《沉管隧道施工》PPT课件.ppt

1、地下工程施工，蒋英利电话： 150-0203-0945电子邮件：徽标，第4章沉管隧道施工，沉管法：在水底预挖沟渠，将在陆地上特定位置预制的适当长度的管段浮到下沉位置，沉入沟渠并依次连接，然后回填以覆盖它们第4章沉管隧道施工，第4章沉管隧道施工，第4章沉管隧道施工， 4.1引言4.1.1发展史19世纪末，美国首先在波士顿用沉管法修建了下水道工程，然后在1910年修建了底特律河海底铁路隧道，这是世界上第一条用沉管法修建的铁路隧道。 日本是东亚第一个建造沉管隧道的国家。自1944年第一条沉管公路隧道安志河隧道通车以来，已建成18条铁路和公路隧道。目前，世界上最长的沉管隧道是旧金山湾区快速运输隧道，长

2、5825米，由58个区段组成。管道截面最宽的隧道是比利时的阿佩尔隧道，宽53.1米，总长336米。单个路段中最长的隧道是荷兰海姆斯的普尔隧道，最长的路段长268米，宽21.5米，重50000千牛顿。第4章沉管隧道的施工4.1.1发展历史根据国际隧道协会自1994年以来对沉管隧道和悬管隧道的统计，全世界已建、在建或待建的沉管隧道有93条，其中59条为混凝土隧道，34条为钢壳隧道。从功能上看，有公路隧道61条，铁路隧道26条(含地铁隧道)，公路铁路隧道4条，人行隧道2条；就管段的截面形状而言，有73个矩形断面的隧道和20个圆形断面的隧道(包括花篮、八边形、马蹄形和椭圆形)；就规模而言，早期的沉管大

3、多是双线或四线。从20世纪60年代中期开始，一些六车道隧道相继建成，到目前为止，世界上已建成19条68车道隧道。第四章沉管隧道的建设4.1.1发展历史在国内外先进技术的帮助下，中国、香港和台湾先后建成了四条沉管隧道。中国大陆第一条沉管公路隧道广州珠江隧道于1993年底通车，宁波甬江隧道建成。目前，我国沉管隧道的设计和施工技术仍处于积累经验阶段，但我国经济的快速发展为其进一步发展创造了有利条件。例如，上海外环路上的吴淞口越江隧道决定采用沉管隧道。由于多车道沉管隧道的投资明显节省，沉管隧道在我国具有广阔的前景。实质上，首先在干船坞或船台上预制大型混凝土箱形构件或混凝土与钢的组合箱形构件，每个构件为

4、60140m LOGO，两端用临时隔墙封闭，然后用拖轮将它们拖至预沉位置，定位后，将这些构件放入河床上预先挖好的沟槽中并连接起来，回填砂石，拆除隔墙形成隧道。，徽标，第4章沉管隧道的施工，徽标，4.1.3，优势，1对地质和水文的强适应性。由于基坑开挖较浅，基坑开挖和地基处理施工工艺简单。由于沉管承受水的浮力，作用在基础上的载荷很小。由于管段采用先预制、后浮、沉的施工工艺，避免了水下作业的困难，因此可以在深水中施工。对潮差和流速的适应性强。第四章沉管隧道施工，LOGO，2可浅埋，便于与两岸道路连接。与埋深较大的盾构隧道相比，沉管隧道的路面标高可以提高，便于与陆上公路隧道连接。4.1.3优势，第4

5、章沉管隧道施工，徽标，徽标，3。防水性能好。每个预制节段都很长，一般在100米左右，而盾构隧道中预制节段的环宽只有1米，因此沉管隧道中的接头数量很少。4.沉管隧道施工周期短。由于每个预制节段较长，沉管隧道只需几个预制节段即可完成，预制节段和基槽的开挖可同时进行。此外，预制节段不在隧道现场，施工干扰时间短。6、在施工条件较好的沉管隧道施工中，预制、浮管、沉管等主要工序大多在水上进行，水下作业较少。除了几个潜水员，所有的工人都在水上工作，不需要在气压下工作。4.1.3优势，第4章沉管隧道施工，LOGO，7沉管可制成大断面多车道隧道，可同时容纳48个车道。并且结构尺寸不受限制。由于尺寸限制，盾构一般

6、只能有两条车道，4.1.3，优势，第4章，沉管隧道施工，LOGO，4.1.4，沉管隧道类型，圆形断面，第4章，沉管隧道施工，LOGO，矩形断面，第4章，沉管隧道施工，LOGO，根据管段制造方法的泊位类型，第4章，沉管隧道LOGO，第4章沉管隧道施工，LOGO，浮船坞，第4章沉管隧道施工，LOGO，干船坞，LOGO，管段预制，LOGO，锚固层施工，LOGO， 沉管隧道内，LOGO，4.2沉管结构设计，4.2.1，沉管结构抗浮安全浮力计算的计算内容对于矩形截面来说，太小，难以制作； 太大，用于消除干舷下沉的压载水容量太大。计算方法：根据最大混凝土容重、最大混凝土体积和最小河水比例计算干舷。第4章沉

7、管隧道施工，LOGO，抗浮安全系数K，K管段总重量，管段排水重量，K=1.051.10，下沉阶段，K=1.21.5，在设计和计算管段时，应采用最小混凝土量。第4章，沉管隧道施工，LOGO，4.2.2，沉管荷载和结构分析，(1)沉管荷载1结构自重重量：混凝土(23.724.1)钢筋(1.62.05) KN/m3道碴混凝土重量：22.5KN/m3路面水压力，LOGO，3个主要土压力荷载，但不一定是恒定荷载，分别在高水位、低水位和百年一遇洪水水位下计算，表示从河床底部到土壤重量隧道刚建成时，可能很小，然后浮力排水重量会逐渐增加4，施工荷载：密封墙、定位塔、出入孔、压载水舱、索具、浮力舱等的重量。6波

8、浪力：7流水压力：7流水压力：4.2.2沉管荷载及结构分析，LOGO，8负摩擦力：管段外侧土体沉降对管段的向下摩擦力9车辆荷载：在公路隧道中，如果路面铺设在道碴混凝土层上，车辆活载对管段的影响可以忽略。10基础反力，4.2.2，沉管荷载及结构分析，LOGO，意外荷载：11下沉荷载，12锚固及拖拉荷载，13隧道管内爆炸力，4.2.2，沉管荷载及结构分析，LOGO，2，沉管荷载，其他荷载：混凝土收缩，温度变化即使在同一断面(一般约100米长)，由于隧道纵坡及河底标高的变化， 每个截面上的水和土压力是不同的(特别是当它靠近海岸时)，因此通常不可能用一个截面的结构分析来分析和计算整个截面。 工作量很大

9、，通常由计算机来完成。可以用平面杆系结构分析的通用程序进行计算。LOGO，2纵向结构施工阶段沉管纵向应力分析主要是计算施工荷载和波浪力在上浮和下沉过程中产生的内力。沉管在使用阶段的纵向应力分析一般根据弹性地基梁理论进行计算。3钢筋由于抗剪的需要，沉管应采用高标号混凝土，一般采用28天强度为300-450公斤/平方厘米的混凝土。因为沉管结构不允许有任何渗透裂缝；不透水裂缝的宽度应控制在0.150.2毫米以下。因此，不宜使用等级及以上的钢筋。1.临时干船坞：靠近隧道场地，地质条件好，便于水上运输的地方(1)干船坞规模：根据工程规模、长度、宽度和管段数量，考虑码头场地的地形、地质条件、工期、土地使用

10、费和施工设备。干船坞一次预制管段时，干船坞在干船坞内一次完成所有管段，只需向干船坞注水一次，干船坞不需要闸门，施工简单，干船坞只使用土围堰或钢板围堰作为坞头。当管段脱离坞站时，可以通过移除坞头处的围堰将管段从坞站中浮起。规模大，占地多，适用于工程量小、管段少、地价低、码头地质条件差的项目。4.3管段制作，LOGO，2干船坞批量预制管段时，即在干船坞批量制作管段。每批管段预制完成后，将水放入码头一次，使其浮出码头，干船坞的坞门需要多次打开。该干船坞规模小、占地少、成本低、重复利用率高，与其他施工工序配合有利于缩短工期。然而，这种方法也有许多缺点：如果不使用开闭式坞门(门)，则很难每次都修理坞门。

11、如果采用门坞门，成本很高。首先脱离对接然后下沉的管段的至少一端搁置在基础罐中的临时支撑上，并且将花费几个月的时间与后面的管段连接，这不利于首先下沉的管段的稳定性，并且其安全性难以保证。后一批管段出坞时，开挖的基槽已回淤，难以拆除，影响后一批管段的基础质量。干船坞的重复使用和重复排灌使得抽水时难以保证干船坞边坡的稳定性。干船坞的重复使用也将使彻底清除坞底垫层上的淤泥变得困难，这将不可避免地影响坞底的透水性，削弱坞底的防排水能力和承载能力，从而再次影响预制管段的质量，这也不利于管段的上浮，甚至造成吸附现象，使管段的平衡失去控制。分批预制管段将增加码头施工设备的拆除和重新组装，这将增加临时工程的成本

12、。在后一批管道的浮运过程中，可能需要再次疏通临时水路。为了克服上述缺点，乐儿海峡水下沉管隧道批量预制管段干船坞采用了两级干船坞干船坞一般由坞墙、坞底、坞头和坞门、排水系统和车道组成。干船坞的深度应确保管段能够顺利安装，并在制造完成后浮离船坞。要求坞室的深度能使管段在LOGO水位时露出水面，有足够的水深在高水位时安装浮箱，在中水位时能自由浮动。另外，为保证安全管段上浮，底部剩余深度为1m。管段制作：注意设置施工缝和变形缝，并进行密封，标识，标识，标识，标识，标识，标识，标识，(2)管段预制，(1)钢筋混凝土结构应保证浮动时的规定干舷高度，因为矩形管浮动时的干舷高度只有10-15cm，占管段总高度

13、的1.22%。制定严格的接缝防漏措施。管段的缝隙主要包括纵向施工缝和竖向变形缝。(1)纵向施工缝是在不同时间浇筑混凝土楼板和上部管段产生的，主要是由水泥水化热引起的。应采取预防措施防止混凝土开裂。包括合理的混凝土成分、降低温差等。LOGO，2)变形缝布置在垂直于隧道轴线的方向，将每个管段分成若干段，每段长度一般为1520米。用于连接长混凝土管段(段)，抵抗温差引起的不均匀沉降和变形。接缝应位于混凝土结构的断裂处。变形缝的结构应满足三个主要要求：(1)能适应一定范围的线性变形和角向变形；弯矩可在施工阶段传递，剪力可在使用阶段传递。变形前后防水。LOGO、2)变形缝、LOGO、4.4水下疏浚，采用

14、改装挖泥船，沉基础槽段、LOGO、4.5管段下沉和水下连接，1。沉管法管段漂浮：完工的管段在预定的沉管位置LOGO、LOGO、2从干船坞漂浮到运输船坞。沉淀作业(1)沉淀准备完成沟渠清淤的控水(2)设置管段的方法有很多，可归纳如下：LOGO、LOGO、LOGO、自升式海上作业平台、LOGO。(3)管段下沉：管段下沉的整个过程一般需要24小时，下沉周期通常为每月一次。压载水的初始下沉和灌注(最大下沉力的50%)应予以纠正，压载水的灌注(下沉力的100%)应在距离管道底部标高45m处停止。当速度控制在2050厘米/分钟并下沉至隧道轴线位置时，首先将管段平移至距现有管段22.5米处，然后管段下沉至管底0.51.0米的设计标高。校正管段的位置后，通过使用超声波测距仪控制，管段将向前移动到距前一段约2050厘米的位置。校正管段，开始在