1、1現(xiàn)代沉管隧道工法和技術(shù)第1頁(yè)，共32頁(yè)。 主要內(nèi)容 一、現(xiàn)代沉管隧道的發(fā)展與技術(shù)需求 二、現(xiàn)代沉管隧道的設(shè)計(jì)理論與方法 三、現(xiàn)代沉管隧道的施工、裝備與產(chǎn)品 四、結(jié)束語(yǔ)2第2頁(yè)，共32頁(yè)。1.1 斷面型式 采用圓形斷面的鋼殼結(jié)構(gòu)型式，在北美得到推廣。 采用矩形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的沉管隧道出現(xiàn)在歐洲 日本采用了美式的單層鋼殼結(jié)構(gòu)。 1980年大馬隧道采用了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)型式，斷面型式逐漸被矩形所取代 土耳其博斯普魯斯海峽沉管隧道采用了鋼筋混凝土矩形結(jié)構(gòu)。 韓國(guó)釜山-巨濟(jì)海底沉管隧道也采用鋼筋混凝土箱式矩形結(jié)構(gòu) 香港紅磡道路海底隧道采用雙圓形鋼殼鋼筋混凝土復(fù)合結(jié)構(gòu)沉管隧道 我國(guó)境內(nèi)建成的沉管隧道有廣州

2、珠江1座、寧波甬江2座和上海黃浦江1座，以及正在建設(shè)的廣州市侖頭生物島、生物島大學(xué)城和洲頭咀三條越江沉管隧道、佛山市東平河沉管隧道、天津市海河沉管隧道、港珠澳大橋海中沉管隧道、南昌贛江紅谷沉管隧道，也均采用鋼筋混凝土箱式矩形結(jié)構(gòu)。3第3頁(yè)，共32頁(yè)。4橫斷面結(jié)構(gòu)型式對(duì)比：（1）圓形鋼殼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：水密性好；預(yù)制容易；浮運(yùn)航道條件要求不高；鋼材用量大，造價(jià)昂貴；斷面利用率不高；浮態(tài)澆筑內(nèi)襯鋼筋混凝土；一般需采用外部永久壓重。（2）鋼筋混凝土矩形箱式結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 對(duì)于采用縱向通風(fēng)+重點(diǎn)排煙的道路隧道，可大大壓縮了豎向尺寸，提高了路面標(biāo)高，減少基槽開(kāi)挖量，有利于與兩岸（人工島）道路銜接，縮短了隧道段長(zhǎng)度

3、，使人工島體量得到控制，減小阻水率； 不受橫向尺寸限制，特別適用于多條車道或公鐵合建，橫斷面利用率高； 有利于橫向聯(lián)絡(luò)通道的布設(shè)； 浮運(yùn)時(shí)干舷較小，對(duì)浮運(yùn)航道條件要求高。可見(jiàn)，鋼筋混凝土箱式矩形結(jié)構(gòu)是目前沉管隧道建設(shè)的主流型式。對(duì)于覆土： 過(guò)去絕大部分的沉管隧道敷設(shè)于河床或海床面上，除了人工回填覆蓋提供保護(hù)外，覆土幾乎沒(méi)有或很小，結(jié)構(gòu)分析主要考慮抗浮問(wèn)題。 當(dāng)隧道穿越航道時(shí)，沉管隧道需要敷設(shè)于航道以下，航道以外區(qū)域在隧道建成后將逐漸回淤至河床或海床面而產(chǎn)生較大的覆土（或回淤）荷載，使得結(jié)構(gòu)分析既要考慮抗浮，又要考慮處理結(jié)構(gòu)與地基基礎(chǔ)沉降相協(xié)調(diào)問(wèn)題。第4頁(yè)，共32頁(yè)。51.3 服務(wù)功能 過(guò)去修建

4、的沉管隧道，大部分為城市道路或公路隧道，對(duì)于圓形鋼殼型式，多數(shù)為單孔雙向雙車道。 在矩形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)之后，普遍為雙向四車道，部分根據(jù)交通量需求采用雙向六車道。 目前高速公路普遍要求達(dá)到雙向六車道標(biāo)準(zhǔn)： 港珠澳大橋沉管隧道，100km/h雙向六車道，單孔三車道，成為單孔跨度最大（14.25m）的沉管隧道。 部分工程需要雙向八車道： 美國(guó)采用鋼殼結(jié)構(gòu)的Fort McHenry隧道、荷蘭采用矩形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的Drecht隧道（這兩座隧道斷面形式相同），為目前世界上僅有的兩座雙向八車道水下道路隧道（四孔，每孔兩車道）。 我國(guó)規(guī)劃中的深中（深圳-中山）通道，要求達(dá)到雙向八車道的高速公路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，

5、若不能降低通行能力（兩車道每孔），需進(jìn)一步解決單孔四車道的大跨混凝土矩形結(jié)構(gòu)的受力問(wèn)題（單孔跨度達(dá)19.25m）。第5頁(yè)，共32頁(yè)。61.4 隧道長(zhǎng)度與管節(jié)長(zhǎng)度 1910年在美國(guó)底特律河下修建的沉管隧道全長(zhǎng)只有782m，每節(jié)管長(zhǎng)78.2m，共有10節(jié)。 后來(lái)修建的美國(guó)舊金山灣區(qū)快速軌道運(yùn)輸系統(tǒng)（BART）沉管隧道，長(zhǎng)5825m，每節(jié)管長(zhǎng)102.2m，目前仍保持為世界最長(zhǎng)的沉管隧道。 在上個(gè)世紀(jì)，世界上修建的沉管隧道長(zhǎng)度一般在2km以內(nèi)，每節(jié)管節(jié)一般在100130m的范圍內(nèi)，目前，沉管隧道的長(zhǎng)度已增加至3km以上，管節(jié)長(zhǎng)度也進(jìn)一步增大。 土耳其博斯普魯斯海峽沉管隧道（沉管段長(zhǎng)約1387m）標(biāo)準(zhǔn)管

6、節(jié)長(zhǎng)135m。 厄勒海峽沉管隧道（沉管段長(zhǎng)約3.5km）標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)長(zhǎng)176m。 韓國(guó)釜山-巨濟(jì)沉管隧道（沉管段長(zhǎng)約3.3km）標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)長(zhǎng)180m。 在建中的港珠澳大橋沉管隧道（沉管段長(zhǎng)約5.7km）標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)長(zhǎng)180m。 1980年建成的荷蘭的海姆斯普爾（Hemspoor）隧道標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)長(zhǎng)268m，目前仍保持著最長(zhǎng)鋼筋混凝土矩形管節(jié)的紀(jì)錄。 擬建的費(fèi)馬恩海灣沉管隧道（沉管段長(zhǎng)17.6km）標(biāo)準(zhǔn)管節(jié)采用了長(zhǎng)217m的節(jié)段式鋼筋混凝土矩形結(jié)構(gòu)（招標(biāo)方案）。 第6頁(yè)，共32頁(yè)。7 隨著隧道長(zhǎng)度的增加和建設(shè)工期的要求，管節(jié)長(zhǎng)度需要進(jìn)一步增大，同時(shí)由于混凝土溫度應(yīng)力和收縮徐變等因素的影響，長(zhǎng)管節(jié)結(jié)構(gòu)需以節(jié)段式

7、取代整體式： 這將使結(jié)構(gòu)受力矛盾轉(zhuǎn)嫁為管節(jié)（沉管段）水密性矛盾。第7頁(yè)，共32頁(yè)。81.5 腐蝕環(huán)境與設(shè)計(jì)使用壽命 以往修建的沉管隧道，大部分處于江河下游，耐久性矛盾并不突出。 從20世紀(jì)90年代以后，沉管隧道工程從江河環(huán)境逐漸向江河入?？?、海灣環(huán)境甚至跨海峽環(huán)境發(fā)展，暴露在海洋環(huán)境中混凝土結(jié)構(gòu)耐久性又面臨進(jìn)一步挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的耐久性設(shè)計(jì)理論和方法不能滿足復(fù)雜腐蝕環(huán)境和設(shè)計(jì)使用壽命的需求。老化（劣化）過(guò)程（性能）極限狀態(tài)第8頁(yè)，共32頁(yè)。9考察沉管隧道的發(fā)展歷史及近期的幾座典型沉管隧道：丹麥-瑞典厄勒松海峽沉管隧道土耳其博斯普魯斯海峽沉管隧道韓國(guó)釜山-巨濟(jì)沉管隧道港珠澳大橋沉管隧道發(fā)展趨勢(shì)：1.

8、鋼筋混凝土箱式矩形結(jié)構(gòu)逐漸取代圓形鋼殼結(jié)構(gòu)；2. 長(zhǎng)度從2km以內(nèi)發(fā)展到3km；3. 水深從20m左右發(fā)展到40m；4. 單孔跨度越來(lái)越大；5. 從江河海灣發(fā)展。第9頁(yè)，共32頁(yè)。102.1 地質(zhì)勘察 以往的沉管隧道一般位于河床表面上，對(duì)地基承載力要求不高，有時(shí)怕浮不怕沉，因此對(duì)勘察要求也不高，隨著通航要求和回淤問(wèn)題的出現(xiàn)，現(xiàn)代沉管隧道工程對(duì)地質(zhì)勘察工作要求也越來(lái)越高，需要精細(xì)化的勘察分析。 勘察布孔應(yīng)與沉管隧道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算理論相結(jié)合，利用用巖土工程理論解決地層分層、土地分類、物理力學(xué)指標(biāo)和地基土的工程特性如承載能力、抗剪強(qiáng)度、固結(jié)系數(shù)和滲透系數(shù)等，并對(duì)地層反力系數(shù)K值進(jìn)行評(píng)估。 傳統(tǒng)的鉆探

9、獲取的土樣不可避免的受到擾動(dòng)而難以獲取較為準(zhǔn)確的參數(shù)，而且在隧道沿線及周邊需布設(shè)一定密度的勘探孔，傳統(tǒng)的鉆探工作將大量增加海上作業(yè)的時(shí)間和成本，而且與航道運(yùn)營(yíng)相互干擾，海事協(xié)調(diào)難度大。 在歐洲普遍采用靜力觸探（CPT、CPTU）和鉆探相結(jié)合的手段進(jìn)行沉管隧道工程的地質(zhì)勘察。 港珠澳大橋沉管隧道建設(shè)也引入了CPTU，研究解決CPTU與國(guó)家勘察標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范取值之間的相應(yīng)關(guān)系。第10頁(yè)，共32頁(yè)。11 一般采用以CPTU為主，并與鉆探相結(jié)合的勘察方法。 主要適用于海、陸相交替的沖積層和沉積層，可快速判別粘性土、粉性土和砂性土地層。 CPTU 間接指標(biāo) 經(jīng)驗(yàn)公式 計(jì)算變形參數(shù) 計(jì)算沉降量 需在原位或同類土

10、質(zhì)地層應(yīng)用靜載壓板試驗(yàn)或螺旋壓板試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比或修正，還需結(jié)合鑒別孔和技術(shù)孔進(jìn)行分析。 現(xiàn)代的沉管隧道設(shè)計(jì)還需要考慮施工存在不確定性的影響，例如地基剛度的不確定性（包括勘察不確定性、基槽超欠挖和基礎(chǔ)不平整等因素引起）對(duì)隧道結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形也會(huì)有明顯影響。第11頁(yè)，共32頁(yè)。12 歐洲的經(jīng)驗(yàn)主要是以一定的偏差波動(dòng)（一般取1520%）和根據(jù)管節(jié)長(zhǎng)度計(jì)算最不利的偏差波長(zhǎng)進(jìn)行計(jì)算，并以此進(jìn)一步確定CPTU的布孔間距，地基剛度變化示意曲線原位測(cè)試孔布孔原則：考慮管節(jié)長(zhǎng)度和最不利偏差波長(zhǎng)；鑒別孔；消散孔（孔壓消散試驗(yàn)）。第12頁(yè)，共32頁(yè)。132.2 結(jié)構(gòu)力學(xué)分析 沉管隧道由于存在接頭而在結(jié)構(gòu)力學(xué)行為上變得比

11、較復(fù)雜。結(jié)構(gòu)橫斷面分析和設(shè)計(jì)需要解決其行車孔跨度隨車道數(shù)增加而增加所帶來(lái)的彎矩內(nèi)力急劇增加，隨著水深和回淤的增加，則需要考慮對(duì)斷面進(jìn)行優(yōu)化。 對(duì)于隧道的縱向分析，沉管隧道有以下特點(diǎn)： （1）對(duì)于鋼筋混凝土箱式矩形結(jié)構(gòu)的管節(jié)接頭，采用水力壓接，由GINA止水帶形成第一道止水，止水帶作為第二道止水，形成了柔性接頭。若接頭其余部分采用混凝土澆筑連接，則形成剛性接頭 （2）對(duì)于管節(jié)接頭，GINA止水帶受壓而儲(chǔ)存著壓縮能量，接頭抗彎剛度與其橡膠材料性能和壓縮情況有關(guān)； （3）對(duì)于節(jié)段接頭，鋼邊止水帶和OMEGA止水帶對(duì)兩側(cè)混凝土結(jié)構(gòu)作用力相對(duì)較小，接頭抗彎剛度則與混凝土接觸狀態(tài)有關(guān)，接觸狀態(tài)也與軸向壓力

12、有關(guān)。 柔性接頭剛性接頭管節(jié)接頭構(gòu)造節(jié)段接頭構(gòu)造第13頁(yè)，共32頁(yè)。14 可以看出，節(jié)段接頭剛度與管節(jié)縱向軸力（或者說(shuō)與環(huán)境水壓）有關(guān)。 第14頁(yè)，共32頁(yè)。15 沉管隧道的縱向分析的本質(zhì)是通過(guò)對(duì)接頭剛度的量化分析，考慮隧道在荷載、地基、管節(jié)溫度應(yīng)力、混凝土收縮和徐變、GINA止水帶松弛和劣化、地震等各種作用下，計(jì)算縱向結(jié)構(gòu)的變形與內(nèi)力，然后對(duì)接頭剪力鍵受力和止水帶水密性進(jìn)行驗(yàn)算與設(shè)計(jì)。 現(xiàn)代隧道設(shè)計(jì)理論將結(jié)構(gòu)與圍巖視作整體進(jìn)行分析考慮，其原理也適用于沉管隧道的縱向分析。傳統(tǒng)上，由于受計(jì)算工具的制約往往將結(jié)構(gòu)受力與地基沉降的分析分開(kāi)進(jìn)行。現(xiàn)代的縱向分析方法應(yīng)能將沉管隧道地基設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩個(gè)子

13、系統(tǒng)集成起來(lái)，通過(guò)相互迭代分析，同時(shí)計(jì)算出縱向沉降、結(jié)構(gòu)變形與內(nèi)力、接頭張開(kāi)量、剪力鍵受力等結(jié)果。因此，縱向分析需與地基處理方法相結(jié)合。 節(jié)段接頭剛度、管節(jié)接頭剛度和地基剛度得以量化和合理匹配，是現(xiàn)代沉管隧道工法縱向計(jì)算與設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)。第15頁(yè)，共32頁(yè)。16地震位移響應(yīng) 還需考慮適合沉管隧道的抗震分析方法。第16頁(yè)，共32頁(yè)。172.3 通風(fēng)與消防 長(zhǎng)大隧道的通風(fēng)方案有三大類方式：全橫向通風(fēng)、半橫向通風(fēng)和縱向通風(fēng)。 如果采用全橫向和半橫向通風(fēng)，隧道內(nèi)的衛(wèi)生狀況和防火排煙效果好，在同一隧道內(nèi)雙向運(yùn)營(yíng)的更為合適，但是其同樣需要較大的風(fēng)道面積，對(duì)風(fēng)閥開(kāi)度調(diào)節(jié)的技術(shù)要求較高，初期的土建費(fèi)用、設(shè)備費(fèi)

14、用以及后期的通風(fēng)運(yùn)營(yíng)費(fèi)用很大。 縱向通風(fēng)方案的土建工程量小，設(shè)備運(yùn)營(yíng)費(fèi)用相對(duì)較低，方式相對(duì)靈活多樣，但洞內(nèi)的環(huán)境狀況和防火排煙效果稍差，需與重點(diǎn)排煙相結(jié)合。第17頁(yè)，共32頁(yè)。18 從國(guó)內(nèi)外的發(fā)展歷程看，都基本經(jīng)歷了從全橫向通風(fēng)、半橫向通風(fēng)向縱向通風(fēng)逐漸過(guò)渡的過(guò)程。 韓國(guó)釜山-巨濟(jì)沉管隧道和港珠澳大橋沉管隧道，均采用縱向通風(fēng)方式；歐洲各國(guó)近幾年的通風(fēng)理念也逐漸有所改變，對(duì)于雙洞單向運(yùn)營(yíng)的公路隧道，縱向通風(fēng)也逐漸成為主流。 籌建中的費(fèi)馬恩海底沉管隧道，長(zhǎng)達(dá)19km，也擬采用縱向通風(fēng)方式（設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為工程竣工通車之時(shí)歐洲的汽車排放已達(dá)到歐標(biāo)準(zhǔn)）。 考慮我國(guó)國(guó)情，若汽車排放標(biāo)準(zhǔn)不能提高，隨著公路隧道

15、長(zhǎng)度的進(jìn)一步增加，隧道通風(fēng)能力將成為制約隧道長(zhǎng)度的瓶頸，在技術(shù)上需要進(jìn)一步的突破。第18頁(yè)，共32頁(yè)。19 當(dāng)隧道發(fā)生火災(zāi)，縱向通風(fēng)方式的防火排煙效果較差，會(huì)將大量煙氣吹向火區(qū)下游，同時(shí)也未必能阻止煙氣回流，嚴(yán)重影響車輛疏散和人員逃生，因此在采用縱向通風(fēng)方式的同時(shí)應(yīng)該采用重點(diǎn)排煙技術(shù)方案，通過(guò)開(kāi)啟火災(zāi)點(diǎn)附近的排煙閥就近排除煙氣，及時(shí)控制煙氣蔓延。 同時(shí)還需配備火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)和滅火系統(tǒng)（泡沫水噴淋）。 為了更快更及時(shí)地對(duì)火災(zāi)進(jìn)行控制，縮短人為反應(yīng)時(shí)間，應(yīng)進(jìn)一步研發(fā)火災(zāi)自動(dòng)監(jiān)測(cè)和定位系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)排煙風(fēng)閥、滅火裝置、射流風(fēng)機(jī)和疏散指引信息的自動(dòng)響應(yīng)與控制。 應(yīng)針對(duì)主體結(jié)構(gòu)和接頭進(jìn)行不同防火處理。接頭要考

16、慮橡膠工作溫度不大于70。第19頁(yè)，共32頁(yè)。202.4 耐久性設(shè)計(jì) 對(duì)于在海洋環(huán)境中采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的沉管隧道（特別是沒(méi)有外包防水的節(jié)段式混凝土管節(jié)），混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)和控裂技術(shù)是實(shí)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)自防水的關(guān)鍵。 傳統(tǒng)的耐久性設(shè)計(jì)方主要是建立在經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，依據(jù)判斷-符合原則（deem-to-satisfy rules）建立經(jīng)驗(yàn)理論體系，綜合經(jīng)驗(yàn)、摸索和直覺(jué)確定鋼筋混凝土鋼筋保護(hù)層的厚度，無(wú)執(zhí)行操作和設(shè)計(jì)使用年限定義的說(shuō)明，依據(jù)的材料和工藝陳舊，試驗(yàn)方法存在較多缺點(diǎn)，沒(méi)有論述與設(shè)計(jì)使用年限有關(guān)的混凝土早期質(zhì)量要求。 發(fā)達(dá)國(guó)家從20世紀(jì)50年代中期起就投入大量人力、經(jīng)費(fèi)致力于混凝土結(jié)構(gòu)耐久

17、性研究，在不同腐蝕環(huán)境下的耐久性混凝土材料、耐久性設(shè)計(jì)理論和方法及耐久性施工質(zhì)量控制上達(dá)到了較高的技術(shù)水平。歐盟資助的Duracrete研究項(xiàng)目（1996-1999），在國(guó)際上首次提出了混凝土耐久性的可靠度設(shè)計(jì)方法，作為使用年限設(shè)計(jì)方法在厄勒海峽和釜山-巨濟(jì)通道等工程上得到了應(yīng)用。第20頁(yè)，共32頁(yè)。21 近20年我國(guó)在混凝土結(jié)構(gòu)耐久性，特別是暴露在海洋環(huán)境中混凝土結(jié)構(gòu)耐久性研究方面投入了大量的研究力量，發(fā)表了一批針對(duì)海洋環(huán)境鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕作用的研究成果，開(kāi)發(fā)了實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展海洋環(huán)境研究的人工氣候箱（室），編制和更新了相關(guān)的國(guó)家與行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在多項(xiàng)跨海工程建設(shè)中逐漸積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，如杭州灣

18、大橋、東海大橋、青島海灣大橋等，其設(shè)計(jì)使用壽命均要求達(dá)到100年。 在具體設(shè)計(jì)中，對(duì)于海工混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)尚處于遵從經(jīng)驗(yàn)判定的階段，雖然可以給出對(duì)應(yīng)不同設(shè)計(jì)使用年限的混凝土耐久性控制指標(biāo)，但這些指標(biāo)是基于目前規(guī)范規(guī)定和傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行取值，使得耐久性技術(shù)指標(biāo)和設(shè)計(jì)使用年限之間缺乏可靠的理論對(duì)應(yīng)關(guān)系，滿足設(shè)計(jì)要求的工程是否就能達(dá)到規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限仍缺乏足夠的理論依據(jù)。第21頁(yè)，共32頁(yè)。22 現(xiàn)代沉管隧道耐久性設(shè)計(jì)方法，應(yīng)該是基于結(jié)構(gòu)使用年限的定量耐久性設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的環(huán)境作用，以全概率或近似概率方法建立耐久性數(shù)學(xué)模型對(duì)鋼筋混凝土的保護(hù)層厚度、氯離子擴(kuò)散系數(shù)、所處環(huán)境條件以及養(yǎng)護(hù)措施等

19、變量進(jìn)行分析，對(duì)構(gòu)件的材料指標(biāo)或者結(jié)構(gòu)指標(biāo)提出量化要求。觀念變化：傳統(tǒng)的定性、定量 概率理論（大量的試件、試驗(yàn)，氯離子滲透概率）傳統(tǒng)耐久性設(shè)計(jì)基于耐久性設(shè)計(jì)-對(duì)混凝土性能要求1級(jí)2級(jí)機(jī)理AASHTO、BS、EuroCodesACI-life365DuraCrete經(jīng)驗(yàn)和直覺(jué)判定性計(jì)算概率計(jì)算結(jié)果簡(jiǎn)單“判斷-符合”（deem-to-satisfy）原則（最小保護(hù)層原、最大W/C等）依據(jù)混凝土性能（劣化機(jī)理）設(shè)計(jì)（使用年限、破壞可能性、最小保護(hù)層厚度、最大氧離子擴(kuò)散率，最小抗碳化作用）環(huán)境分類無(wú)環(huán)境分類環(huán)境分類不夠細(xì)詳細(xì)環(huán)境分類（例如隧道隧孔內(nèi)和外）劣化過(guò)程無(wú)變化或變化模擬變化過(guò)程和變壞機(jī)理的數(shù)值

20、模擬混凝土質(zhì)量與實(shí)際混凝土性能無(wú)關(guān)依據(jù)理論混凝土性能依據(jù)實(shí)際混凝土性質(zhì)（通過(guò)混凝土試驗(yàn)得出實(shí)際氯離子擴(kuò)散系數(shù)）不同耐久性設(shè)計(jì)方法特點(diǎn)對(duì)比第22頁(yè)，共32頁(yè)。233.1 管節(jié)工廠化生產(chǎn) 傳統(tǒng)的管節(jié)預(yù)制場(chǎng)地有船臺(tái)和干塢。船臺(tái)預(yù)制需要有較高的干舷，多用于鋼結(jié)構(gòu)與混凝土復(fù)合結(jié)構(gòu)；鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的管節(jié)預(yù)制一般在干塢上進(jìn)行。 當(dāng)隧道長(zhǎng)度進(jìn)一步增加（一般大于1km）時(shí)，管節(jié)預(yù)制工作量較大，往往最容易成為制約工期的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)的干塢中預(yù)制管節(jié)，從鋼筋綁扎、模板架立、混凝土澆筑到拆模養(yǎng)護(hù)等工作，都是圍繞著管節(jié)實(shí)體在固定的非常有限的空間進(jìn)行，工序和臺(tái)班易受擾動(dòng)、模板經(jīng)常拆卸移動(dòng)而使得預(yù)制工作效率不高，還需要解

21、決臨時(shí)系泊區(qū)，顯得并不經(jīng)濟(jì)。 厄勒海峽沉管隧道成功實(shí)施了管節(jié)工廠化生產(chǎn)工藝，其本質(zhì)是實(shí)現(xiàn)流水化生產(chǎn)模式，即在流水線上的不同位置依次完成鋼筋綁扎、模板架立、混凝土澆筑、拆模養(yǎng)護(hù)、淺塢一次舾裝和深塢二次舾裝等工作，通過(guò)將生產(chǎn)對(duì)象（管節(jié)鋼筋籠或成型混凝土）進(jìn)行頂推平移至下一道工序位置進(jìn)行后續(xù)作業(yè)。 這種生產(chǎn)方法適用于節(jié)段式管節(jié)的預(yù)制生產(chǎn)，模板只需按一節(jié)段長(zhǎng)度進(jìn)行制造，逐段生產(chǎn)頂推連接成管節(jié)，其模板在生產(chǎn)線的位置固定（傳統(tǒng)的干塢生產(chǎn)需要移動(dòng)模板而不移動(dòng)管節(jié)），可大大節(jié)約模板數(shù)量且便于維護(hù)，而且，生產(chǎn)線的大部分工作在室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行，可全天候作業(yè)，各道生產(chǎn)工序可同時(shí)進(jìn)行，基本不產(chǎn)生干擾，顯著提高了管節(jié)生產(chǎn)的

22、效率和質(zhì)量。第23頁(yè)，共32頁(yè)。24管節(jié)工廠化生產(chǎn)的關(guān)鍵組成和裝備包括：（1）管節(jié)混凝土模板系統(tǒng)（2）混凝土攪拌及供應(yīng)系統(tǒng)（3）混凝土溫控及養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)（4）管節(jié)頂推與導(dǎo)向系統(tǒng) （5）管節(jié)支承系統(tǒng)。 港珠澳大橋沉管隧道工程是世界范圍內(nèi)第二個(gè)成功實(shí)現(xiàn)管節(jié)工廠化的建設(shè)項(xiàng)目，在上述關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了流水化鋼筋生產(chǎn)加工線，采用了摩擦焊接和數(shù)控鋼筋加工技術(shù)，大大提高了鋼筋籠精度和施工自動(dòng)化水平；還采用了大型自動(dòng)化液壓混凝土模板，大大提高了混凝土制作精度和工效； 此外，還將深塢與淺塢平行布置，在不增大淺塢端封門的條件下，將深塢的管節(jié)存儲(chǔ)量從2節(jié)增加到4節(jié)。第24頁(yè)，共32頁(yè)。253.2 地基與基礎(chǔ)處

23、理 傳統(tǒng)的沉管隧道建設(shè)與河床面上，上覆荷載很小或沒(méi)有，沉降容易通過(guò)，對(duì)地基要求不高。 現(xiàn)代沉管隧道需要下穿航道時(shí)由于回淤的影響對(duì)地基要求逐漸提高，沉降問(wèn)題甚至是工程建設(shè)成敗的關(guān)鍵。 對(duì)于長(zhǎng)隧道，總會(huì)發(fā)生一定的沉降，總沉降量對(duì)柔性的隧道結(jié)構(gòu)影響不大，關(guān)鍵是要控制差異沉降（或沉降差）。地基處理不需在隧道縱向上都要達(dá)到同一個(gè)剛度，只需處理好剛度過(guò)渡，使隧道的差異沉降控制在管節(jié)接頭與節(jié)段接頭可承受的范圍內(nèi)，這種“剛?cè)釁f(xié)調(diào)”大大降低了工程建設(shè)成本。 地基處理主要有復(fù)合地基和樁基礎(chǔ)兩大類： （1）早期的使用剛性接頭的沉管隧道多使用偏剛性的樁基礎(chǔ)。 （2）水力壓接的柔性接頭出現(xiàn)后，較多地采用了復(fù)合地基，如深

24、層水泥攪拌樁（CDM）、擠密砂樁（SCP）和減沉樁等。第25頁(yè)，共32頁(yè)。263.2.1 深層水泥攪拌樁 韓國(guó)釜山-巨濟(jì)沉管隧道地基處理大部分采用了深層水泥攪拌樁。此方法適用于處理淤泥、砂土、淤泥質(zhì)土、泥炭土和粉土。第26頁(yè)，共32頁(yè)。273.2.2 水下擠密砂樁 水下擠密砂樁是一種新的地基加固技術(shù)，它通過(guò)振動(dòng)設(shè)備和管腔增壓裝置把砂強(qiáng)制壓入軟弱地基中形成擴(kuò)徑砂樁，從而增加地基強(qiáng)度，加快地基固結(jié)，減少結(jié)構(gòu)物沉降，提高地基的抗液化能力，具有施工周期短、加固效果明顯、作業(yè)機(jī)械化程度高等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于對(duì)砂性土、粘性土、有機(jī)質(zhì)土等幾乎所有河床或海床土質(zhì)的地基加固處理。 為了準(zhǔn)確控制好沉降，擠密砂樁需

25、解決置換作用和排水作用機(jī)理。3.2.3 減沉樁 為了準(zhǔn)確控制好沉降，需解決沉管-墊層-樁-土相互作用機(jī)理。 對(duì)于覆土較大的沉管隧道，基礎(chǔ)處理還需考慮基槽開(kāi)挖后的地基土回彈再受壓縮的問(wèn)題和大邊載產(chǎn)生的橫向剪力問(wèn)題。3.2.3 基礎(chǔ)處理 一般分為先鋪法和后填法兩大類： 先鋪法刮砂法和刮石法； 后填法砂流法、灌囊法和壓漿法等。擠密砂樁計(jì)算圖示第27頁(yè)，共32頁(yè)。28 韓國(guó)釜山-巨濟(jì)沉管隧道采用的一種新型的碎石整平法是刮石法的一種變型，其碎石墊層帶有壟溝。 這種碎石墊層的優(yōu)點(diǎn)是： 在相對(duì)較大的波浪和水流情況下仍能適用； 基礎(chǔ)墊層和管節(jié)沉放施工速度較快，管節(jié)沉放連接后能快速保持管節(jié)穩(wěn)定； 墊層頂面可進(jìn)行

26、可視化檢查； 管節(jié)著床后墊層有一定的變形適應(yīng)能力，局部高點(diǎn)和少量回淤可向溝槽滑移，平整度要求可相對(duì)較低。 然而在管節(jié)著床后會(huì)有較大的不可恢復(fù)的瞬時(shí)沉降，因此在設(shè)計(jì)上需要考慮一定的預(yù)抬高量。 這種基礎(chǔ)處理方法對(duì)機(jī)械設(shè)備要求高，尤其在深水區(qū)，船舶和裝備的穩(wěn)定性、高精度測(cè)控和自動(dòng)化水平均需要有很大的突破。第28頁(yè)，共32頁(yè)。293.3 基槽開(kāi)挖與清淤 隨著水深的增大和基槽開(kāi)挖精度要求的提高，需要采用專門的疏浚設(shè)備進(jìn)行開(kāi)挖，在越來(lái)越惡劣水上風(fēng)浪條件下應(yīng)具有較為精確的定位系統(tǒng)和粗挖、精挖控制系統(tǒng)。 回淤可能造成沉管安裝期浮力突然增大而意外上浮，也會(huì)給后期運(yùn)營(yíng)帶來(lái)超預(yù)期沉降，必須在基槽精挖、碎石基床鋪設(shè)后、管節(jié)安裝前進(jìn)行清淤。清淤作業(yè)不能破壞已鋪設(shè)的碎石基床結(jié)構(gòu)，水下吸頭的精確定位和吸力控制是關(guān)鍵。第29頁(yè)，共32頁(yè)。303.4 管節(jié)浮運(yùn)與安裝 沉管浮運(yùn)安裝往往作為整個(gè)沉管隧道工程施工的主線，從管節(jié)預(yù)制完畢在淺塢完成一次舾