第八章-沉管法隧道施工.

第八章沉管法隧道施工 8 1概述8 2管段制作8 3管段的沉放与连接8 4基础处理及回填 8 1概述 一 基本概念沉管隧道 按照隧道的设计形状和尺寸 先在遂址以外的干坞中或船台上预制隧道管段 并在两端用临时封墙封闭 然后舾装好托运 定位 沉放等设备 将其托运至遂址位置 沉放到江河中预先浚挖好的沟槽中 并连接起来 最后充填基础和回填砂石将管段埋入原河床中 8 1概述 二 沉管的基本结构1 整体结构 由基槽 基础 管段 覆盖层等组成 整体坐落于河海水底 如图所示 8 1概述 二 沉管的基本结构 2 管段断面结构 8 1概述 钢壳混凝土管段 单层 双层 钢筋混凝土管段 常用 钢筋混凝土管段的优缺点优点 1 隧道横断面空间利用率高 建造多车道隧道时优势显著 2 车道路面最低点的高程较高 隧道的全长相应较短 所需浚挖的土方量较少 3 不用钢壳防水 节约大量钢材 4 利用管段自身防水的性能 能做到隧道内无渗漏水 缺点 1 需修建临时干坞 征地搬迁及施工费用高 2 制作管段时 对混凝土施工要求严格 保证干舷和抗浮安全系数 3 须另加混凝土防水措施 8 1概述 三 沉管法的优点 1 对地质水文条件的适应性强 施工方法简单 2 施工工期短 对航运干扰小 施工质量容易保证 3 工程造价低 4 有利于多车道和大断面布置 5 接头少 密实度高 隧道防渗效果好 6 具有很强的抵抗战争破坏和抗自然灾害的能力 8 1概述 四 主要施工工艺流程修建临时干坞 预制管段 基槽浚挖 临时支座设置 沉放与连接 基础处理 回填覆盖 内部安装于装修 竣工 8 1概述 施工过程示意视频 五 适用范围因其埋深小 工期短 对地基承载力无特殊要求 特别适用于软弱地层 与城市总体规划要求的两岸交通疏解方案相协调 具有较为合适的河海航道 水文及河床条件 施工条件是否满足要求 8 1概述 六 技术发展简介最早起源于英国伦敦泰晤士河 1810 1894建成美国波士顿第一条城市排水隧道 1910底特律水底铁路隧道的建成 标志沉管法修建水底隧道技术的成熟 加拿大 美国 日本国内 1972年香港修建第一条跨港沉管隧道 1984台湾高雄海底隧道 1994年珠江沉管隧道 96年宁波甬江沉管隧道 21世纪 常洪 杭州湾 上海外环沉管隧道相继建成 8 1概述 8 2管段制作 一 干坞干坞是坞底低于水面的水池式建筑物 是修建矩形沉管隧道的必需场所 通常是在遂址附近开挖一块低洼场地用于预制隧道管段 属于临时工程 1 干坞形式固定干坞 3千万 4千万 洼地 船厂的船台移动干坞 半潜驳 大型轮船 2 干坞位置遂址设计轴线上 仅一个工程使用 隧道设计轴线之外 有利于多个工程同时使用 固定干坞选择原则 离遂址较近 附近航道具备浮运条件 以便管节浮运和缩短运距 附近应有可浮存若干节预制好的管节的水域 地质条件 场地土具备一定的承载能力 交通运输方便 有良好的外部输运条件 征地拆迁费用低 可重复利用 8 2管段制作 8 2管段制作 3 干坞规模大型干坞 小型干坞干坞的平面形状干坞的深度4 构造边坡 坞底 坞首干舷 管节浮起时露出水面的高度 二 管段制作管段制作对混凝土要求很严格 要保证干舷 10 15cm 和抗浮安全系数以及防水要求 1 钢筋混凝土矩形管段制作与一般土建钢筋混凝土结构基本相同 应注意 混凝土的防水性及抗渗性要求高 混凝土的重度控制严格 均质性要求 施工缝及变形缝的处理要慎重 8 2管段制作 2 管段的水密性控制 1 外防水 刚性 柔性 2 结构自身防水 3 接缝防水 3 封墙管段在浮运前 在两端离端面50 100cm处 设封墙 以便使管段能在水中浮起 材料可用木材 钢材或钢筋混凝土 封墙上需设排水阀 进气阀及出入人孔 8 2管段制作 4 压载设施水箱的容量取决于管段干舷的大小 下沉力的大小 管段基础处理时抗浮所需的压重 5 检漏与干舷调整一般在干坞灌水之前 先往压载水箱里灌压载水 然后向干坞灌水 24 48小时后 进入管段内对管壁进行检漏 如有渗漏及时修补 同时进行干舷调整 通过调整压载水的重量 使干舷达到设计要求 8 2管段制作 8 3管段的沉放与连接 一 基槽浚挖基槽横断面设计 主要由底宽 深度和边坡坡度 底宽一般比管段底宽4 10m 边坡稳定性与土层物理力学性质相关 纵断面 形状基本上与沉管段的隧道纵断面一致 浚挖方式 一般分层 分段进行 浚挖设备 链斗式挖泥船 绞吸式挖泥船 抓斗挖泥船等 二 管段沉放与连接管段出坞预制完备 安装了全部浮运 沉放 水下对接的附属设备后 向干坞内灌水使预制管段逐渐浮起 到干坞内外水位平衡为止 打开坞门或破坞堤 由布置在坞定的绞车将管段逐节牵引出坞 管段浮运 将管段从干坞托运到沉放位置的过程叫浮运 可采用拖轮拖运或岸上绞车托运 托运到沉放位置后 要转向或平移 对准隧道中线待沉 管段就位管段沉放 吊沉法 拉沉法 8 3管段的沉放与连接 吊沉法又分为 1 起重船吊沉法用2 4艘1000 2000KN起重船 提着预埋在管段上的3 4个吊点 逐渐将管段沉放至基槽中的规定位置 多用于钢壳型 规模较小隧道 2 浮箱吊沉法4只1000 1500KN的方形浮箱 位于管段顶板上方 分前后2组 每组以钢桁架联系 并以四根锚索定位 管段本身另用6根锚索定位 浮箱通过吊索和管段起吊点连在一起 起吊提升机和浮箱定位提升机均安放在浮箱顶部 吊索起吊力要作用在各浮箱中心 适用小型沉管 改装后 用前后2只大浮箱 适用于大型沉管 目前应用广泛 8 3管段的沉放与连接 3 四驳扛吊法4艘方驳 左右两艘之间架设型钢或钢板梁组成的 扛棒 来承受吊索的吊力 前后两组方驳可用钢桁架联系 构成一个船组 驳船组及管段分别用锚索定位 由于四艘方驳承担下沉力 每艘只需要1000 2000KN的小方驳就足够了 4 双驳扛吊法 8 3管段的沉放与连接 5 骑吊法将管段插入水上作业平台下 使平台 骑 在管段上 将其慢慢吊放下沉 水上作业平台实际上是个矩形钢浮箱 目前最常用的是浮箱吊沉法和双驳扛吊法 最主要的大型工具 四艘方型浮箱或小型方驳 吨位1000 1500KN 主要起重设备是6 14台定位卷扬机和3 4台起吊卷扬机 8 3管段的沉放与连接 管段下沉初次下沉 先灌注压载水至沉力达到规定值的50 进行位置校正 然后再注水使下沉力达到设计值的100 下沉速度 400 500mm min 直到离管底设计高程4 5m为止 靠拢下沉 先将管段向前一节已沉管段的方向平移 至距2m左右处 将管段下沉到管底设计高程0 5 1m左右 并校正管位 着地下沉 将管段前移至前节已沉管段约500mm处 校正后开始着地下沉 最后1m的下沉 速度要放慢 并随沉随测 8 3管段的沉放与连接 三 管段连接1 水力压接法 水下连接 基本原理 利用作用在管段后端的端面上的巨大压力 使安装在管段前端端面周边上的一圈橡胶垫环发生压缩变形 构成一个水密性良好 且相当可靠的管段接头 水力压接接头胶垫主要工序 对位 拉合 压接 拆除端封墙 2 管段的内部连接 永久性连接 管段接头 刚性 柔性最常用的 先柔后刚 8 3管段的沉放与连接 8 4基础处理及回填 基础处理一 先铺法也叫刮铺法 分为刮砂法和刮石法 基本工序 在浚挖沟槽时 向下超挖600 800mm 在槽底两端打两排短桩 安设导轨以控制高程向沟底投放铺垫材料 粗砂或碎石 铺垫宽度比沉管底加宽1 5 2 0m 长度取一节管节的长度 安导轨所规定的厚度 高程以及坡度 用钢犁或刮平机刮平 为使沉管底面和垫层密贴 可在沉没完毕后 加一 压密 工序 8 4基础处理