5--沉管隧道施工

1、logo地下工程施工地下工程施工 underground engineering & construction轨道交通工程学院轨道交通工程学院蒋英礼蒋英礼tel: 150-0203-0945email：logo第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工 logo第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工沉管隧道施工 logo第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工v 4.1 概论 4.1.1 发展史v logo第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工v 4.1.1 发展史v logo第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工v4.1.1 发展史logo第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工v4.1.2 方法实

2、质logo第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工logo4.1.3、优点 因在基槽中开挖较浅，基槽开挖和基础处理因在基槽中开挖较浅，基槽开挖和基础处理的施工技术比较简单的施工技术比较简单 因沉管受到水的浮力，作用于地基的荷载较因沉管受到水的浮力，作用于地基的荷载较小小 因管段采用先预制再浮运沉放的施工工艺，因管段采用先预制再浮运沉放的施工工艺，避免了难度较大的水下作业，故可在深水施避免了难度较大的水下作业，故可在深水施工，且对潮差和水流速的适应能力强工，且对潮差和水流速的适应能力强第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工logo 与埋深较大的盾构隧道相比，沉管隧道路面标高可与埋深较大的盾构隧道相比，

3、沉管隧道路面标高可抬高，与岸上道路隧道很容易衔接抬高，与岸上道路隧道很容易衔接4.1.3、优点第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工logologo第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工logo 每节预制管段很长，一般约100m,而盾构隧道预制管片环宽仅为1m，因而沉管隧道接缝数量少 由于每节预制管段较长，一条沉管隧道只用几节预制管段就可完成，预制管段和基槽开挖可同时进行，且预制管段不在隧址，施工干扰时间短4.1.3、优点第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工logo 水底挖基槽土方量少，比地下挖土单价低，管段预制与盾构相比，所需费用低。 沉管隧道施工时，预制和浮运沉放管段等主要工序大部分在水上进行

4、，水下作业极少，除少数潜水工外，工人们都在水上作业，且不需在气压下工作 4.1.3、优点第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工logo 一个隧道横断面可同时容纳48条车道。而结构尺寸不限。对盾构受尺寸限制，一般只能双车道4.1.3、优点第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工logo4.1.4、沉管隧道类型 圆形第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工logov矩形矩形第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工logo 船台型船台型第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工logo干坞型干坞型第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工logo第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工logo浮船坞浮船坞第第4章章 沉管隧道施工

5、沉管隧道施工logo干坞干坞logo管段预制管段预制logo防锚层施工防锚层施工logo沉管隧道内部沉管隧道内部logo4.2 沉管结构设计 计算内容干舷浮力计算抗浮安全系数计算 1 干舷：能保持管顶露出水面的管段外露高度，对矩形截面管段，高度多为1015cm。对矩形断面，太小，制作困难；太大，消除干舷下沉的压载水容量太大 计算方法：按最大的砼容重，最大的砼体积和最小的河水比重计算干舷第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工logo k管段总重管段排水重k=1.051.10 管段沉放阶段k=1.21.5 管段使用阶段设计计算时，应按最小的混凝土容重和体积，最大的河水比重来计算各阶段的抗浮安全系数。

6、第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工logov（一）、作用在沉管上的荷载（一）、作用在沉管上的荷载v1 1 结构自重结构自重 管段重量：砼(23.724.1)+钢筋(1.62.05) kn/m3 压载混凝土重量：22.5kn/m3 路面铺装重量第第4章章 沉管隧道施工沉管隧道施工v2 2 水压力水压力 主要荷载之一，分别计算高、低潮位和百年一遇的特大洪水位的水压力logov3 3 土压力土压力 主要荷载，但不一定是常荷载，表示河床底面到管段顶面的土重。隧道刚建时，可能很小，以后逐渐增加v4 4 浮力浮力 浮力排水重v5 5 施工荷载：封端墙、定位塔、出入洞、压施工荷载：封端墙、定位塔、出入洞、

7、压载水柜、索具、浮箱等重量。载水柜、索具、浮箱等重量。v6 6 波浪力：在浮运时发生波浪力：在浮运时发生v7 7 流水压力：在浮运时发生流水压力：在浮运时发生logov8 8 负摩阻力：管段横向外侧覆土沉降到管段的向下负摩阻力：管段横向外侧覆土沉降到管段的向下摩擦力摩擦力v9 9 车辆荷载：在道路隧道中，如果路面铺设在压载车辆荷载：在道路隧道中，如果路面铺设在压载混凝土层上面，则可略去车辆活载对管段的影响。混凝土层上面，则可略去车辆活载对管段的影响。v10 10 地基反力地基反力logov偶然荷载：偶然荷载： 11 沉船荷载 12 投锚与拖锚荷载 13 车行隧管内的爆炸力logo二、作用在沉管

8、上的荷载二、作用在沉管上的荷载v 其他荷载：砼收缩、变温影响、不均匀沉降、地其他荷载：砼收缩、变温影响、不均匀沉降、地震震v （二）、结构分析（二）、结构分析 1 1 横断面结构横断面结构 在水底隧道沉管结构中，常采用变截面或折线形结构。即使在同一节管段（一般长度为100m左右）中，因隧道纵坡和河底标高的变化，各处断面所受水、土压力也不同（特别在接近岸边时），因此一般不能只以一个横断面的结构分析来进行整节管段的分析计算。工作量大，常采用电算的方式进行。可采用一般的平面杆系结构分析的通用程序进行计算。logo2 纵向结构施工阶段的沉管纵向受力分析，主要是计算浮运，沉设时的施工荷载、波浪力所引起的

9、内力。使用阶段的沉管纵向受力分析，一般按弹性地基梁理论进行计算。 3 配筋 因抗剪的需要，沉管应采用较高标号的混 凝土，一般采用28天强度为300 450kg/cm2混凝土。 由于沉管结构不容许出现任何通透性的裂缝；非通透性的裂缝开展的宽度应控制在0.15 0.2mm以下。因此不宜采用级及级以上的钢筋。logo4.3 管段制作一、临时干坞：一、临时干坞：位置应选择距隧址较近，地质条件较好，便于浮运的地方（一）干坞规模： 根据工程规模、管段长宽尺寸和管段数量，结合坞址的地形、地质条件、工期、土地使用费和施工设备综合考虑。logo 在干坞内一次完成所有管段的制作，它只需放一次水进干坞，干坞不需要闸

10、门，施工简便，干坞仅用土围堰或钢板围堰作坞首。管段出坞时，拆除坞首围堰便可将管段浮运出坞。规模大，占地多，适用于：工程量较小，管段数量少，土地价格低和坞址地质条件较差的工程。4.3 管段制作logo分批预制管段是在干坞内分批制作管段，每批管段预制完成，就放一次水进坞，使之浮运出坞，干坞的坞门需开启多次，这种干坞规模小，占地少，造价低，重复使用率高，而且有利于与其它施工程序配合缩短工期。但这种方式也有不少缺点： 若不采用启闭式坞门（闸门），则每次修复坞门难度大。若采用闸门式坞门，造价又高。 先批出坞后沉放的管段，至少有一端搁置在基槽中的临时支座上，需待几个月时间才能与后批管段相接，这样不利于先沉

11、放管段的稳定，其安全难于保证。 原已开挖的基槽，在后批管段出坞时己有回淤，且难于清除，将影响后批管段基础的质量。logo 重复使用干坞，反复灌水、排水，抽水时难以保证干坞边坡的稳定性。 重复使用干坞还会造成难以彻底清除坞底垫层上的淤泥，必然影响坞底的透水性，削弱坞底防排水能力与承载力，从而影响再次预制管段的质量，对管段上浮也不利，甚至造成吸附现象而使管段平衡失控。 分批预制管段会增加坞底施工设备的拆迁和再组装工作，使临时工程费用增加。 后批管段浮运时，可能需要再次对临时航道进行疏浚工作。为克服上述缺点，在丹麦至瑞典跨海联络线的厄勒海峡水底沉管隧道的分批预制管段干坞中采用了两级干坞的型式，即干坞

12、由浅水槽和深水槽组成。采用船闸的方式逐段发送管段单元。logo（二）干坞的构造干坞一般由坞墙、坞底、坞首及坞门、排水系统、车道组成logo干坞的深度应保证管段在制成后能顺利地进行安装工作并浮运出坞，要求坞室深度能使管段在低水位时露出水面，高水位时有足够的水深以安设浮箱，中水位时能自由浮升。此外为确保安全管段在浮起时，底部的富余深度为1m。v 管段制作：注意所设置施工缝和变形缝并密封管段制作：注意所设置施工缝和变形缝并密封logologologologologologologologo（二）管段预制（二）管段预制一）钢筋混凝土结构一）钢筋混凝土结构1保证浮运时有规定的干舷高度由于矩形管在浮运时的

13、干舷高度仅为10 15cm，占管段全高的1.2 2%，确保管段的容重变化控制在既不使管段出现下沉，也不使管段上浮过多。2制定严密的接缝防渗漏措施管段的缝隙主要有纵向施工缝和竖向变形缝。（1） 纵向施工缝纵向施工缝由于混凝土底板和上部管段的不同时浇注产生，主要由于水泥的水化热作用而引起的。防止措施应从防止混凝土的开裂出发。包括合理组成混凝土，降低温差等。logo2）变形缝）变形缝在垂直于隧道轴线方向设置，把每一管段分割成若干节段，每一段节段的长度一般在1520m。用于较长的混凝土管段（节）单元连接和抵抗差异沉降和由温差所造成的变形。接缝应设在混凝土结构的中断处。变形缝的构造应满足三个主要要求：能

14、适应一定幅度的线变形和角变形；施工阶段能传递弯矩，使用阶段能传递剪力；变形前后均能防水。logo2）变形缝）变形缝logologologo4.4 水底浚挖v用改装后的挖泥船，沉管基槽断面用改装后的挖泥船，沉管基槽断面logologologo4.5 管段沉设与水下联接v一、沉设方法一、沉设方法管段浮运：已完成的管段自干坞向预定沉放位置的运输坞内浮起出坞系泊等待托运至隧址logologologologov二、沉设作业二、沉设作业（一）沉设准备完成沟槽清淤水上管制（二）管段的沉设方法有许多种，归纳起来有： 拉沉法组）扛沉法船组（或浮箱（水上作业台）浮箱（或浮筒）起重船吊沉法沉设方法seplogolo

15、gologologologologologologologo自升式海上作业平台logologo（三）管段下沉：管段下沉的全过程，一般需要24小时，沉设周期多为每月一段 初步下沉灌注压载水（至下沉力的（至下沉力的5050）位置校正灌注压载水（下沉力值的（下沉力值的100100）距管底高程45m停止。 速度控制在2050cm/min 靠拢下沉 到达隧道轴线位置时，先将管段向已设管段平移，至既设管段22.5m处，然后再将管段下沉到管底设计高程0.51.0m处,校正好管段位置 着地下沉 利用超声波测距仪控制继续将管段前移至距前节管段约2050cm处。校正管段，开始着地下沉logologo三、水下连接（水力压接法）三、水下连接（水力压接法）v顺序：对位顺序：对位拉合拉合压接压接拆除封端墙拆除封端墙logologologologo4.6 基础处