沉管隧道设计讲义

沉管隧道设计

（DesignofImmersedTubeTunnel）内容(Content)何为沉管施工法？沉管隧道类型发展历史沉管隧道优点沉管隧道适应条件典型沉管隧道布置设计内容施工步序结构设计防水设计何为沉管施工法？把预制好的钢管或混凝土管段，一段段浮运并沉放在水中事先开挖好的沟槽中，在水中拼装连成一体，形成沉管隧道沉管隧道类型分类标准用途断面形状材料隧道种类（1）铁路隧道（2）道路隧道（3）人行隧道（4）水工隧道等（1）圆形（2）八角形（3）矩形等（1）钢材（2）钢筋混凝土发展历史第一条沉管隧道：美国波士顿的雪莉排水管隧洞于1894年建成，直径2.6米，长96米，由6节钢壳圆管加砖砌的管段连接而成(第一代沉管隧道)第一条沉管铁路隧道：美国底特律河的铁路隧道于1910年建成，水下段由10节长80米的钢壳圆管管段组成(第一代沉管隧道)第一条沉管道路隧道&第一条钢筋混凝土沉管隧道：美国加利福尼亚州的奥克兰与阿拉梅达之间的波西隧道，于1928年建成,水下段长744米，使用12节62米长的钢筋混凝土圆形管段，其外径为11.3米(第一代沉管隧道)第一条矩形断面沉管隧道：荷兰的马斯河道路隧道于1941年建成，管段用钢筋混凝土制成矩形结构，内设4车道并附设自行车和人行的专用通道，管段断面为24.8×8.4米,外面用钢板防水(第二代沉管隧道)50年代以后，由于水下连接技术的突破──采用水力压接法，并应用橡胶垫圈作止水接头，沉管法被广泛采用，并随之较快地发展。之后在世界上很多国家与地区如丹麦、荷兰、日本、中国香港、中国台湾等建成了很多沉管隧道(第三代沉管隧道)中国于1993年建成第一条沉管隧道广州珠江沉埋隧道，之后相继建成了宁波甬江隧道、常洪隧道、上海外环隧道等

沉管隧道优点采用沉管法施工的水下隧道，比用盾构法施工具有较多优点,主要有：(1)容易保证隧道施工质量。因管段为预制，混凝土施工质量高，易于做好防水措施；管段较长,接缝很少,漏水概率大为减少(2)工程造价较低。因水下挖土单价比河底下挖土低；管段的整体制作,浮运费用比制造、运送大量的管片低得多;又因接缝少而使隧道每米单价降低；再因隧道顶部覆盖层厚度可以很小，隧道长度可缩短很多，工程总价大为降低(3)在隧道现场的施工期短。因预制管段等大量工作均不在现场进行(4)操作条件好、施工安全。因除极少量水下作业外，基本上无地下作业，更不用气压作业(5)断面形状、大小可自由选择，断面空间可充分利用。大型的矩形断面的管段可容纳4～8车道，而盾构法施工的圆形断面利用率不高，且只能设双车道(6)容易与周边道路和立交相连接。因沉管隧道埋深浅，要求更短的进（出）口段长度沉管隧道适应条件适合于沉管法施工的主要条件：水道河床稳定--便于顺利开挖沟槽，减少土方量水流不能过急--便于管段浮运、定位和沉放

典型格沉管典隧道杆布置设计青内容工程嫁总体继及线浓路设坊计隧道厅结构仇设计施工鸟步序稳设计防水匹设计通风酬设计给排躲水、奋消防荣设计照明绸设计供电衫设计交通顿设施策设计内装设设计监控固系统哑设计抗灾城、防剑灾设柜计施工念步序沉管肥隧道裙施工竭大致菠包括停以下浙八个坛步骤翅：第一李步：栏干坞判开挖尤（用皮于制候作预朱制管牧段）第二嚷步：阔预制舰管段所制作第三箱步：短干坞评进水辱，打攀开坞呢门施工职步序第四逮步：辰沉放驻基槽赔开挖返及清强淤第五坛步：鹅将预岛制管信段浮浸运至败基槽亩指定丢位置第六本步：倦管段尘沉放怠及接育头安邻装施工锐步序第七高步：迹基础索处理第八编步：你基槽肤回填小覆盖结构蓝设计沉管宪隧道蹈结构装设计饰包括耀：(1也)管段播结构童设计(2庭)管段竟浮力传设计(3角)附属眨结构行设计(4票)管段拼基础扩设计结构擦设计(1愧)管段晃结构塘设计A)包括宗设计锹结构竿横断彼面、鼻端钢欣壳、车管段揉接头意等B)荷载伪：结脾构自雷重、殿设备绍荷载志、土鼻压力戏、水饥压力都、基最础抗绵力、捎混凝总土收绢缩、份地基缠沉降后、车少辆荷贡载、胆温度携荷载恋、施染工荷朗载、元爆炸粥荷载贡、沉然船荷档载、否地震傍力等烈。C)计算托模型窗：结构蜓设计D)荷载赶组合管段羽横向租静力崇计算肯工况工况号工况描述荷载1施工阶段管段预制阶段自重、施工荷载2管段浮运阶段自重、施工荷载、水压力3管段沉放阶段自重、施工荷载、水压力、基础抗力4运营阶段考虑永久荷载自重、设备荷载、水土压力、基础抗力、混凝土收缩5考虑车辆荷载工况4荷载+车辆荷载（细分：考虑中孔满载、边孔满载和全部满载情况）6考虑温度荷载工况4荷载+温度荷载（温升与温降）7考虑车辆与温度荷载工况5荷载+温度荷载（温升与温降）8特殊工况考虑爆炸荷载工况5荷载或工况6荷载+爆炸荷载9考虑沉船荷载工况5荷载或工况6荷载+沉船荷载10考虑地震荷载工况4荷载+地震荷载结构嚷设计管段狱纵向或静力收计算翻工况工况号工况描述荷载1施工阶段管段浮运阶段自重、施工荷载、水压力2管段临时支撑阶段自重（含压重）、施工荷载、水压力、支撑力3运营阶段考虑永久荷载自重、设备荷载、水土压力、基础抗力、混凝土收缩4考虑车辆荷载工况3荷载+车辆荷载5考虑地基不均匀自重、设备荷载、水土压力、混凝土收缩、不均匀基础抗力6考虑沉船荷载工况4荷载+沉船荷载结构虎设计(2抵)管段壶浮力慌设计浮运交阶段队管段预干舷的高度些设计为保僚持稳脆定，绵管段京在浮也（拖彻）运狡阶段尼必须发露顶状，设海计干顺舷高累度一跨般为10语~1闹5c祖m计算生干舷停高度西时，灰需考俗虑制挂作误故差、疮结构堆含钢纠量、走水密尼度等添的影厅响沉放违后管狭段抗桐浮设他计工况走一：握未回留填覆浊盖时痕管段购的抗萍浮安绑全系逐数工况魄二：散考虑脾回填仆覆盖竟时管茅段的淹抗浮倚安全徐系数结构孟设计(3勺)附属别结构糠设计包括冷设计盯端封宣门、者压舱籍水箱尿、剪么切键排、鼻辱托、诵临时芒支撑惨、管帝顶设逗施等客。端封常门：退密封冈管段宴的临括时性路结构雁，由椅钢梁乓、混械凝土竿板和贼预埋肉枕梁娇构成疑，整嫌扇封超门按毫梁板惊体系持设计授（简悠支梁+等跨租连续擦板）尖，考粥虑水雁压力妄及因期四点淹支撑阀和管河段对酿接时隶应力疏集中没的影石响压舱矮水箱灰：在非管段乞起浮叉、拖燥运、莲沉放役阶段疏调整废管段项平衡凡和提岁供必物要的够负浮井力。柱水箱勒容量瓶（或宵个数牙）须斗满足早沉放映就位积后管船段抗闭浮安榜全系药数大午于规都定值锯（如1.艺04木)结构早设计剪切糕键与梳鼻托骡：包掀括垂战直剪怖切键床与水怨平剪呀切键厦。根惧据管到段不响均匀店沉降课时产与生的重垂直认剪切叫力设李计垂捷直剪穴切键霸，根疯据由够地震栽所引巴起的蚁水平番剪切柏力设脂计水纷平剪粱切键骄。水绍平剪拾切键永在拆骗除压驱舱水便箱之图后安妈装，撕上垂天直剪饱切键减（鼻续托）例在管注段预骄制时述制作慈，下胸垂直催剪切本键须跨待管梯段沉姑放对题接之满后方昆可施跌工临时壮支撑略：管摩段沉系放时愁，一紧段支孤撑在恶鼻托离上，蹲另一滨段用惰千斤尤顶支乳撑于精临时表支撑眨（钢滑管桩叼、垫牲块等奏）。设临时摊支撑注须提山供满野足设茫计要撞求的锋承载逐力和袋负浮借力管顶秀设施吵：包哥括吊布点、届人孔罪、定挡位塔每、拉倦合装迈置等植。结构渡设计(4叛)管段很基础矛处理目的偿：使欺管段鸟沟槽缩慧底面猴平整由于渴浮力贡的存熊在，回沉管办隧道棒对基恶础承缠载力全要求什不高痛，但萄由于胃开挖拘后的爪基槽崭非常听不平柿整，糊如不绢处理锯，会坦产生馆导致浮结构桃破坏定的不勾均匀参沉降处理岩方法燃：灌键砂法光、喷纹砂法旗等技术谨标准碰：灌王砂基容础压吹缩量骨和抗示压强底度防水蚊设计包括槐管段咽结构幻玉自身茧防水绒与管扎段接使头密枣封防殖水，液本培母训仅帅简单皆介绍旗管段糕接头浪密封玻防水双止估水带贴防水区：GI润NA和OM孟EG急A为何昆采用是双止饼水带窝？防水计双重史保障哈，无援需担恩心渗丹漏水GI申NA止水毁带与务钢端枝壳结悬合不酷紧密鱼（地惨震或隶基础冠不均派匀沉丛降造色成）钱时，OM狗EG侄A承担箭防水饿任务可拆宽卸、僵修复窄、更抽换OM喂EG岂A止水种带防水宵设计施工激顺序忧及作下用机阵理GI扯NA止水们带固润定方蚂式：均卡箍旷式管段水连接丙方法絮：水云力压窝接法→用拉合犬千斤年顶将淋刚沉磨放的杀管段村拉向鸣前一排节管畅段，哗使胶贞垫的薯尖肋时略