部曲：初步下沉、靠攏下沉與著地下沉初步下沉 壓載至下沉力達50％規(guī)定值后校正位置，之后再繼續(xù)壓載至下沉力達100％規(guī)定值，然后按不大于30cm/min的速度下沉，直到管段底部離設計高程4~5m為止?？繑n下沉

將管段向前節(jié)既設管段方向平移至距前節(jié)管段2~2.5m處，再將管段下沉到管段底部離設計高程0.5~1.0m左右，再次校正管段位置。著地下沉

先將管段底降至距設計高程10~20cm處，再將管段繼續(xù)前移至距既設管段20~50cm處，校正位置后即開始著地下沉。下沉速度緩慢，隨時校正管段位置。

第七章沉管法施工第四節(jié)管段浮運與沉放管段沉放第七章沉管法施工第四節(jié)管段浮運與沉放管段沉放

第七章沉管法施工管段下沉作業(yè)步驟

第四節(jié)管段浮運與沉放管段沉放第七章沉管法施工第五節(jié)管段水下連接水下混凝土連接法應用范圍 早期均使用該法，目前只用于最終接頭連接。施工方法

先在接頭兩側管段端部安設平堰板(與管段同時制作)，管段沉放后在前后兩塊平堰板的左右兩側，于水中安放圓弧形堰板，圍成圓形鋼圍堰。同時在隧道襯砌的外邊用鋼檐板把隧道內外隔開，最后往圍堰內灌筑水下混凝土，形成管段連接。水力壓接法作用原理 利用作用在管段上的巨大水壓力使安裝在管段前端面周邊上的一圈膠墊發(fā)生壓縮變形，形成一個水密性相當可靠的管段接頭。沉放對位后拉緊相鄰管段，接頭膠墊第一次壓縮初步止水；抽出封端墻之間的水使之為空氣壓力，作用于后封端墻的巨大壓力二次壓縮膠墊緊密連接

第七章沉管法施工第五節(jié)管段水下連接水下混凝土連接法第七章沉管第五節(jié)管段水下連接

第七章沉管法施工水力壓接法作用原理1-鼻式托座;2-接頭膠墊;3-拉合千斤頂’4-排水閥;5-水壓力第五節(jié)管段水下連接第七章沉管法施工水力壓接法第五節(jié)管段水下連接水力壓接法接頭膠墊GINA尖肋型橡膠墊(安裝于管段接頭豎直面上)；“Ω”或“W”型橡膠板(用扣板與螺栓連接)安裝于管段接頭水平方向。施工順序對位：著地下沉后，管段對位連接精度應滿足要求。鼻式托座與卡式托座可確保定位精度；拉合：用帶有錘形拉鉤的千斤頂將管段拉緊，壓縮尖肋型橡膠墊初步止水。壓接：打開既設管段后封端墻下部的排水閥，排出前后兩節(jié)沉管封端墻之間被膠墊所封閉的水。后封端墻水壓力高達數(shù)十兆牛到數(shù)百兆牛，從而使管段緊密連接。拆除封端墻：拆除封端墻，安裝“Ω”或“W”型橡膠板，是管段向岸邊延伸。交通管制與施工組織(略)

第七章沉管法施工第五節(jié)管段水下連接水力壓接法第七章沉管法施工第六節(jié)基礎處理

主要是墊平基槽底部，有刮鋪、噴砂、壓注與樁基法。

刮鋪法在管段沉放前采用專用刮鋪船上的刮板在基槽底刮平鋪墊材料(粗砂或碎石或砂礫石)作為管段基礎。采用刮鋪法開挖基槽底應超挖60~80cm，在槽底兩側打數(shù)排短樁安設導軌，以便在刮鋪時控制高程和坡度。

第七章沉管法施工第六節(jié)基礎處理 主要是墊平基槽底部，有刮鋪、噴砂、壓注與樁第六節(jié)基礎處理

主要是墊平基槽底部，有刮鋪、噴砂、壓注與樁基法。

噴砂法從水面上用砂泵將砂、水混合料通過伸入管段底下的噴管向管段底噴注、填滿空隙。砂墊層厚度1m左右。