地下工程沉、顶管法第六部分

1、第六部分第六部分地下工程沉管及顶管工法介绍地下工程沉管及顶管工法介绍2011-112011-11陕西陕西* *咸阳咸阳沉管施工方法：沉管施工方法： 沉管法是预制管段沉放法的简称，是在水底建筑隧道的沉管法是预制管段沉放法的简称，是在水底建筑隧道的一种施工方法。其施工顺序是先在船台上或干坞中制作隧道管段一种施工方法。其施工顺序是先在船台上或干坞中制作隧道管段( (用钢板和混凝土或钢筋混凝土用钢板和混凝土或钢筋混凝土) )，管段两端用临时封墙密封后滑，管段两端用临时封墙密封后滑移下水移下水( (或在坞内放水或在坞内放水) )，使其浮在水中，再拖运到隧道设计位置。，使其浮在水中，再拖运到隧道设计位置。

2、 沉管法 8 干坞干坞轴线干坞轴线干坞： 利用线路轴线岸上段基利用线路轴线岸上段基坑进行管节预制。坑进行管节预制。移动干坞：移动干坞： 利用大型潜驳进行利用大型潜驳进行管节预制。管节预制。其它因定干坞：其它因定干坞：利用线路轴线以外其它位置较为固定的基坑进行管节预利用线路轴线以外其它位置较为固定的基坑进行管节预制。国外如荷兰等国家利用此类型干坞较为普遍。制。国外如荷兰等国家利用此类型干坞较为普遍。沉管施工方法：沉管施工方法：1 1、在临时干坞预制管段，一般、在临时干坞预制管段，一般100100米左右（目前最米左右（目前最长长268268米）。两端用临时封墙封闭（钢板，易拆米）。两端用临时封墙封

3、闭（钢板，易拆除）除）2 2、向干坞灌水使管段浮起，（下铺碎石，否则水不、向干坞灌水使管段浮起，（下铺碎石，否则水不能进入，则难浮起），用拖轮拖到指定位置。能进入，则难浮起），用拖轮拖到指定位置。3 3、在设计隧道位置，事先在水下挖好沟槽、在设计隧道位置，事先在水下挖好沟槽4 4、待管段就位，向其内灌水，使下沉到位。、待管段就位，向其内灌水，使下沉到位。5 5、将沉没到位的管段在水下连接，再回填覆土即基、将沉没到位的管段在水下连接，再回填覆土即基本完成施工。本完成施工。一般一天沉一节，间隔准备时间一个月。一般一天沉一节，间隔准备时间一个月。应用历史应用历史：1919世纪末便有应用，世纪末便有应

4、用，2020世纪初向大型管段发展，世纪初向大型管段发展，但因几个关键技术问题未能较好解决，如管段的但因几个关键技术问题未能较好解决，如管段的水下连接技术，故应用不多。水下连接技术，故应用不多。自自2020世纪世纪5050年代以来，沉管技术有飞跃性突破，年代以来，沉管技术有飞跃性突破，得到越来越多的应用。得到越来越多的应用。沉设过程控制沉设过程控制：( (不能无控制下沉）不能无控制下沉）沉设时设水箱灌水，以便控制。沉设时设水箱灌水，以便控制。分分初步下沉初步下沉、靠拢下沉靠拢下沉与与着地下沉着地下沉。方法有：方法有：分吊法分吊法用浮筒吊住沉放，用浮筒吊住沉放，扛吊下沉扛吊下沉（方驳扛吊）。（方驳

5、扛吊）。管段上设定位索，可在岸上拉动控制来定位，管段上设定位索，可在岸上拉动控制来定位，河中设地锚使锚索折转。河中设地锚使锚索折转。拖航前要在坞中沉没拖航前要在坞中沉没2424小时以上检漏。小时以上检漏。6-1 沉管结构沉管结构 6-1 沉管结构沉管结构 特点特点:1 1、质量高质量高：预制管段本身的结构及防水质量易保证；：预制管段本身的结构及防水质量易保证；接缝少（同盾构比），再用水力压接法可滴水接缝少（同盾构比），再用水力压接法可滴水不漏。不漏。2 2、单价和总造价低单价和总造价低：水下挖土较在暗挖花费小；整：水下挖土较在暗挖花费小；整段预制、拖航较预制、运输、拼装管片花费小；段预制、拖航

6、较预制、运输、拼装管片花费小；覆土薄，埋深小，使长度小，故总造价低。覆土薄，埋深小，使长度小，故总造价低。3 3、现场工期短、现场工期短4 4、操作条件好，基本无地下作业，水下作业也较少，、操作条件好，基本无地下作业，水下作业也较少，气压下作业则完全没有。气压下作业则完全没有。5 5、对土层的适用性强，在流砂层中施工也无困难、对土层的适用性强，在流砂层中施工也无困难（如围堰，开挖则难）（如围堰，开挖则难）6 6、水深无特殊限制，如以潜水最大深度为限，则、水深无特殊限制，如以潜水最大深度为限，则可达可达7070米米7 7、断面形状、大小无特别限制，可有、断面形状、大小无特别限制，可有4-84-8

7、个车道个车道但是：但是：1 1、急流时难施工，需作业台；、急流时难施工，需作业台；2 2、施工时如何保证通航亦需考虑，并需同航道管理、施工时如何保证通航亦需考虑，并需同航道管理部门讨论。部门讨论。6-1 沉管结构沉管结构 沉管段隧道沉管段隧道鼻托人孔(测量塔)测量塔方驳 双方驳提供足够的浮力；双方驳提供足够的浮力； 通过调节水箱压载水以提供负浮力进行下沉，同时通过方驳提供的浮通过调节水箱压载水以提供负浮力进行下沉，同时通过方驳提供的浮 力以控制下沉速度；力以控制下沉速度； 沉放过程中通过沉放过程中通过GPS实时定位系统以保证精确定位。实时定位系统以保证精确定位。管段沉放管段沉放管段沉放管段沉放

8、靠拢下沉靠拢下沉着地下沉着地下沉沉管段隧道沉管段隧道初步下沉初步下沉接头用接头用水力压接法水力压接法，加拿大人首创，管端装橡胶垫，加拿大人首创，管端装橡胶垫（见图）（见图） 6、沉管的基础、沉管的基础荷载小，一般不用作基础。但开槽不平，要对地基荷载小，一般不用作基础。但开槽不平，要对地基持力层进行处理。（与水下管段对接是沉管施工的持力层进行处理。（与水下管段对接是沉管施工的两项关键技术）。两项关键技术）。地基持力层处理方法：地基持力层处理方法：1 1）后铺法后铺法，底面较窄时用，包括刮铺砂、石；，底面较窄时用，包括刮铺砂、石；2 2）先铺法先铺法，底面较宽时用（宽时难后铺），包括，底面较宽时用

9、（宽时难后铺），包括灌砂、喷砂、压浆、压混凝土、灌囊法等。压浆、灌砂、喷砂、压浆、压混凝土、灌囊法等。压浆、砂、混凝土法较简单可靠。砂、混凝土法较简单可靠。 基底灌砂及回填基底灌砂及回填在土层过软时，则要作基础。因荷载虽较原来减小，在土层过软时，则要作基础。因荷载虽较原来减小，但不均匀。方法有：但不均匀。方法有：（1 1）换土，工程量不宜大；）换土，工程量不宜大；（2 2）砂桩预压，费时；）砂桩预压，费时；（3 3）减轻自重，会有抗浮问题；）减轻自重，会有抗浮问题；（4 4）桩基础，多用。）桩基础，多用。岸边最终水下接头岸边最终水下接头沉管段隧道沉管段隧道顶封板顶封板侧封板侧封板底封板底封板止

10、推梁止推梁岸边最终水下接头岸边最终水下接头沉管段隧道沉管段隧道一、顶管施工方法一、顶管施工方法在工作坑中将预制混凝土箱涵顶入，多用于穿过在工作坑中将预制混凝土箱涵顶入，多用于穿过铁路路基的隧道。铁路路基的隧道。工作坑工作坑：对曲线铁路，工作坑要设在曲线外侧。：对曲线铁路，工作坑要设在曲线外侧。滑板滑板：混凝土板，上有：混凝土板，上有导向墩导向墩、润滑层润滑层，下要防，下要防滑，例设滑，例设防滑梁防滑梁。1 1的仰坡，因推出后前端一般的仰坡，因推出后前端一般要下沉。要防止滑板拉断。要下沉。要防止滑板拉断。有时用简易滑板，如平铺片石，再灌水泥浆；用有时用简易滑板，如平铺片石，再灌水泥浆；用钢轨，轨

11、间填砂，再用水泥砂浆抹面；土硬时，钢轨，轨间填砂，再用水泥砂浆抹面；土硬时，用灰土垫层再铺粗砂亦可。用灰土垫层再铺粗砂亦可。润滑层润滑层：由润滑剂及塑料薄膜组成（见图：由润滑剂及塑料薄膜组成（见图8-48-4） 以准备好的顶压工作以准备好的顶压工作坑坑( (井井) )为出发点，将管卸入为出发点，将管卸入工作坑后，工作坑后，通过传力顶铁和通过传力顶铁和导向轨道导向轨道，用支承于基坑后，用支承于基坑后座上的液压千斤顶将管压入座上的液压千斤顶将管压入土层中，土层中，同时挖除并运走管同时挖除并运走管正面的泥土正面的泥土。顶管法施工示意图顶管法施工示意图(3) (3) 顶管法顶管法顶管法施工现场 二、箱

12、涵制作二、箱涵制作与一般混凝土箱涵的区别只是在表面要喷石蜡，与一般混凝土箱涵的区别只是在表面要喷石蜡，做顶板防水层（因顶上会积水），前端装刃角做顶板防水层（因顶上会积水），前端装刃角（图（图8-68-6）。顶板防水层外可浇一层混凝土，以）。顶板防水层外可浇一层混凝土，以保护之。保护之。断面高度大时，要设断面高度大时，要设挖土平台挖土平台，减小挖土坡面高，减小挖土坡面高度，挖土平台也设刃角度，挖土平台也设刃角三、后背形式及其设计三、后背形式及其设计后背在顶入时提供反力，不许有过大的变形及相后背在顶入时提供反力，不许有过大的变形及相对位移，又因是临时结构，设计时应力求节约。对位移，又因是临时结构，

13、设计时应力求节约。类型有板桩式、重力式、拼装式等。类型有板桩式、重力式、拼装式等。顶进力的计算：顶进力的计算：P= =K N N上上f上上 + +（N上上+ +N自自）f下下 + 2+ 2Ef侧侧 + +RA f并不仅仅是摩擦系数，也包含倾斜时的分力等。并不仅仅是摩擦系数，也包含倾斜时的分力等。启动时的顶力较大，约为自重的启动时的顶力较大，约为自重的0.80.8倍，随后减小，倍，随后减小，刃角切入后又增大。刃角切入后又增大。千斤顶要顶在被动土压力的合力点。千斤顶要顶在被动土压力的合力点。板桩的计算：板桩的计算：顶进时用弹性地基梁计算较好，全部顶进时用弹性地基梁计算较好，全部用被动土压不合实际，使计算内