沉管法隧道施工

1、第五节 沉管法隧道施工第1页普通沉管隧道施工工序第2页一、管段制作对管段施工基本要求是本身不漏水，即使承受最大水压时也不渗漏；管段本身材质均匀、质量对称、结构牢靠，以免浮运时倾倒。 管段有钢壳型和钢筋混凝土型两种。1）钢壳管段钢壳管段制作工序主要包含：第3页建造钢壳制作厂，普通利用船厂设备。制作钢壳。托运至驳装栈桥，而且固定。浇筑内部混凝土。安装顶板止水板并注入砂浆。2）钢筋混凝土沉管段混凝土箱型管段结构通常在干船坞内制作。预制混凝土管段必须历经干坞注水、管段起浮、浮运和沉放等过程最终沉埋于江底基槽中所以管段结构应满足严格防水要求、可靠地承受各工况中各种荷载、并能平稳起浮和不倾斜等多项要求。第

2、4页钢筋混凝土沉管管段施工注意关键点：使混凝土含有高质量防水性和防渗性。严格控制混凝土重度、注意混凝土重度若超出1%以上，管段将浮不起来。严格控制模板变形，预防因模板变形较大，造成混凝土质量不均匀，管段在浮运中发生倾斜。慎重处理施工缝和变形缝，确保各项质量符合要求。管段主体结构完成后，须在管段两端离端面0.51m处设置端封墙。端封墙用于使沉管管段成为封闭结构，使可在坞中浮起，方便对管段进行防渗检漏，及将其浮运到预订地点。另外，还需对管段安装压载设置。管段下沉普通由向压载设置加压实现，压载设施普通采取水箱。管段在出坞前最终需做渗漏检验和调整干舷值。第5页管段制作难点主要在于：管段制作精度高主要表

3、达在对管段总质量、总体积、干舷高度、沉放对接精度要求上。管段防水要求高主要表达在管段结构不允许出现贯通裂缝，并尽可能防止和控制表面裂缝。尤其是当前沉管管段防水设计趋势是以结构本体放水为主，在管段外侧不再采取外部防水设施。管段制作流程普通是将一根管段分为若干节，分节浇筑。第6页二、管段浮运、沉放与水下对接管段浮运是将干坞中制作沉管管段经过水路拖运至沉放地点工序。管段起浮前应先在干坞中进行管段检漏。为确保浮运过程中管段稳定，要求管段有一定干舷。干舷是指管段浮运时，管段顶部露出水面部分。管段沉放是沉管隧道施工中用于使管段下沉就位工序。按工艺特点可分为吊沉法和拉沉法。水下对接是沉管管道下沉就位后，将其

4、与先期陈设管段和水下接合工序。连接方法有水下混凝土连接法和水力压接法。第7页1）干舷高度确定干舷高度是指在浮运过程中，管段露出水面部分高度。G-管段重心；F-管段浮心，即管段排水体积重心；B-管段外包宽度（m）；H-管段外包高度（m）；Hb-干舷高度；1-压舱水箱内压舱水第8页第9页第10页第11页4)管段浮运技术沉管隧道施工中，在干坞内完成混凝土管段预制作业后，需先对其安装用于浮运、沉放及水下对接施工全部从属设备及设施，然后向干坞内灌水，使混凝土管段在坞内起浮。坞内外水位到达平衡状态后，即可进行抗渗漏检验和开始浮运管段。浮运沉管隧道管段，应注意以下条件：在现场特定条件下隧道管段特征。在航运水

5、道中能够利用空间。拖船种类和能力。定位系统和将相关信息提交给作业指挥者方式。可能碰到其它情况。第12页浮运两种主要方式：（1）拖轮浮运（2）岸上绞车拖运和拖轮顶推浮运拖轮浮运四船托运管段三船托运管段第13页LOGO第14页LOGO第15页LOGO第16页5）管段沉放技术（1）管段沉放方法管段沉放目标是需满足隧道设计对不一样位置管段提出定位精度要求，采取何种沉放方式需依据管段尺寸、水流随度、水位深浅以及以往施工经验。管段沉放方法吊沉法分吊法扛吊法骑吊法拉沉法第17页a.分吊法 起重船吊沉法 浮箱吊沉法起重船吊沉法：又称为浮吊法。沉放前起重船经过管段顶板预埋个吊点提吊，同时逐步给管段内压载，使管段

6、慢慢沉放到要求位置。第18页优缺点：该法可免去主要沉放设备，但占用水面较宽，对航道干扰大，指挥不方便。第19页LOGO第20页第21页c.浮箱吊沉法： 将管段顶板上方只浮箱经过吊索和管段起吊点连接。吊索起吊力作用在浮箱中心，分前后两组，用钢桁架连结，起吊提升机和浮箱定位提升机安放在浮箱顶部，管段本身用根锚索定位，定位提升机安设在定位塔顶部。第22页浮箱吊沉法优缺点： 降低水上作业，使管段对航道影响减小；设备简单，水上作业简化，尤其适合用于大型沉管。第23页LOGO第24页d.扛吊法 在左右方驳之间加设”扛棒“， ”扛棒“下吊设沉管，然后沉放，这种方法也成为方驳扛沉法。优缺点： 吊扛法使用于小型

7、管段沉放，不但沉放时较为平稳，而且浮运时还能够利用驳船组挟持管段航行，使浸水面积对浮轴惯性矩成倍增大，从而使浮运时抗倾覆稳定性及安全度提升。第25页第26页e.骑吊法 骑吊法系用水上作业平台”骑“于管段上方，将其慢慢吊放淹没，所用水上作业平台，也叫自升式作业平台，实际上是矩形钢浮箱。就位时，向浮箱内灌水加荷压载，使条钢腿插入海底，需要入土较深时，能够压沉一次后，排水浮起钢平台，然后再注水加荷压沉。如此重复数次到达设计要求。第27页骑吊法适应条件： 适合于水深或流速较大河流或海湾沉放管段施工时不受洪水、潮水、波浪影响，不需要锚碇，对航道干扰小。 风浪较大时有利，但设备费用大。第28页第29页.拉

8、沉法 利用预先设置在沟槽底面上水下桩墩作为地垄，依靠架在管段上面钢桁架顶上提升机，和扣在地垄上钢索，将管段缓缓拉下水，沉放到桩墩上。 须在水底设置桩墩，费用较大。第30页第31页（2）管段沉放方法选取标准安全标准效率标准环境影响最小标准经济标准6）管段水下连接与沉管隧道防水技术（1）管段水下连接类型沉管隧道相邻管段之间连接结构，简称为管段接头。第32页刚性接头 在相邻两节管段端面之间，沿隧道外壁浇注一圈钢筋混凝土将之连接起来，形成一个永久性接头。 刚性接头应能抵抗弯矩、剪力和轴力，不低于管段本身强度。第33页 刚性接头水密性不可靠，在使用过程中常因不均匀沉降而开裂渗漏。 “先柔后刚”接头：水力

9、压接时所用胶垫，留在外圈作为接头永久性止水防线，刚性接头在胶垫防护之下，不在渗漏。其刚性部分普通在沉降基本结束之后，再浇注钢筋混凝土。第34页第35页柔性接头利用水力，压接时所用胶垫，吸收变温伸缩与基础不均匀沉降造成角度改变，以消除或减小管段所受温变与变形应力。第36页（2）管段接头组成及工序管段之间刚性接头普通由在两侧钢板之间填充混凝土形成。组成柔性接头构件有以下几个：GINA橡胶止水带二次防水橡胶水平和垂直抗剪键接头连接钢缆或W形钢板GINA橡胶止水带闭锁装置端部钢壳第37页（3）最终接头结构和工序最终接头结构类型最终接头结构可按其所在位置分为两类：水中最终接头和岸上最终接头。水中初密封和

10、最终接头形成水中初密封结构普通由钢结构构件和橡胶止水带组成。橡胶止水带通常在向干坞灌水前安装，管段沉放对接后，把相邻管段端头封板间水抽掉，即可由水压作用形成初密封。第38页三、沉管隧道基础处理1）沉管隧道基础处理特点沉管隧道地基、基础沉降问题与普通地面建筑情况截然不一样。区分为沉管隧道在基槽开挖、管段沉放、基础处理和最终回填覆土后，抗浮系数仅1.11.2，使作用在沟槽底面荷载不会因设置沉管而增加，相反却有些减小。可见 在沉管隧道沉管段中构筑人工基础，普通不会因荷载过大而发生沉降问题。第39页基础处理目标： 不是为了对付地基土沉降，而是为在管段沉放前，基槽开挖不平整，使槽底表面与沉管底面之间存在

11、很多不规则空隙，这么会使地基受力不均，引发地基不均匀沉降，并使沉管结构受到较大局部应力而开裂。所以在沉管隧道施工中必须进行基础处理，使管段底面与地基之间空隙充填密实，均匀接触。第40页2）沉管基础处理方法： 刮铺法（先铺法） 喷砂法和压注法（后填法） 桩基法 灌砂法 灌囊法第41页刮铺法 刮铺法是在管段沉放前采取专用刮铺船上刮板在基槽底刮平铺垫材料，作为管段基础。 基曹底应超挖mm，在槽底两侧打数排短桩并安设导轨，方便在刮铺时控制高程和坡度。第42页 投放铺垫材料采取抓斗或经过刮铺机喂料管进行。 刮板船用沉到水底锚块稳定，刮板支撑在刮板船导轨上。平整度砂 mm，刮石 mm。第43页缺点：需要专门刮铺设备；作业时间长，干扰航道；刮铺完后需经常去除回淤土或塌坡泥土；在管段底宽较大是施工困难。第44页喷砂法 是从水面上用砂泵将砂、水混合料经过伸入管段底喷管向管段底部喷注，填满空隙。砂垫层厚度普通为1m左右。平均砂粒径为0.5 mm，混合料中含砂量普通为10%，有时可到达20%。第45页第46页第47页压砂法 在管段内沿轴向铺设直径200mm输料钢管，接到岸边或水上砂源，经过泵砂装置及吸料管将砂水混合料泵送到已接好压砂孔，压入管底孔隙。第48页桩基法 适用条件：