1、彭第 長春工程學院地下工程施工第第 4 4 章章 沉管施工沉管施工CONTENTS主要內容主要內容沉管隧道的基本結構5.1沉管法施工工藝5.2干塢5.3管段制作5.4基槽開挖與航道疏浚5.5管段沉放5.6基礎處理5.7覆土回填5.75.1 沉管隧道的基本結構 沉管法是預制管段沉放法的簡稱，沉管法是預制管段沉放法的簡稱，是在水底建筑隧道的一種施工方是在水底建筑隧道的一種施工方法，沉管隧道就是將若干個預制法，沉管隧道就是將若干個預制段分別浮運到海面（河面）現(xiàn)場，段分別浮運到海面（河面）現(xiàn)場，并一個接一個地沉放安裝在已疏并一個接一個地沉放安裝在已疏浚好的基槽內，以此方法修建的浚好的基槽內，以此方法修

2、建的水下隧道。水下隧道。沉管法5.1 沉管隧道的基本結構 水下沉管隧道的整體結構是由管段基槽、基礎、管段、覆蓋層等組成，整體坐落于河（海）水下沉管隧道的整體結構是由管段基槽、基礎、管段、覆蓋層等組成，整體坐落于河（海）水底。水底。5.1.1 沉管隧道橫斷面結構5.1 沉管隧道的基本結構 按制作材料分：按制作材料分：5.1.1 沉管隧道橫斷面結構鋼殼混凝土管段鋼殼混凝土管段鋼筋混凝土管段鋼筋混凝土管段 按斷面形狀分：按斷面形狀分：圓形、矩形和混合形圓形、矩形和混合形5.1 沉管隧道的基本結構 沉管隧道在縱斷面上一般由敞開段、暗埋段、沉埋段以及岸邊豎井等部分組成。沉管隧道在縱斷面上一般由敞開段、暗

3、埋段、沉埋段以及岸邊豎井等部分組成。5.1.2 沉管隧道縱斷面結構5.1 沉管隧道的基本結構 沉管隧道在縱斷面上一般由敞開段、暗埋段、沉埋段以及岸邊豎井等部分組成。沉管隧道在縱斷面上一般由敞開段、暗埋段、沉埋段以及岸邊豎井等部分組成。5.1.2 沉管隧道縱斷面結構5.2 沉管法施工工藝5.2.1 沉管法施工工藝5.2 沉管法施工工藝 （1）沉管施工的優(yōu)點）沉管施工的優(yōu)點5.2.2 沉管施工的特點 1）從工程地質條件來看，沉管隧道在地基上不受工程地質條件的限制。）從工程地質條件來看，沉管隧道在地基上不受工程地質條件的限制。 2）沉管隧道的埋深很淺，并且適用水深范圍較大，水下作業(yè)少，故幾乎不受水深

4、限制。）沉管隧道的埋深很淺，并且適用水深范圍較大，水下作業(yè)少，故幾乎不受水深限制。 3）斷面形狀、大小可自由選擇，斷面空間可充分利用。）斷面形狀、大小可自由選擇，斷面空間可充分利用。 4）沉管隧道工期短，施工質量高。）沉管隧道工期短，施工質量高。 5）工程造價較低。）工程造價較低。 6）具有較強的抵抗戰(zhàn)爭破壞和自然災害的能力。）具有較強的抵抗戰(zhàn)爭破壞和自然災害的能力。 7）國內外的沉管隧道施工技術較成熟。）國內外的沉管隧道施工技術較成熟。5.2 沉管法施工工藝 （2）沉管施工的缺點）沉管施工的缺點5.2.2 沉管施工的特點 1）管段制作鋼筋混凝土工藝要求非常嚴格，以保證沉管管段的干舷與抗浮系數(shù)

5、；）管段制作鋼筋混凝土工藝要求非常嚴格，以保證沉管管段的干舷與抗浮系數(shù)； 2）隧道截面較大，并且流速較急時，施工就會受到航道的影響，對管段的穩(wěn)定也會帶）隧道截面較大，并且流速較急時，施工就會受到航道的影響，對管段的穩(wěn)定也會帶來問題。來問題。5.3 干塢 干塢是用于預制混凝土管段的場所，管段需要在干塢內預制、存放、舾裝，然后起浮、拖干塢是用于預制混凝土管段的場所，管段需要在干塢內預制、存放、舾裝，然后起浮、拖運、沉放以及對接。運、沉放以及對接。5.3 干塢 移動干塢是修造或租用大型半潛駁作為可移動式干塢，在移動干塢上完成管段的預制，然移動干塢是修造或租用大型半潛駁作為可移動式干塢，在移動干塢上完

6、成管段的預制，然后利用拖輪將半潛駁拖運至隧道附近已建好的港池內下潛，實現(xiàn)管段與駁船的分離，再將后利用拖輪將半潛駁拖運至隧道附近已建好的港池內下潛，實現(xiàn)管段與駁船的分離，再將管段浮運到隧道位置完成沉放安裝工作。管段浮運到隧道位置完成沉放安裝工作。5.3.1 移動干塢5.3 干塢 固定干塢目前多為在隧址附近建造的臨時性洼地式干塢。固定干塢目前多為在隧址附近建造的臨時性洼地式干塢。5.3.2 固定干塢 （1）固定干塢的類型）固定干塢的類型 1）軸線干塢）軸線干塢是將干塢布置在隧道軸線岸上段主體結構位置。是將干塢布置在隧道軸線岸上段主體結構位置。5.3 干塢 （1）固定干塢的類型）固定干塢的類型5.3

7、.2 固定干塢 2）旁建干塢）旁建干塢干塢建在沉管法隧道的接線隧道旁邊，將干塢和接線隧道采用坑中坑、干塢建在沉管法隧道的接線隧道旁邊，將干塢和接線隧道采用坑中坑、深淺坑和并行坑等共坑設計，可節(jié)約用地和臨建投入。深淺坑和并行坑等共坑設計，可節(jié)約用地和臨建投入。5.3 干塢 （1）固定干塢的類型）固定干塢的類型5.3.2 固定干塢 3）異地干塢）異地干塢遠離遠離隧道選擇合適的岸域獨隧道選擇合適的岸域獨立建造干塢。異地干塢立建造干塢。異地干塢最大的優(yōu)點是岸上段結最大的優(yōu)點是岸上段結構、管段制作以及基槽構、管段制作以及基槽開挖等關鍵工序可以平開挖等關鍵工序可以平行作業(yè)，從而可以最大行作業(yè)，從而可以最大

8、限度地節(jié)省工期。限度地節(jié)省工期。5.3 干塢 （2）固定干塢的設計）固定干塢的設計5.3.2 固定干塢u 應距隧道位置較近，附近的航道具備浮運條件，以便管段浮運和縮短運距。應距隧道位置較近，附近的航道具備浮運條件，以便管段浮運和縮短運距。u 干塢附近應有可供浮存、系泊多節(jié)預制沉管管段的水域。干塢附近應有可供浮存、系泊多節(jié)預制沉管管段的水域。u 具有適合建造干塢的工程地質條件。具有適合建造干塢的工程地質條件。u 交通方便，具有良好的外部施工條件；以及可重復利用的開發(fā)價值。交通方便，具有良好的外部施工條件；以及可重復利用的開發(fā)價值。 1）干塢的位置）干塢的位置5.3 干塢 2）干塢的規(guī)模）干塢的規(guī)

9、模5.3.2 固定干塢u 干塢按管段制作批次可以分為一次性預制管段干干塢按管段制作批次可以分為一次性預制管段干塢和分次完成管段干塢。塢和分次完成管段干塢。u 1）一次性預制管段干塢）一次性預制管段干塢即隧道的沉管管段即隧道的沉管管段一次性在干塢內預制完成。一次性在干塢內預制完成。u 2）分次完成管段干塢）分次完成管段干塢即隧道的沉管管段分即隧道的沉管管段分批次在干塢內預制完成批次在干塢內預制完成 （2）固定干塢的設計）固定干塢的設計5.3 干塢 （2）固定干塢的設計）固定干塢的設計5.3.2 固定干塢 3）干塢的尺寸）干塢的尺寸u 干塢的深度干塢的深度式中，h塢底標高，m；H管段高度，m；h1

10、管段浮起時的干舷高度，m；h2管段浮起時底部與塢底之間的安全距離，m。5.3 干塢 （2）固定干塢的設計）固定干塢的設計5.3.2 固定干塢 4）干塢的構造）干塢的構造u 干塢一般由邊坡塢墻、塢底、干塢一般由邊坡塢墻、塢底、塢首、塢門、排水系統(tǒng)與車道塢首、塢門、排水系統(tǒng)與車道組成。組成。5.4 管段制作 鋼殼混凝土管段制造時先預制鋼殼，制成后拖運滑行下水成為浮體，在漂浮狀態(tài)下澆筑混鋼殼混凝土管段制造時先預制鋼殼，制成后拖運滑行下水成為浮體，在漂浮狀態(tài)下澆筑混凝士。凝士。5.4.1鋼殼混凝土管段制作 鋼殼即為澆筑混凝土的模板，也是防水層，其防水性能的好壞取決于鋼殼大量焊縫的質量。鋼殼即為澆筑混凝

11、土的模板，也是防水層，其防水性能的好壞取決于鋼殼大量焊縫的質量。為了方便滑行入水，一般鋼殼在為了方便滑行入水，一般鋼殼在移動干塢移動干塢（浮船塢或半潛駁）上制作。（浮船塢或半潛駁）上制作。5.4 管段制作 （1）預制方法）預制方法5.4.2鋼筋混凝土矩形管段制作 1）整體式管段）整體式管段u 管段混凝土采用橫向分管段混凝土采用橫向分層和縱向分段進行澆筑。層和縱向分段進行澆筑。u 橫斷面分底板、側墻和橫斷面分底板、側墻和頂板頂板2次澆筑次澆筑5.4 管段制作 （1）預制方法）預制方法5.4.2鋼筋混凝土矩形管段制作 2）節(jié)段式管段）節(jié)段式管段u 整體式澆筑整體式澆筑5.4 管段制作 （2）管段制

12、作）管段制作5.4.2鋼筋混凝土矩形管段制作 1）管段的對稱、均勻性控制）管段的對稱、均勻性控制u 目的：確保矩形管段在浮運時有足夠的干舷。目的：確保矩形管段在浮運時有足夠的干舷。u 管段浮運時，干舷高度管段浮運時，干舷高度1015cm，若管段混凝土容重變化幅度超過，若管段混凝土容重變化幅度超過1以上，管段常以上，管段常會浮不起來。會浮不起來。u 若管段各部分板厚局部偏差較大，或管段各部分混凝土密度不均勻將導致側傾。若管段各部分板厚局部偏差較大，或管段各部分混凝土密度不均勻將導致側傾。u 保證措施：采用剛度大、精度高、可微動調位的大型滑動內、外模板臺車；實行嚴保證措施：采用剛度大、精度高、可微

13、動調位的大型滑動內、外模板臺車；實行嚴格的密實度管理制度。格的密實度管理制度。5.4 管段制作 （2）管段制作）管段制作5.4.2鋼筋混凝土矩形管段制作 2）管段的防水）管段的防水u 目的：確保管段的防水性能，隧道投入使用后無滲漏。目的：確保管段的防水性能，隧道投入使用后無滲漏。u 構成：構成：防水構成管段結構自防水結構外防水層管段接縫防水以防水混凝土為主，抗?jié)B等級以防水混凝土為主，抗?jié)B等級不得小于不得小于P10剛性防水、柔性防水。剛性防水有鋼殼和剛性防水、柔性防水。剛性防水有鋼殼和PVC防防水，柔性防水有瀝青油氈或合成橡膠卷材類的黏水，柔性防水有瀝青油氈或合成橡膠卷材類的黏貼式防水層和涂料防

14、水貼式防水層和涂料防水5.4 管段制作 （2）管段制作）管段制作5.4.2鋼筋混凝土矩形管段制作 2）管段的防水）管段的防水u 管段接縫防水管段接縫防水p 縱向施工縫：管段底板與側墻之間縱向施工縫：管段底板與側墻之間p 橫向施工縫：一節(jié)管段中分段澆筑橫向施工縫：一節(jié)管段中分段澆筑p 對接縫：管段與管段之間對接縫：管段與管段之間5.4 管段制作 （2）管段制作）管段制作5.4.2鋼筋混凝土矩形管段制作 3）端封墻）端封墻u 管段兩端離端面管段兩端離端面50100cm處設置鋼結構或鋼筋混凝土結構密封墻處設置鋼結構或鋼筋混凝土結構密封墻 4）壓載設施）壓載設施u 壓載克服浮力使管段下沉壓載克服浮力使

15、管段下沉5.4 管段制作 （2）管段制作）管段制作5.4.2鋼筋混凝土矩形管段制作 5）管段檢漏與干舷調整）管段檢漏與干舷調整u 管段預制后須作一次檢漏。管段預制后須作一次檢漏。u 管段在浮運時，為了保持穩(wěn)定，必須是管頂面露出水面，其露出高度為干舷。管段在浮運時，為了保持穩(wěn)定，必須是管頂面露出水面，其露出高度為干舷。u 管段在浮運時，為了保持穩(wěn)定，必須是管頂面露出水面，管段在浮運時，為了保持穩(wěn)定，必須是管頂面露出水面，其露出高度為干舷。其露出高度為干舷。5.5 基槽開挖與航道疏浚 （1）沉管基槽開挖設計）沉管基槽開挖設計5.5.1 沉管基槽開挖 1）基槽開挖橫斷面設計）基槽開挖橫斷面設計u 基

16、槽底寬基槽底寬式中：式中：B基槽設計底寬，基槽設計底寬，m； Bt管段最大底寬，管段最大底寬，m； b管段一側預留富余量，取管段一側預留富余量，取1.52.0m； T施工誤差，取值與施工條件、設備有關，宜控制在施工誤差，取值與施工條件、設備有關，宜控制在0.5m范圍內。范圍內。5.5 基槽開挖與航道疏浚 （1）沉管基槽開挖設計）沉管基槽開挖設計5.5.1 沉管基槽開挖 1）基槽開挖橫斷面設計）基槽開挖橫斷面設計u 基槽深度基槽深度式中式中：H基槽深度，基槽深度，m； hd沉管結構底面深度，沉管結構底面深度，m； hc基礎墊層厚度，基礎墊層厚度，m； ht基槽開挖精度，其豎向精度取決于水深、疏浚

17、船舶施工能力，基槽開挖精度，其豎向精度取決于水深、疏浚船舶施工能力，m。5.5 基槽開挖與航道疏浚 （1）沉管基槽開挖設計）沉管基槽開挖設計5.5.1 沉管基槽開挖 1）基槽開挖橫斷面設計）基槽開挖橫斷面設計u 基槽邊坡坡率基槽邊坡坡率5.5 基槽開挖與航道疏浚 （1）沉管基槽開挖設計）沉管基槽開挖設計5.5.1 沉管基槽開挖 2）基槽開挖縱斷面設計）基槽開挖縱斷面設計u 基槽開挖縱斷面形狀基本上與沉管段的隧道縱斷面一致基槽開挖縱斷面形狀基本上與沉管段的隧道縱斷面一致 3）基槽開挖平面設計）基槽開挖平面設計u 基槽開挖的平面軸線應與沉管隧道主體工程的平面設計相一致?；坶_挖的平面軸線應與沉管隧

18、道主體工程的平面設計相一致。 4）臨時支座）臨時支座u 基礎處理采用后填法時，基槽開挖要考慮管段沉放時的臨時支座設置基礎處理采用后填法時，基槽開挖要考慮管段沉放時的臨時支座設置5.5 基槽開挖與航道疏浚 （2）沉管基槽開挖）沉管基槽開挖5.5.1 沉管基槽開挖 1）開挖方式）開挖方式u 分層分段進行施工，可分為粗挖、精挖、清淤三個階段。分層分段進行施工，可分為粗挖、精挖、清淤三個階段。 2）開挖設備）開挖設備u 常用的浚挖設備有：鏈斗式挖泥船、絞吸式挖泥船、自航耙吸式挖泥船、抓斗挖泥常用的浚挖設備有：鏈斗式挖泥船、絞吸式挖泥船、自航耙吸式挖泥船、抓斗挖泥船、鏟斗式挖泥船等船、鏟斗式挖泥船等5.

19、5 基槽開挖與航道疏浚 （2）沉管基槽開挖）沉管基槽開挖5.5.1 沉管基槽開挖 2）開挖設備）開挖設備5.5 基槽開挖與航道疏浚 航道疏浚包括臨時航道疏浚和管段浮運航道疏浚。航道疏浚包括臨時航道疏浚和管段浮運航道疏浚。5.5.2 航道疏浚5.6 管段沉放5.6.1 管段出塢管段拖運出塢（寧波甬江沉管隧道）管段拖運出塢（寧波甬江沉管隧道）1絞車；絞車；2-地錨；地錨；3-沉埋錨；沉埋錨；4-工作駁；工作駁；5-出塢牽引纜出塢牽引纜5.6 管段沉放5.6.2 管段浮運 從系泊區(qū)拖運到管段沉放位置的過程。從系泊區(qū)拖運到管段沉放位置的過程。寧波常洪隧道管段浮運圖港珠澳大橋沉管隧道采用吊拖綁拖的方式浮

20、運管段5.6 管段沉放5.6.3 管段沉放 （1）沉放方式）沉放方式 1）起重船吊沉法）起重船吊沉法5.6 管段沉放5.6.3 管段沉放 （1）沉放方式）沉放方式 2）浮箱浮吊法）浮箱浮吊法5.6 管段沉放5.6.3 管段沉放 （1）沉放方式）沉放方式 3）駁船組扛吊法）駁船組扛吊法5.6 管段沉放5.6.3 管段沉放 （1）沉放方式）沉放方式 4）騎吊法）騎吊法5.6 管段沉放5.6.3 管段沉放 （1）沉放方式）沉放方式 5）升降平臺法）升降平臺法1升降平臺；升降平臺；2待沉管段；待沉管段；3柱柱腳；腳；4柱腳；柱腳；5測量室；測量室；6水面；水面；7聲波換能器；聲波換能器；8已沉管段；已沉管段；9水面；水面；10升級平臺；升級平臺；11待沉管待沉管段；段；12柱腳；柱腳；13柱腳柱腳5.6 管段沉放5.6.3 管段沉放 （2）管段定位）管段定位 考慮到管段沉放對接過程主要承受橫向水流力，可以采用八個重力錨塊的考慮到管段沉放對接過程主要承受橫向水流力，可以采用八個重力錨塊的“八字形八字形”或四個重力錨塊的或四個重力錨塊的“雙三角形雙三角形”布置錨纜的管段平面定位系統(tǒng)布置錨纜的管段平面定位系統(tǒng)。5.6 管段沉放5.6.3 管段沉放 （3）壓載沉放）壓載沉放初次下沉初次下沉靠攏下沉靠攏下沉著地下沉著地下沉5.6 管段沉放5.6.3 管段沉放 （4）水力壓接）