沉管隧道施工手册

沉管隧道施工手册1适用范围本手册适用于内河、沿海及近海水域下节段式、整体式沉管隧道的新建施工，涵盖江底、海底及特殊水域沉管隧道的管节预制、浮运、沉放对接、基础处理、内部结构施工等全流程，对于水下交通隧道、市政输水隧道、共同沟沉管隧道具有同等指导效力。2施工前期准备2.1勘察与设计复核2.1.1地质勘察：需完成隧址区域1:500精度水下地形测绘，钻孔间距不得大于50m，管节沉放区域加密至20m，探明表层淤泥厚度、持力层承载力、砂土液化等级、不良地质体（溶洞、孤石、暗礁）分布，土壤物理力学参数需包含黏聚力、内摩擦角、压缩模量、渗透系数，且试验数据误差不超过±5%。

2.1.2水文气象勘察：连续监测12个月以上水文数据，明确最高/最低潮位、最大流速、涨落潮周期、波浪高度、水体含盐度、含沙量，其中沉放窗口期需满足流速≤1.5m/s、浪高≤0.5m、能见度≥1000m；收集隧址区近10年台风、暴雨、寒潮等极端气象频次及影响程度，制定灾害应急预案。2.1.3设计文件复核：核对管节几何尺寸、重量、抗浮系数、接头防水等级、基础承载力要求，重点复核沉放对接允许偏差、接头剪切刚度、压载水舱布置参数，发现设计与现场条件不符时需联合设计单位出具变更文件后方可施工。2.2施工场地布置2.2.1干坞选址：优先选择隧址附近开阔平坦区域，地质承载力≥120kPa，地下水位低于坞底1.5m以上，距离航道直线距离不超过2km，干坞容量需满足同期预制管节数量+1个备用管节工位的要求，坞底设置2‰的倒坡，周边布置排水沟及集水井。2.2.2临时设施：配置生产能力不小于200m³/h的混凝土搅拌站，储备不少于7天用量的水泥、骨料、外加剂，设置钢筋加工车间、模板堆放区、预制管节养护区、防水材料存放仓，所有电力系统配置双回路供电，备用电源功率不小于总负荷的80%。

2.2.3设备进场验收：对沉管拖轮、浮吊、定位船、沉放绞车、水下机器人（ROV）、GPS定位系统、测深仪、应力应变监测设备进行进场校验，测量仪器需提供法定计量部门出具的校准证书，设备试运行合格率达到100%后方可投入使用。

##3管节预制施工

3.1模板工程

3.1.1模板选型：采用钢模体系，面板厚度≥8mm，平整度偏差≤2mm/m，整体刚度满足混凝土浇筑时变形≤1/1000跨度要求，端模需设置止水带安装槽、剪力键预留孔，孔位偏差≤1mm。3.1.2模板安装：按照底模→侧模→内模→端模的顺序安装，底模支撑体系采用型钢支架，沉降差控制在3mm以内，侧模设置对拉螺栓，间距不大于600mm，内模预留振捣窗口，竖向间距≤2m、横向间距≤3m，模板安装完成后整体尺寸偏差：长度≤±20mm，宽度≤±15mm，高度≤±10mm，端面垂直度≤1/1500。3.1.3模板拆除：非承重侧模在混凝土强度达到2.5MPa以上、表面及棱角不因拆模受损时拆除，承重底模需待混凝土强度达到设计强度的100%后方可拆除，拆模时严禁重击管节表面，拆除后及时清理模板残渣并涂刷脱模剂。

3.2钢筋工程

3.2.1钢筋加工：钢筋进场需检测屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯性能，合格后方可使用，钢筋下料尺寸偏差≤±10mm，弯曲角度偏差≤±2°，焊接接头需做拉伸试验，同一批次300个接头为一个检验批，合格率100%方可使用。

3.2.2钢筋绑扎：按照底板钢筋→侧墙钢筋→顶板钢筋的顺序施工，钢筋保护层厚度：外侧≥50mm、内侧≥30mm，采用同强度混凝土垫块，间距≤1m，呈梅花形布置，钢筋搭接长度满足设计要求，受力钢筋接头位置错开35d且不小于500mm，同一截面接头率不超过50%。

3.2.3预埋件安装：止水带、注浆管、压载水管、检测传感器等预埋件需与钢筋骨架牢固绑定，位置偏差≤5mm，GINA止水带安装时需采用专用夹具固定，接头采用热熔焊接，拉伸强度不低于母材的90%，安装完成后做闭水试验，压力0.3MPa保持30min无渗漏。

3.3混凝土工程

3.3.1配合比设计：采用C40C50高性能混凝土，水胶比≤0.35，胶凝材料总量380450kg/m³，粉煤灰掺量20%30%，减水剂掺量0.8%1.2%，入模坍落度160~200mm，扩展度≥450mm，水化热峰值≤70℃，绝热温升≤50℃，抗渗等级≥P10，抗冻等级根据区域气候确定，沿海区域需满足F300以上要求。

3.3.2混凝土浇筑：采用分层连续浇筑工艺，分层厚度≤300mm，浇筑速度≤0.5m/h，振捣采用插入式振捣器，振捣间距≤500mm，插入下层混凝土50~100mm，避免振捣碰撞钢筋、模板及预埋件，浇筑过程中安排专人监测模板变形，变形超过允许值时立即停止浇筑，采取加固措施后方可继续。3.3.3养护与温控：浇筑完成后12h内覆盖土工布洒水养护，养护时间≥14d，内部埋设温度传感器，间距≤5m，实时监测内部与表面温差、表面与环境温差，温差超过25℃时采取内部通冷却水、表面覆盖保温层措施，降温速率≤2℃/d，混凝土强度达到设计强度的100%后，进行管节闭水试验，注水至设计压载水位，保持72h，渗水量≤0.05L/（m²·d）为合格。

3.4管节舾装

3.4.1压载系统安装：每个管节设置4~6个独立压载水舱，采用离心泵充排水，单泵流量≥200m³/h，每个水舱设置液位传感器，精度±10mm，充排水系统可远程控制，具备手动应急操作功能，安装完成后做充排水试验，核查注水速度、液位监测精度是否满足设计要求。3.4.2定位系统安装：管节顶部设置4个GNSS监测点，定位精度≤5mm，端面设置机械导向装置、拉合千斤顶、测斜仪，管节内部布置应力应变传感器、倾斜传感器，所有监测数据实时传输至沉放指挥中心。3.4.3防水附件安装：外侧接头安装GINA止水带，采用专用压条固定，螺栓扭矩符合设计要求，OMEGA止水带预留安装槽，管节外侧涂刷2mm厚环氧沥青防腐层，干膜厚度偏差≤0.2mm，电火花检测无漏电点。4基槽开挖与清淤施工4.1基槽开挖4.1.1开挖参数：基槽底宽度比管节宽度大23m，边坡坡度根据土质确定：淤泥质土1:31:4，砂土1:21:2.5，黏土1:1.51:2，槽底预留20~30cm厚原状土作为保护层，避免扰动持力层，开挖深度偏差≤+200mm、-50mm。4.1.2开挖施工：采用抓斗挖泥船配合耙吸挖泥船施工，硬质地层采用绞吸式挖泥船或水下爆破施工，爆破作业需提前申请航道管制，爆破振动速度控制在5cm/s以内，避免影响周边构筑物，每开挖50m进行一次断面测量，采用多波束测深仪扫测，确保边坡及槽底尺寸符合设计要求。4.1.3槽底处理：开挖完成后清除预留保护层，采用清淤泵吸除槽底浮泥，浮泥厚度≤10cm，承载力≥设计要求的150kPa，采用静力触探检测，每20m一个检测点，合格率100%方可进入下一道工序。

4.2基槽抛填整平

4.2.1抛填施工：基槽底部先抛填12m厚级配碎石，粒径1030cm，含泥量≤3%，采用斗轮式抛石船施工，定位偏差≤30cm，抛填厚度偏差≤±100mm，抛填后采用平板式振动夯水下夯实，夯击能≥100kN·m，遍数≥3遍，压实度≥96%。

4.2.2整平施工：采用水下整平机作业，整平精度≤±50mm，整平范围超出管节边缘0.5m，每10m一个断面检测平整度，不合格区域补填碎石重新整平，整平完成后静置24h，复测无沉降变形后方可进行管节沉放。5管节浮运施工5.1浮运前检查5.1.1管节状态检查：复核管节干舷高度，设计干舷一般为15~30cm，实际偏差≤±2cm，检查压载水舱密封性、充排水系统功能、定位系统信号稳定性，所有监测设备调试正常。5.1.2航道检查：提前清理浮运航道内障碍物，航道宽度比管节宽度大2倍以上，水深大于管节吃水深度1m以上，设置临时航标，提前72小时发布航道管制公告，确认浮运窗口期水文气象条件符合要求。5.1.3设备编组检查：采用“主拖轮+辅助拖轮+定位船”编组，主拖轮功率满足拖航阻力要求，拖航阻力按公式R=Rf+Rw+Rc计算（其中Rf为摩擦阻力、Rw为波浪阻力、Rc为涡流阻力），拖轮总功率储备不小于计算阻力的5.2.2航道航行：浮运速度控制在1~2m/s，顺流航行时保持拖轮在前牵引，逆流航行时主拖轮在前方顶推，两侧辅助拖轮控制方向，GNSS实时监测管节位置，横向偏差≤1m，遇到突发流速变化时，及时调整拖轮功率，保持管节姿态稳定。5.2.3沉放区就位：管节到达沉放区上方后，由定位船牵引就位，初始位置偏差≤50cm，管节轴线与设计轴线偏差≤1°，抛下4角定位锚，锚缆拉力≥100kN，固定管节位置，等待沉放窗口期。6管节沉放与对接施工6.1沉放作业6.1.1初始沉放：打开压载水舱阀门，同步向4个水舱均匀注水，注水速度≤100m³/h，保持管节水平，倾斜度≤0.1°，当管节底部距离槽底2~3m时，停止注水，检查管节姿态、定位系统数据、周围水流情况，确认无误后继续沉放。6.1.2接近沉放：当管节底部距离槽底30~50cm时，降低注水速度≤50m³/h，通过调整各水舱注水量，保持管节水平，定位系统实时监测管节位置，横向偏差≤5cm，纵向偏差≤10cm，采用ROV水下观测管节底部与槽底的距离，避免刮蹭。6.1.3着床就位：管节缓慢着床，先接触基床的一端压力达到设计值的50%时，调整另一端压载水量，保持管节均匀受力，着床后整体偏差：轴线偏差≤50mm，高程偏差≤±30mm，相邻管节端部高差≤20mm，采用静力水准仪监测管节沉降，1h内沉降≤1mm为稳定。

6.2对接作业

6.2.1初步对接：启动拉合千斤顶，拉力逐步增加至设计值的50%，拉动待安管节向已安管节靠近，当GINA止水带接触已安管节端面时，停止拉合，检查止水带接触情况，ROV观测止水带无扭转、偏移，继续加压至设计拉力，GINA止水带压缩量达到设计值的30%~50%。

6.2.2水力压接：打开相邻管节接头处的排水阀，排出接头腔体内的水，利用外部水压力将待安管节进一步压紧，压力差达到0.1~0.15MPa时，GINA止水带压缩量达到设计值，此时检查接头水密性，接头腔体内压力保持0.05MPa负压，2h内压力变化≤0.005MPa为合格。6.2.3接头锁定：对接合格后，安装接头剪力键，焊接锁定钢板，灌注接头混凝土，混凝土强度比管节混凝土高一个等级，掺加微膨胀剂，灌注完成后养护14d，安装OMEGA止水带，做接头闭水试验，压力0.2MPa保持24h无渗漏。7基础处理与回填施工7.1基础注浆7.1.1注浆参数：管节底部预留注浆孔，间距35m，注浆材料采用水泥-水玻璃双液浆，水灰比0.81.0，水泥与水玻璃体积比1:0.51:1，初凝时间3060s，注浆压力0.20.3MPa，注浆量根据管节底部空隙体积计算，充盈系数1.21.5。7.1.2注浆施工：按照从中间向两边、对称注浆的顺序施工，单孔注浆压力达到设计值且注浆量达到设计量的80%以上时，停止注浆，注浆过程中监测管节隆起量，隆起值≤5mm，超过时立即停止注浆，调整注浆参数。

7.1.3效果检测：注浆完成7d后，采用地质雷达检测底部密实度，空隙率≤1%，采用钻孔取芯检测，每10m一个检测点，芯样连续完整，强度符合设计要求。

7.2基槽回填

7.2.1压载回填：管节对接完成后，先进行顶部压载回填，采用级配砂石，厚度0.5~1m，对称均匀回填，两侧高差≤0.5m，避免管节偏移，回填后管节抗浮系数≥1.2。7.2.2两侧回填：压载完成后回填管节两侧，采用砂土或碎石，粒径≤10cm，分层夯实，每层厚度≤0.5m，压实度≥93%，回填顶面与管节顶面平齐。

7.2.3顶部回填：两侧回填完成后，回填顶部剩余部分，先回填1m厚黏土保护层，避免块石碰撞管节，再回填开挖原土，顶部高程与原河床高差≤0.5m，回填完成后采用多波束测深仪扫测，确认回填面符合设计要求。8内部结构与附属设施施工8.1内部结构施工8.1.1压载水舱封堵：拆除压载系统，采用混凝土封堵压载水舱，封堵混凝土与管节内壁结合面涂刷界面剂，设置抗剪钢筋，封堵后做渗漏检测，无湿渍为合格。8.1.2路面结构施工：管节内部底板清理干净后，浇筑10~15cm厚C20混凝土找平层，再铺设沥青混凝土路面，面层厚度≥18cm，平整度偏差≤3mm/m，抗滑系数≥0.6。8.1.3防火装饰施工：侧墙及顶部安装防火板，防火等级A级，拼接缝采用防火密封胶密封，装饰面板平整度偏差≤2mm/m，无空鼓、开裂。8.2附属设施安装8.2.1机电系统安装：按设计要求安装通风、照明、消防、排水、监控系统，管线布设整齐，支架牢固，所有设备进行单机调试及联动调试，合格率100%。

8.2.2运营监测系统安装：安装位移、沉降、应力、接头变形、渗漏水监测传感器，布设数据采集传输系统，与运营监控中心联网，调试正常后移交运营单位。9施工质量验收与安全管控9.1质量验收标准9.1.1管节预制：几何尺寸偏差符合3.1.2要求，混凝土强度合格率100%，渗水量符合3.3.3要求，止水带安装合格。

9.1.2沉放对接：轴线偏差≤50mm，高程偏差≤±30mm，接头水密性符合6.2.2要求，基础注浆密实度符合7.1.3要求。9.1.3总体验收：所有分项工程合格率100%，试运行72h无异常，出具验收报告后方可投入使用。

9.2安全管控要点

9.2.1水上作业：所有水上作业人员穿戴救生衣，配