第四章、沉管隧道施工技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

4.1沉管隧道的發(fā)展

4.1.1國(guó)內(nèi)外越海隧道工程建設(shè)和研究現(xiàn)狀

世界上由于海峽存在，陸地被分割，在不同條件下形成兩個(gè)區(qū)域，并造成交通障礙及文化差異。連接海峽兩岸主要有三種方式：輪渡、修建橋梁和修建隧道。輪渡受氣象條件的影響較大，并且不能直接連通，造成人員物資轉(zhuǎn)運(yùn)十分麻煩。修建橋梁往往受跨度、水深的影響，且建成運(yùn)營(yíng)后也同樣受氣象條件的影響。●●3/14/20231

●而修建海峽隧道既可以穿越較大跨度直接連通海峽兩岸，又可以在運(yùn)營(yíng)后很少受氣象條件影響，能保持連續(xù)通行。

世界上已建成了許多海峽隧道，許多正在研究中。

●日本關(guān)門海峽在本世紀(jì)40年代即用隧道連接，以后又建了橋梁，是世界上最早的海峽隧道。經(jīng)過(guò)艱苦努力，日本于1988年建成了青函隧道，使本州——北海道之間實(shí)現(xiàn)了鐵路運(yùn)輸。

●英法海峽隧道從拿破侖時(shí)代（1800年）以來(lái)就曾兩次開挖，但都停了下來(lái)。1993年隧道全部貫通，投入運(yùn)營(yíng)。3/14/20232

工期長(zhǎng)達(dá)24年，共耗資6890億日元。隧道海底段長(zhǎng)23.30公里。最大水深140米，最小覆蓋層厚100米，采用超前導(dǎo)坑和平行導(dǎo)坑法施工，以便提前探明地質(zhì)情況并作通風(fēng)、排水和出渣之用。3/14/20233

●1996年，丹麥大海峽隧道竣工，它把丹麥和歐洲本土連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)把瑞典和德國(guó)連成一體的計(jì)劃，從而使歐洲范圍內(nèi)幾乎都能陸路相通。

●直布羅陀海峽通道從七十年代開始調(diào)查，西班牙及摩洛哥交換了協(xié)議，分別設(shè)立勘察機(jī)構(gòu)，依靠自身力量和日本、英、法等協(xié)作進(jìn)行勘察設(shè)計(jì)。

●最初有橋梁及隧道兩個(gè)方案，原定1990年內(nèi)確立其中一個(gè)，由于種種原因而未能如愿。海峽水深300m，從摩洛哥的丹吉爾向北的海上距離約28km，橋梁方案在技術(shù)上十分困難，還有政治因素。

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●現(xiàn)在方案初步確定為橋梁和隧道的組合方案，即在航道下用隧道，其余部分架浮橋通過(guò)。這個(gè)海峽通道和僅是兩個(gè)國(guó)家間的英法海峽通道相比，它將連接歐亞及非州兩片大陸，而具有劃時(shí)代的意義。

●在亞洲，計(jì)劃的有日韓對(duì)馬海峽隧道、臺(tái)灣海峽隧道、馬六甲海峽隧道、宗谷海峽、間宮海峽通道。日韓隧道經(jīng)過(guò)約十年的勘察及方案設(shè)計(jì)，至今日本側(cè)佐賀縣的呼子長(zhǎng)400m左右的試驗(yàn)斜井已經(jīng)開挖，對(duì)地質(zhì)地形狀況有了很好的了解，但和韓國(guó)側(cè)的資料在精度上有差別，出現(xiàn)一個(gè)界面。

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●該通道被構(gòu)想作為亞洲高速公路的一部分，現(xiàn)有多個(gè)方案正在比選之中，這還和韓國(guó)政治形勢(shì)有關(guān)，但總要逐步集中到某一方案。

●臺(tái)灣海峽隧道目前由清華大學(xué)進(jìn)行可行性研究。鑒于兩岸的政治形勢(shì)和技術(shù)條件，初步估計(jì)最早要到2030年才可能修建。

●關(guān)于馬六甲海峽，從該地區(qū)發(fā)展需要來(lái)看，是引人注目的通道。

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●巽他海峽隧道正在日本及法國(guó)的幫助下進(jìn)行調(diào)查。海峽原為火山巖屑堆積體，海底深部狀況不明，水深100m左右，中間有島嶼，施工比較方便（將由地質(zhì)狀況來(lái)決定合適的施工方法）。

●關(guān)于宗谷海峽，間宮海峽通道，因眼下考慮的僅是輸送西伯利亞、薩哈林的石油與天然氣資源的需要，故至今未進(jìn)行勘察。

●至于白令海峽，曾有筑壩發(fā)電之說(shuō)，撇開其長(zhǎng)度，由于水深不太大，如果選用合適的方案，作為運(yùn)輸通道也是可能的，它的實(shí)現(xiàn)將把亞歐大陸和美洲連接起來(lái)。3/14/20237

●隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，特別是許多越水隧道成功的建成運(yùn)行的事實(shí)使得人們的觀念發(fā)生了變化，人們已意識(shí)到“遇水架橋”不再是唯一的選擇，在許多情況下以水下溝通兩岸比建橋更為優(yōu)越。到目前為止，我國(guó)大陸已建成的水（海）底隧道已超過(guò)10座。

●在上海的黃浦江先后修建了打浦路、延安東路和延安東路復(fù)線三座城市道路隧道；1999年初，又建成了兩條上海地鐵二號(hào)線黃浦江區(qū)間隧道。3/14/20238

●計(jì)劃中的軌道交通明珠線還將建成4條黃浦江隧道。已建成的黃浦江隧道均采用盾構(gòu)施工。黃浦江吳淞口隧道采用沉管法。90年代以來(lái)，我國(guó)大陸除建成了眾所周知的多條黃浦江隧道外，還建成了廣州珠江沉管隧道和寧波甬江沉管隧道。

●值得注意的是，這兩座水底隧道都是由國(guó)內(nèi)的技術(shù)力量設(shè)計(jì)和施工的，其運(yùn)營(yíng)情況和防水效果都十分良好。京滬高速鐵路穿越長(zhǎng)江的南京上元門隧道已由鐵道部第四勘察設(shè)計(jì)院完成初步設(shè)計(jì)。該隧道采用沉管隧道方案，沉埋段長(zhǎng)1930m，全長(zhǎng)5765m。3/14/20239

此外，我國(guó)香港已建成5座越海隧道，它們?nèi)坎捎贸凉芩淼赖男褪?。我?guó)臺(tái)灣也修建了高雄港跨港隧道和新店溪河隧道。廣州救撈局參與了香港西區(qū)的兩條隧道的沉放工作。

4.1.2國(guó)內(nèi)外沉管隧道發(fā)展現(xiàn)狀

自1894年美國(guó)在波斯頓修建世界第一座沉管隧道以來(lái)，到現(xiàn)在世界上已經(jīng)修建了一百多座沉管隧道。我國(guó)大陸、香港和臺(tái)灣高雄已修建了8座沉管隧道。

沉管隧道結(jié)構(gòu)型式的發(fā)展:沉管隧道主要有兩種基本類型：一種是鋼殼管段隧道；一種是混凝土管段隧道。

3/14/202310●第一座鋼殼殼管段沉管管隧道是在在二十世紀(jì)紀(jì)初在北美美建成的。。鋼殼管段段沉管隧道道是鋼殼與與混凝土的的組合結(jié)構(gòu)構(gòu)。鋼殼可可作為防水水層并在結(jié)結(jié)構(gòu)上有明明顯作用。?；炷林髦饕惺軌簤毫妥鳛闉殒?zhèn)載物，，并且也有有助于結(jié)構(gòu)構(gòu)上的需要要?！裼捎阡摎ぞ呔哂袕椥蕴靥攸c(diǎn)，因此此，完工的的鋼殼管段段沉管隧道道成為一個(gè)個(gè)具有柔性性的整體結(jié)結(jié)構(gòu)。全世世界修建的的鋼殼管段段沉管隧道道大多在北北美，日本本也修建了了幾座，歐歐洲采用得得不多。3/7/202311●沉管混凝土土隧道最早早出現(xiàn)在歐歐洲。半個(gè)個(gè)世紀(jì)以前前，在荷蘭蘭的鹿特丹丹建成了第第一座歐洲洲的沉管隧隧道。此后后，這種施施工方法得得到了極大大的簡(jiǎn)化和和優(yōu)化。現(xiàn)現(xiàn)今全世界界約建成了了四十多座座混凝土管管段沉管隧隧道?；炷凉芏纬脸凉芩淼来蟠蠖鄶?shù)在歐歐洲，其中中約有一半半在荷蘭。。亞洲的日日本、中國(guó)國(guó)也修建了了幾座混凝凝土管段沉沉管隧道。?！窕炷凉芏味纬凉芩淼赖赖闹饕靥攸c(diǎn)是隧道道的管段由由鋼筋混凝凝土制成，，鋼筋混凝凝土用于結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)造和和作為鎮(zhèn)載載物。盡管管大多數(shù)新新近建造的的混凝土管管段沉管隧隧道設(shè)有防防水薄膜，，但老的混混凝土管段段的沉管隧隧道一般都都使用了鋼鋼板或?yàn)r青青防水薄膜膜。3/7/202312●大多數(shù)完工的的混凝土管段段由多個(gè)節(jié)段段組成，管節(jié)節(jié)長(zhǎng)約20～25m，用柔性接縫縫將其連在一一起。因?yàn)槊棵恳还芄?jié)是一一個(gè)整體結(jié)構(gòu)構(gòu)，更易控制制混凝土的灌灌注和限制管管節(jié)內(nèi)的結(jié)構(gòu)構(gòu)力。只有極極少數(shù)的混凝凝土管段沉管管隧道有剛性性的隧道接縫縫?！癯斯芏沃圃煸熘惺褂酶鞣N種不同技術(shù)外外，鋼殼管段段沉管隧道和和混凝土管段段沉管隧道的的水上施工技技術(shù)也不同，，這些與不同同管段不同材材料的本來(lái)性性能有關(guān)，也也與承包人的的技術(shù)有關(guān)，，這種技術(shù)是是在不同的環(huán)環(huán)境下各自開開發(fā)出來(lái)的。。每一種實(shí)施施方法都對(duì)工工程進(jìn)度、引引道斜坡的施施工、澆注場(chǎng)場(chǎng)地等有不同同影響。3/7/202313●例如，對(duì)私人人投資的工程程來(lái)講，時(shí)間間很重要，可可能導(dǎo)致有更更高的直接投投資。至于成成本，不能簡(jiǎn)簡(jiǎn)單說(shuō)成是混混凝土管段沉沉管隧道比鋼鋼殼管段沉管管隧道要昂貴貴些?！窭纾捎诃h(huán)環(huán)境要求，建建造一個(gè)專門門制造混凝土土隧道管段的的灌注場(chǎng)地的的費(fèi)用增高，，這就很可能能改而選擇鋼鋼殼管段沉管管隧道方案。。鋼殼管段沉沉管隧道的沉沉埋深度可能能會(huì)比混凝土土管段沉管隧隧道的沉埋深深度深一些，，這樣就增長(zhǎng)長(zhǎng)了現(xiàn)場(chǎng)引道道斜坡的長(zhǎng)度度。3/7/202314美國(guó)和歐洲的的方法不同，，有其科學(xué)和和政治發(fā)展的的根源。但是是，總的來(lái)講講，歷史已證證明最終結(jié)果果——即在質(zhì)量、防防水性能、壽壽命、可靠性性及維修等方方面的最終結(jié)結(jié)果并不存在在不同之處。。3/7/202315中國(guó)港珠澳大橋工工程中最艱難部分分在海底隧道工程程,其造價(jià)占了整個(gè)工工程預(yù)算的近一半半,初步估計(jì)約211億元人民幣。2009年4月14日,接受記者采訪的專專家表示,按照“沉管法”的的方式,港珠澳大橋的隧道道將先在隧址以外外的船臺(tái)上或臨時(shí)時(shí)干塢內(nèi)制作隧道道管段(管段每節(jié)長(zhǎng)度一般般在60-100m,目前最長(zhǎng)的達(dá)268m),并于兩端用臨時(shí)封封端墻封閉起來(lái)。。預(yù)制完成后用拖拖輪拖運(yùn)到隧址指指定位置。這時(shí)已已于隧位處預(yù)先挖挖好了一個(gè)水底基基槽。待管段定位位就緒后,向管段內(nèi)灌水壓載載,使之下沉。3/7/202316然后把沉放的管段段在水下連接起來(lái)來(lái)。經(jīng)覆土(石)回填后,便筑成隧道。3/7/2023173/7/202318據(jù)估算，港珠澳澳大橋總投資為為726億元。融資方案案已于日前確定定，口岸及連接接線部分由粵港港澳三地政府投投資興建，總投投資約350億元；主橋部分分總投資約376億元，其中，中中央政府和粵港港澳三地政府共共同出資157.3億元，銀行貸款款融資約220億元。3/7/2023193/7/2023203/7/2023213/7/202322港珠澳大橋2009.12.15開工3/7/2023233/7/2023243/7/2023254.2沉管隧隧道的的設(shè)計(jì)計(jì)與施施工4.2.1截面形形式選選擇沉管隧隧道的的截面面形式式主要要有圓圓形和和矩形形兩種種類型型，其其設(shè)計(jì)計(jì)、施施工以以及所所采用用的材材料均均不相相同。。圓形（（多用用于船船臺(tái)型型）沉沉管隧隧道施施工時(shí)時(shí)多數(shù)數(shù)利用用造船船廠的的船臺(tái)臺(tái)制作作鋼殼殼，制制成后后沿著著船臺(tái)臺(tái)滑道道滑行行下水水，然然后將將沉管管隧道道系泊泊于碼碼頭邊邊上，，在水水中浮浮態(tài)中中澆筑筑鋼筋筋混凝凝土。。這類沉沉管其其斷面面形式式內(nèi)邊邊概為為圓形形，外外邊則則為圓圓形、、八角角形或或花籃籃形，，按設(shè)設(shè)計(jì)車車道的的多少少，斷斷面形形式又又可設(shè)設(shè)計(jì)為為單筒筒圓形形斷面面和雙雙筒圓圓形斷斷面，，單筒筒圓斷斷面段段一般般為兩兩條車車道，，雙筒筒圓斷斷面一一般設(shè)設(shè)四條條車道道。3/7/202326如1972年香港港建成成的穿穿越維維多利利亞港港的第第一座座沉管管城市市道路路海底底隧道道，即即為圓圓形鋼鋼殼沉沉管隧隧道結(jié)結(jié)構(gòu)，，其斷斷面形形式如如圖4.1所示。。圖4.1香港海海底跨跨港隧隧道橫橫斷面面圖3/7/202327矩形（（多用用于干干塢型型）沉沉管隧隧道施施工時(shí)時(shí)在臨臨時(shí)在在干塢塢中制制作鋼鋼筋混混凝土土管段段，制制成后后往塢塢內(nèi)灌灌水使使之浮浮起并并拖運(yùn)運(yùn)至隧隧址沉沉設(shè)。。此法法自荷荷蘭的的鹿特特丹mass河隧道道(1942建成)首創(chuàng)矩矩形沉沉管以以來(lái)，，在各各國(guó)得得到廣廣泛的的應(yīng)用用，我我國(guó)的的沉管管隧道道大多多數(shù)也也采用用矩形形截面面。矩形沉沉管斷斷面管管段，，在同同一管管段斷斷面內(nèi)內(nèi)可以以同時(shí)時(shí)容納納4～8個(gè)車道道，一一般多多在臨臨時(shí)干干塢以以鋼筋筋混凝凝土澆澆筑而而成。。如上上海的的外環(huán)環(huán)線越越江隧隧道，，即為為三箱箱八車車道，，其斷斷面形形式如如圖4.2所示。。3/7/202328圖4.2(a)城市外圍快速速干道的建設(shè)設(shè)(沉管式隧道)3/7/202329圖2.2（b）上海外環(huán)環(huán)線沉管隧道道入口3/7/202330圖4.2（c）上海外外環(huán)線越江隧隧道示意圖采用矩形沉管管隧道優(yōu)點(diǎn)是是不占用造船船廠設(shè)備，不不妨礙造船工工業(yè)的生產(chǎn)；；在隧道橫斷斷面中，沒(méi)有有過(guò)多空余空空間，空間利利用率較高；；所需浚挖的的土方量亦較較少；不用鋼鋼殼防水，大大量地節(jié)約鋼鋼材。3/7/202331●其缺點(diǎn)是管管段寬度較較大，基礎(chǔ)礎(chǔ)處理時(shí)不不如船臺(tái)型型管段簡(jiǎn)便便；制作管管段時(shí)須覽覽址建造臨臨時(shí)干塢；；混凝土澆澆筑時(shí)須采采用防水混混凝土，對(duì)對(duì)混凝土澆澆筑質(zhì)量要要求較嚴(yán)。。●總的來(lái)說(shuō)，，在干塢中中制作的矩矩形鋼筋混混凝土管段段比在船臺(tái)臺(tái)上制作的的鋼殼圓形形、八角形形或花藍(lán)形形管段經(jīng)濟(jì)濟(jì)。所以目目前世界各各國(guó)均采用用矩形鋼筋筋混凝土管管段代替圓圓形鋼筋混混凝土管段段。本節(jié)也也重點(diǎn)介紹紹矩形沉管管管段的施施工技術(shù)。。3/7/202332鋼筋混凝土土鋼殼鋼筋混凝土土通風(fēng)豎井通風(fēng)豎井豎實(shí)地層軟弱地層明挖段暗挖法沉埋段明挖段暗挖段路塹3/7/2023334.2.2沉管隧道施施工程序沉管隧道施施工一般包包括：預(yù)制制廠（臨時(shí)時(shí)干塢）準(zhǔn)準(zhǔn)備、管節(jié)節(jié)制作、管管節(jié)浮運(yùn)、、沉管段基基槽開挖、、臨時(shí)支座座及地垅設(shè)設(shè)置、管節(jié)節(jié)沉放等，，具體的施施工程序如如圖4.3所示。3/7/202334預(yù)制廠（臨時(shí)干塢）施工管節(jié)制作管節(jié)浮運(yùn)沉管段基槽開挖臨時(shí)支座及垅設(shè)置管節(jié)沉放水下對(duì)接基礎(chǔ)處理回填內(nèi)部裝修及機(jī)電設(shè)備安裝竣工兩岸洞口建筑施工岸上段施工洞口建筑及道路工程圖4.3一般沉管隧道的的施工程序3/7/2023354.2.3沉管隧道的管節(jié)節(jié)制作1臨時(shí)干塢矩形鋼筋混凝土土預(yù)制管段大多多數(shù)是在臨時(shí)干干塢中制作的，，因此在水底沉沉管隧道開工之之始，就應(yīng)在隧隧址附近建造一一個(gè)預(yù)制管段專專用的臨時(shí)干塢塢。這種干塢應(yīng)應(yīng)選在地址條件件較好，場(chǎng)地土土具有一定的承承載力，當(dāng)預(yù)制制管段澆筑后不不會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的的不均勻沉降，，并在干塢附近近的航道具備浮浮運(yùn)條件和浮存存系泊若干節(jié)預(yù)預(yù)制好管段的水水域。3/7/202336臨時(shí)干塢一般比比較簡(jiǎn)單，不象象造船工業(yè)的船船塢，周邊需要要有永久性的鋼鋼筋混凝土塢墻墻，很厚的鋼筋筋混凝土底板，，臨時(shí)干塢它的的周邊大多數(shù)是是采用簡(jiǎn)單的、、設(shè)有護(hù)坡的天天然土坡，底板板做得很薄，只只有在個(gè)別情況況下才采用鋼板板樁圍堰。因此此臨時(shí)干塢實(shí)系系一臨時(shí)性的工工作土坑。臨時(shí)干塢示意圖圖3/7/2023373/7/202338沉管隧道正在干干塢中施工3/7/202339沉管預(yù)置3/7/202340我國(guó)上海外環(huán)環(huán)線沉管隧道道的干塢方案案確定，經(jīng)過(guò)過(guò)對(duì)干塢的塢塢址確定、規(guī)規(guī)模大小、結(jié)結(jié)構(gòu)形式以及及其位置與隧隧道軸線的關(guān)關(guān)系等進(jìn)行了了反復(fù)論證和和斟酌，最終終確定分為兩兩個(gè)干塢、一一次性制作所所有七節(jié)沉管管段的干塢方方案。2.臨時(shí)干塢的主主要設(shè)備一般都用普通通土建工程中中常見的通用用設(shè)備。如混混凝土攪拌站站設(shè)備、水平平運(yùn)輸車輛、、起重設(shè)備、、空壓機(jī)、電電焊機(jī)和鋼筋筋成型設(shè)備等等。3/7/202341上海外環(huán)沉管隧道臨時(shí)干塢平面圖3/7/2023424.3沉管隧道的管管段制作4.3.1管段制作的材材料要求（1）粗骨料必須須采用自然連連續(xù)級(jí)配，粒粒級(jí)5～25mm，泥塊含量＜＜0.5%(水洗)，針片狀含量量＜1%和含泥量＜1%。這不僅可提提高混凝土可可泵性，還可可減少砂、水水泥用量，達(dá)達(dá)到減少混凝凝土自身收縮縮的目的。（2）細(xì)骨料采用用級(jí)配合理的的中粗砂，細(xì)細(xì)度模數(shù)Mx為2.5～2.8，含泥量＜1.5%，泥塊含量＜＜0.5%。這可減少用用水量從而降降低混凝土的的干縮?？刂浦拼旨?xì)骨料的的含泥量，可可減少混凝土土的收縮，增增加混凝土的的抗拉強(qiáng)度。。3/7/202343（3）水泥選選用水化化熱較低低的52.5級(jí)普通硅硅酸鹽水水泥，混混凝土強(qiáng)強(qiáng)度等級(jí)級(jí)不應(yīng)小小于C30，水泥用用量應(yīng)控控制在300kg/m3，混凝土土的重度度一般為為23.8KN/m3。（4）粉煤灰灰磨細(xì)度度為二級(jí)級(jí)，可改改善混凝凝土的和和易性和和可泵性性，降低低水化熱熱。（（5）必須嚴(yán)嚴(yán)格控制制混凝土土的配合合比和施施工質(zhì)量量。一般般要求水水灰比應(yīng)應(yīng)小于0.5，坍落度度控制在在10～14cm，混凝土土中應(yīng)摻摻入緩凝凝減水劑劑，同時(shí)時(shí)還要滿滿足泵送送混凝土土的要求求。材料料計(jì)量應(yīng)應(yīng)符合現(xiàn)現(xiàn)行《鋼筋混凝凝土施工工及驗(yàn)收收規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)，即即控制水水泥誤差差小于1％，砂小小于2％，碎石石小于2％，外加加劑小于于1％。3/7/2023444.3.2管段制作作的防水水要求（1）抗?jié)B等等級(jí)不應(yīng)應(yīng)小于S8，結(jié)構(gòu)防防水主要要依靠混混凝土本本身的密密實(shí)性達(dá)達(dá)到防水水要求，，即應(yīng)以以自防水水為主，，外防水水為輔；；（2）施工縫縫、預(yù)埋埋件、施施工使用用貫穿結(jié)結(jié)構(gòu)的管管道等特特殊部位位，應(yīng)加加強(qiáng)防水水措施的的處理。。一般不不宜設(shè)置置貫穿結(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)外外的永久久性金屬屬構(gòu)件或或管道。。（3）施工縫縫處的止止水帶應(yīng)應(yīng)是閉合合的，由由于沉管管隧道的的壁厚較較大，一一般要在在施工縫縫處設(shè)置置兩道止止水帶，，其中一一道止水水帶以金金屬止水水帶為宜宜。3/7/2023453/7/2023463/7/202347鋼板止止水帶帶3/7/202348（4）混凝凝土澆澆筑時(shí)時(shí)必須須考慮慮水泥泥水化化熱的的影響響，嚴(yán)嚴(yán)格控控制混混凝土土的入入倉(cāng)溫溫度在在28℃以內(nèi)，，控制制混凝凝土內(nèi)內(nèi)外溫溫差在在25℃以內(nèi)，，以免免由于于混凝凝土的的內(nèi)外外溫差差而引引起混混凝土土表面面裂縫縫和混混凝土土收縮縮裂縫縫。施施工時(shí)時(shí)，可可采取取水化化熱低低的水水泥，，摻入入減水水劑、、緩凝凝劑或或粉煤煤灰等等摻合合料，，或在在混凝凝土中中摻入入冰塊塊、冰冰水，，預(yù)埋埋循環(huán)環(huán)冷水水管道道等。。4.2.3管段的的預(yù)制制管段的的混凝凝土預(yù)預(yù)制施施工工工藝大大體上上與地地面澆澆筑的的混凝凝土結(jié)結(jié)構(gòu)相相同，，但由由于管管段要要采取取浮運(yùn)運(yùn)沉設(shè)設(shè)的施施工方方法，，而且且最終終要埋埋設(shè)在在河底底水中中，因因此對(duì)對(duì)混凝凝土勻勻質(zhì)性性與防防水性性要求求特別別高，，這是是一般般土建建工程程中所所沒(méi)有有的。。3/7/202349矩形管段在浮運(yùn)運(yùn)時(shí)的干舷（滿載水線以上未未被水浸濕的舷舷側(cè)板，稱為干干舷）只有l(wèi)0～15cm，僅占管段全高高1.2～2％左右，如果混混凝土重度變化化幅度稍大，超超過(guò)1％以上，管段就就會(huì)浮不起來(lái)。。此外，管段澆澆筑時(shí)各部分尺尺寸偏差過(guò)大，，造成管段構(gòu)件件前后、左右的的大小不一或混混凝土重度不均均勻，管段就會(huì)會(huì)傾側(cè)。所以，在管段制制作時(shí)要嚴(yán)格控控制混合物的勻勻質(zhì)性和模板的的變形與走動(dòng)，，要求混凝土的的重度控制在23.8KN/m3；要求頂、底板板、側(cè)墻厚度精精度誤差小于1cm。具體要求如下下：3/7/202350（1）模板的選用模模板要有足足夠的剛度，能能整體移動(dòng)，能能保證混凝土的的表面質(zhì)量。如如內(nèi)?？刹捎脤ｉT設(shè)計(jì)的鋼模模臺(tái)車，外?？煽刹捎媚灸；蜾撲摽蛑衲z板模板板。鋼模臺(tái)車可可整體移動(dòng)，避避免了模板的裝裝拆工作，生產(chǎn)產(chǎn)效率高。鋼臺(tái)臺(tái)模車管節(jié)預(yù)制制模板系統(tǒng)如圖圖4.5所示。圖4.5管節(jié)預(yù)制模板系系統(tǒng)3/7/202351（2）施工縫的留留設(shè)施施工縫是滲漏漏的主要途徑徑，所以，在在構(gòu)造上和工工藝上要采取取嚴(yán)格的防水水措施，在組組織施工時(shí)，，也要盡量減減少不必要的的留設(shè)。管段段在干塢預(yù)制制時(shí)，一般都都先澆筑底板板，隔若干日日后再澆筑外外壁、內(nèi)壁和和頂板，因此此在管段的橫橫斷面上一般般都要留設(shè)施施工縫，這個(gè)個(gè)施工縫，亦亦稱作為縱向向施工縫?？v縱向施工縫，，一般留設(shè)在在管壁上，在在管壁的上下下端各留一道道，下端的一一道應(yīng)高出底底板面30～50cm。如圖4.6所示。圖4.6管段的施工縫縫與變形縫的的位置1－縱向施工縫縫；2－止水帶；3-變形縫3/7/202352（3）變形縫的留留設(shè)管段段制作過(guò)程中中，由于混凝凝土澆筑的體體積龐大，由由水泥水化熱熱、氣溫和地地基溫度變化化等所引起的的混凝土的溫溫度變形，在在管段施工階階段和使用階階段會(huì)引起一一定的縱向變變形，這個(gè)變變形有時(shí)會(huì)導(dǎo)導(dǎo)致通透性的的橫向裂縫。。為了防止發(fā)生生這種通透性性的橫向裂縫縫,目前在施工的的過(guò)程中均采采用設(shè)置溫度度伸縮縫的方方法控制裂縫縫。伸縮縫的的間距波動(dòng)很很大，從6m到40m。但是，在許多多情況下，要要求結(jié)構(gòu)不留留伸縮縫，許許多工程(特別是地下工工程)的滲漏經(jīng)常來(lái)來(lái)自伸縮縫，，對(duì)伸縮縫處處滲漏的治理理難度又高于于對(duì)裂縫滲漏漏的治理，所所以在施工條條件及施工技技術(shù)均較困難難的條件下，，常采用臨時(shí)時(shí)性變形縫(即后澆帶)這一有效控制制裂縫的方法法。3/7/202353施工時(shí)，可將將管段分為若若干個(gè)節(jié)段，，每個(gè)節(jié)段為為15～20m，可使施工期期間激烈溫差差及收縮應(yīng)力力得到顯著的的釋放。后澆澆帶封閉的時(shí)時(shí)間與縫兩邊邊混凝土澆筑筑時(shí)間的間隔隔越長(zhǎng)越好，，間隔時(shí)間過(guò)過(guò)短將失去作作用，一般不不少于40d。見圖4.7。后澆帶的填充充材料可采用用膨脹混凝土土，也可采用用比縫兩邊混混凝土高一個(gè)個(gè)強(qiáng)度等級(jí)的的普通混凝土土，后澆帶的的寬度為700～1500mm，鋼筋可不斷斷，也可斷開開，后者施工工麻煩，但釋釋放應(yīng)力程度度略高。3/7/202354后澆縫縫澆筑筑混凝凝土之之前，，應(yīng)將將接縫縫處的的混凝凝土表表面鑿鑿毛，，清洗洗干凈凈，并并保持持濕潤(rùn)潤(rùn)。后后澆縫縫澆筑筑的施施工溫溫度應(yīng)應(yīng)低于于縫兩兩側(cè)混混凝土土施工工時(shí)的的溫度度，且且宜選選擇氣氣溫較較低的的季節(jié)節(jié)施工工。后后澆縫縫混凝凝土澆澆筑后后，其其養(yǎng)護(hù)護(hù)時(shí)間間不應(yīng)應(yīng)少于于28d。如上海海外環(huán)環(huán)線隧隧道管管段施施工，，將每每節(jié)管管段分分為6節(jié)，每每節(jié)13.50m～17.85m長(zhǎng)，管管節(jié)之之間設(shè)設(shè)1.5m長(zhǎng)的后后澆帶帶將相相鄰制制作完完成的的管節(jié)節(jié)連接接。施施工時(shí)時(shí)，從從中間間往兩兩端展展開，，如圖圖4.7所示。。3/7/202355圖4.7后澆帶帶留設(shè)設(shè)及管管段制制作總總體流流程示示意圖圖（4）混凝凝土澆澆筑后后的養(yǎng)養(yǎng)護(hù)管管段混混凝土土澆筑筑完畢畢后，，要及及時(shí)進(jìn)進(jìn)行養(yǎng)養(yǎng)護(hù)，，以創(chuàng)創(chuàng)造一一定的的溫濕濕條件件和防防止混混凝土土表面面散熱熱過(guò)快快。在在冬期期施工工的條條件下下，混混凝土土抹壓壓密實(shí)實(shí)后應(yīng)應(yīng)及時(shí)時(shí)覆蓋蓋塑料料薄膜膜，再再覆蓋蓋保溫溫材料料(巖棉被被、草草簾等等)。3/7/2023564.3.4管段封封門管段澆澆筑完完畢，，模板板拆除除之后后，為為了使使管段段能在在水中中浮運(yùn)運(yùn)，需需要在在管段段的兩兩端離離端面面大約約50～100cm處，設(shè)設(shè)置臨臨時(shí)封封門。。封門門一般般有鋼鋼端封封門和和鋼筋筋混凝凝土封封門兩兩種形形式。。鋼端端封門門制作作時(shí)首首先焊焊接鋼鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)立柱柱，然然后在在立柱柱上焊焊接封封板，，焊接接排水水管、、通氣氣管、、安裝裝觀察察入孔孔的水水密門門，最最后進(jìn)進(jìn)行灌灌水試試驗(yàn)。。如圖圖4.8所示。。圖4.8鋼端封封門的的結(jié)構(gòu)構(gòu)示意意圖3/7/202357上海沉沉管制制作現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)管管段封封門示示意3/7/202358鋼筋混混凝土土封門門是采采用鋼鋼筋混混凝土土澆筑筑而成成，優(yōu)優(yōu)點(diǎn)是是變形形小，，容易易保證證不漏漏，缺缺點(diǎn)是是拆除除比較較麻煩煩。4.4沉管隧隧道的的管段段沉放放預(yù)制管管段的的沉設(shè)設(shè)工作作是整整個(gè)沉沉管式式水底底隧道道施工工中重重要的的一個(gè)個(gè)環(huán)節(jié)節(jié)。它它受到到各種種條件件的制制約，，如氣氣象、、河流流自然然條件件、航航道自自然條條件等等。所所以在在沉管管隧道道施工工中，，并沒(méi)沒(méi)有一一套統(tǒng)統(tǒng)一通通用的的管段段沉設(shè)設(shè)方法法，一一般要要根據(jù)據(jù)氣象象、河河流、、航道道等綜綜合條條件考考慮確確定。。目目前世世界上上通常常使用用的管管段沉沉放方方法如如下：：3/7/2023593/7/2023604.4.1分吊法分吊法就是在管段段沉設(shè)作業(yè)時(shí)分別別用2～4艘起重船或浮箱，，吊著預(yù)先在管段段頂板上埋設(shè)吊點(diǎn)點(diǎn)（吊點(diǎn)一般在管管段預(yù)制時(shí)埋設(shè)）），逐漸將管段沉沉沒(méi)到規(guī)定位置上上。荷蘭Boltek隧道采用雙起重船船進(jìn)行管段沉放，，其平面布置圖和和起重船、管節(jié)的的定位錨固系統(tǒng)如如圖4.9所示。起吊沉管節(jié)節(jié)的懸吊系統(tǒng)如圖圖4.10所示。3/7/202361圖4.9采用分吊法吊沉管管節(jié)的平面布置3/7/202362圖4.10采用分吊吊法吊沉沉管節(jié)的的懸吊系系統(tǒng)早期的雙雙車道船船臺(tái)型管管段，一一般都是是用起重重船按分分吊法來(lái)來(lái)進(jìn)行沉沉設(shè)的。。后來(lái)荷荷蘭的柯柯恩（Coen，1966）隧道和和培納斯斯克斯（（1967）又采用用大型浮浮筒代替替了浮吊吊，并在在工藝上上作了一一些改革革（見圖圖4.11）。3/7/202363圖4.11浮筒吊沉沉法（a）側(cè)面圖圖；（b）橫剖圖圖其后，比比利時(shí)的的斯凱爾爾特(E3——Scheldt，1969年建成)隧道又改改以浮箱箱代替了了浮筒，，形成了了一種新新的沉沒(méi)沒(méi)方法。。浮箱吊沉沉法的主主要特點(diǎn)點(diǎn)是設(shè)備備簡(jiǎn)單，，尤適于于寬度特特大的大大型管段段。通常常于管段段頂板上上方用2、4只方形浮浮箱直接接將管段段吊起來(lái)來(lái)。浮箱箱之間可可用鋼桁桁架聯(lián)系系起來(lái)，，并用四四根錨索索定位。。3/7/202364起吊卷?yè)P(yáng)揚(yáng)機(jī)和浮浮箱的定定位卷?yè)P(yáng)揚(yáng)機(jī)均安安設(shè)在浮浮箱頂上上。管段段本身則則另用六六根錨索索定位(邊錨四，，前后錨錨各一)，其定位位卷?yè)P(yáng)機(jī)機(jī)則安設(shè)設(shè)在定位塔頂頂部。使用浮浮箱吊沉沉法，有有的工程程又將浮浮箱組的的定位錨錨索全部部略去，，只用管管段本身身上的六六根定位位錨索來(lái)來(lái)控制座座標(biāo)方位位，使水水上作業(yè)業(yè)大為簡(jiǎn)簡(jiǎn)化。圖圖4.12表示浮箱箱吊沉法法的全過(guò)過(guò)程。圖4.12浮箱吊沉沉法示意意3/7/2023654.4.2扛吊法此法亦稱方駁扛扛吊法。即用““扛棒”和“方方駁”等相互連連接來(lái)完成管段段的吊沉作業(yè)。?？傅醴ò词褂糜梅今g的多少，，又分“四駁扛扛吊法”和“雙雙駁扛吊法”。。“四駁扛吊吊法”吊沉?xí)r用用二副“扛棒””來(lái)完成吊沉作作業(yè)，每副“扛扛棒”的二個(gè)““肩”就是二艘艘方駁。左右二二艘方駁之間的的“扛棒”采用用型鋼梁或鋼板板梁做成。前后二組方駁之之間，用鋼桁架架相連接形成一一個(gè)整體的駁船船組。駁船組用用六根錨索定位位，管段本身另另用六根錨索定定位(均是四邊錨及二二前后錨)。所有的定位卷卷?yè)P(yáng)機(jī)均安設(shè)在在駁船上。吊索索的吊力作用在在“扛棒”鋼梁梁上，通過(guò)“扛扛棒”傳到方駁駁上。起吊卷?yè)P(yáng)揚(yáng)機(jī)則可安設(shè)在在方駁上，亦可可直接安設(shè)在““扛棒”上。3/7/202366“雙駁扛吊法””吊沉?xí)r只用二二艘方駁，左右右兩邊用扛棒相相連系，前后兩兩邊用繃索相連連接，將管段的的定位錨索改用用對(duì)角方向張拉拉的斜索系定于于整體穩(wěn)定性較較好的雙駁船上上。雙駁扛吊法法的優(yōu)點(diǎn)是整體體穩(wěn)定性較好，，缺點(diǎn)是設(shè)備費(fèi)費(fèi)用較大（大型型駁船費(fèi)用較貴貴）。雙駁扛吊吊法示意圖如圖圖4.13所示。圖4.13雙駁扛吊法示意意圖1-方駁；2-扛棒；3-繃索；4-吊索；5－斜索；6-方駁定位索；7-指揮室3/7/2023674.3.3騎吊法騎吊法即是水上上作業(yè)平臺(tái)“騎騎”在管段上方方，完成管段吊吊放沉沒(méi)，如圖圖4.14所示。圖4.14騎吊法管段沉放放示意圖1-定位桿；2-拉合千斤頂水上作業(yè)臺(tái)亦稱稱自升式作業(yè)臺(tái)臺(tái)，是海洋鉆探探或開采石油的的專用設(shè)備。它它的工作平臺(tái)實(shí)實(shí)際上是個(gè)鋼浮浮箱(常是方環(huán)形)。3/7/202368就位時(shí)，向浮箱里里灌水加載，使四四條鋼腿插入海底底或河底，需要入入土較深時(shí)，可反反復(fù)灌水、排水加加荷壓沉，直到鋼鋼腿插入深度達(dá)到到設(shè)計(jì)要求為止。。當(dāng)需要移位時(shí)，可可排出箱內(nèi)貯水，，使之上浮，將四四條鋼腿拔出。在在外海沉設(shè)管段時(shí)時(shí)，只能用此法，，其它方法均不能能勝任。在內(nèi)河或或港灣內(nèi)沉設(shè)管段段時(shí)，如流速過(guò)大大，也可采用此法法施工。它的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)是不需拋設(shè)錨索索，作業(yè)時(shí)對(duì)航道道干擾小。缺點(diǎn)是是設(shè)備費(fèi)用較大，，因此一般不用此此法施工。3/7/2023694.5沉管隧道沉設(shè)作業(yè)業(yè)4.5.1沉設(shè)前的準(zhǔn)備在沉沒(méi)開始前的一一、二天，應(yīng)作好好管節(jié)沉放點(diǎn)的基基槽檢查和基槽的的清淤工作，同時(shí)時(shí)還要檢查臨時(shí)支支座的的安放位置置、標(biāo)高，岸上管管段對(duì)接位置等。。所有工作盡量在在岸上作好，以保保證管段能順利地地沉放到設(shè)計(jì)位置置，避免沉沒(méi)中途途發(fā)生擱淺，臨時(shí)時(shí)延長(zhǎng)沉沒(méi)作業(yè)時(shí)時(shí)間，打亂港務(wù)計(jì)計(jì)劃。最后向港務(wù)、港監(jiān)監(jiān)等部門申請(qǐng)沉放放時(shí)間。沉放時(shí)間間確定后應(yīng)及早通通知有關(guān)方面。沉沉放前須做好水上上交通管制，并須須抓緊時(shí)間設(shè)置好好封鎖線標(biāo)志，包包括浮標(biāo)、燈號(hào)、、球號(hào)等。同時(shí)須須埋設(shè)管段定位及及作業(yè)船組定位用用的地錨。地錨上上都須設(shè)置浮標(biāo)。。3/7/202370為防止誤誤入封鎖鎖線的船船只于緊緊急拋錨錨后仍剎剎不住，，有的工工程施工工中還沿沿著封鎖鎖線在河河底上敷敷設(shè)勾錨錨鏈，以以策安全全。4.5.2管段就位位在高潮平平潮之前前，將管管段用浮浮箱或作作業(yè)船組組拖運(yùn)到到指定位位置上，，并帶好好地錨，，校正好好前后左左右位置置。一般般管段要要拖運(yùn)到到中線與與隧道軸軸線基本本重合（（誤差不不應(yīng)大于于10cm）,離規(guī)定沉沉設(shè)位置置10～20cm之處就位位。同時(shí)時(shí)管段的的縱向坡坡度亦應(yīng)應(yīng)調(diào)整到到設(shè)計(jì)坡坡度。定定位完畢畢后，可可開始灌灌注壓載載水，至至消除管管段的全全部浮力力為止。。3/7/2023714.5.3管段下沉沉管段下沉沉的全過(guò)過(guò)程，一一般需要要2～4小時(shí)，因因此應(yīng)在在潮位退退到低潮潮平潮之之前l(fā)～2小時(shí)開始始下沉。。開始下下沉?xí)r的的水流速速度，應(yīng)應(yīng)小于0.15m／sec，如流速速超過(guò)0.5m／sec，應(yīng)采取取一些輔輔助措施施。下沉作業(yè)業(yè)一般分分三個(gè)步步驟進(jìn)行行，即初初次下沉沉，靠攏攏下沉和和著地下下沉。1.初次下沉沉先灌注壓壓載水至至規(guī)定下下沉力值值的50％，隨即即進(jìn)行對(duì)對(duì)位校正正。校正正完畢后后，再繼繼續(xù)灌水水至規(guī)定定下沉力力值的100％。然后后開始按按40～50cm／min速度將管管段下沉沉，直至至下沉到到離設(shè)計(jì)計(jì)高程4～5m為止。3/7/202372●下沉?xí)r要隨時(shí)時(shí)校正管段位位置。當(dāng)管節(jié)節(jié)頂面下沉至至距水面4m時(shí)，管節(jié)受力力狀態(tài)最為復(fù)復(fù)雜，各種作作用力變化很很大，必須引引起重視，并并要有足夠的的安全保證措措施，以防萬(wàn)萬(wàn)一。2.靠攏下沉將管段向前節(jié)節(jié)已安設(shè)管段段方向平移，，平移至距已已安設(shè)管段端端口2m左右處。隨后后再將管段沉沉到管底離設(shè)設(shè)計(jì)高程0.5～1m左右，并校正正好管段位置置。3.著地下沉先將管段繼續(xù)續(xù)前移至距前前節(jié)已安設(shè)管管段約0.5m處。經(jīng)校正管管段位置后，，即開始著地地下沉。下沉沉?xí)r要利用對(duì)對(duì)接定位裝置置不斷減少管管節(jié)的橫向擺擺幅，并自然然對(duì)中，以提提高安裝精度度。3/7/202373一般要求管節(jié)節(jié)的左右誤差差小于±20mm，高程誤差小小于±20mm。在沉放過(guò)程程中，要注意意管節(jié)底面下下的河(海)水的重度將隨隨著管底與基基槽間隙的減減少而逐漸加加大，尤其是是在泥砂含量量較高的江、、河中更為明明顯，需及時(shí)時(shí)調(diào)整下沉力力或采取其他他措施，保證證管節(jié)能繼續(xù)續(xù)下沉就位。。3/7/202374沉管組件箱涵涵（沉箱在干干塢中）3/7/202375沉管出運(yùn)3/7/2023763/7/2023773/7/2023783/7/202379沉管沉沉放3/7/202380水下作作業(yè)下下錨碇碇3/7/202381上海外環(huán)線線隧道出口口3/7/202382上海外環(huán)線線隧道出口口3/7/202383管段浮運(yùn)3/7/2023843/7/2023853/7/2023863/7/2023874.6沉管隧道道的水下下壓接4.6.1管段接頭頭管段接頭頭是沉管管隧道的的重要環(huán)環(huán)節(jié)，其其首先要要滿足水水密性要要求，即即在施工工階段和和日后運(yùn)運(yùn)營(yíng)階段段不滲漏漏；第二二是具有有抵抗各各種外力力的能力力，這些些外力包包括地震震力、浮浮力、溫溫度變形形和地基基變形等等；第三三是方便便施工和和保證施施工質(zhì)量量。3/7/2023881.管段接頭頭的種類類管段在水水下完成成對(duì)接時(shí)時(shí)，無(wú)論論連接時(shí)時(shí)采用水水下混凝凝土法或或水力壓壓接法，，均需在在水下混混凝土或或膠墊的的止水掩掩護(hù)下，，在其內(nèi)內(nèi)側(cè)構(gòu)筑筑永久性性的管段段接頭，，以使前前后兩節(jié)節(jié)管段連連成一體體。永久久性管段段接頭的的構(gòu)造，，按其連連接方法法主要有有剛性接接頭和柔柔性接頭頭兩種：：3/7/202389兩種接頭方式中中，剛性接頭和和柔性接頭各有有利弊，剛性接接頭的優(yōu)點(diǎn)抵抗抗外力的作用較較好，但防水密密封性較差；柔柔性接頭由于防防水密封性較好好，但抵抗外力力的作用較弱。。近幾年來(lái)，沉沉管隧道施工中中，為了吸取兩兩者接頭的利弊弊，又研制了““先柔后剛（剛剛性接頭）”式式接頭。2.剛性接頭剛性接頭指管段段于水下完成連連接后，在相鄰鄰兩節(jié)管段的接接頭部位，在兩兩層鋼板之間沿沿管段兩側(cè)外墻墻、底板和頂班班之間澆筑一圈圈鋼筋混凝土，，形成一個(gè)永久久性接頭。剛性性接頭要具有抵抵抗軸力、剪切切力和彎矩等外外力的強(qiáng)度，因因此一般要求其其強(qiáng)度要不小于于管段本身結(jié)構(gòu)構(gòu)的強(qiáng)度。3/7/202390在水力力壓接接法出出現(xiàn)之之前，，所有有的沉沉管隧隧道都都采用用剛性性接頭頭。但但其最最大的的弱點(diǎn)點(diǎn)是水水密性性不可可靠，，使用用不久久往往往就會(huì)會(huì)因沉沉降不不均、、溫度度變形形等因因素出出現(xiàn)滲滲漏和和滴水水現(xiàn)象象。自從水水力壓壓接法法出現(xiàn)現(xiàn)之后后，目目前許許多沉沉管隧隧道仍仍采用用剛性性接頭頭，但但現(xiàn)在在的剛剛性接接頭與與以前前的接接頭有有較大大的不不同，，它的的外圈圈采用用CINA橡膠止止水帶帶，內(nèi)內(nèi)側(cè)采采用連連接鋼鋼板和和后封封鋼筋筋混凝凝土。。這種接接頭方方式稱稱為““先柔柔后剛剛”式式。內(nèi)內(nèi)側(cè)的的后封封鋼筋筋混凝凝土一一般要要等沉沉降基基本結(jié)結(jié)束之之后再再進(jìn)行行澆筑筑。如如圖4.15所示。。3/7/202391圖4.15剛性接接頭（（先柔柔后剛剛）“先柔柔后剛剛”式式接頭頭，按按構(gòu)造造形式式又分分為兩兩種：：一種種為““無(wú)接接圈式式”。。即水水力壓壓接所所用的的膠墊墊直接接安裝裝在管管段端端面上上，接接頭后后封鋼鋼筋混混凝土土厚度度，比比沉管管外壁壁稍小小。另另一種種為““接圈圈式””，即即接頭頭后封封鋼筋筋混凝凝土厚厚度與與沉管管外壁壁相同同。3/7/202392水力壓接時(shí)所用的的膠墊不直接安設(shè)設(shè)在管段端面上，，而另用鋼筋混凝凝土或鋼結(jié)構(gòu)沿管管段周邊外邊沿做做成懸壁，用來(lái)安安設(shè)膠墊。“無(wú)接圈式”剛性性接頭的優(yōu)點(diǎn)是施施工方便，是目前前在沉管隧道施工工中采用最多的一一種接頭方式?！盁o(wú)接圈式”和和“接圈式”接頭頭的構(gòu)造形式如圖圖4.16所示。圖4.16“先柔后剛”式接頭頭示意圖3/7/2023933.柔性接頭柔性接頭一般是采采用水力壓接法來(lái)來(lái)形成初始密封，，即用GINA橡膠止水帶作為第第一道防水。然后后在已經(jīng)形成水密密性的沉管段內(nèi)，，在各接頭上安裝裝OMEGA橡膠止水帶。對(duì)于有抗震要求的的柔性接頭，根據(jù)據(jù)其采用的縱向彈彈簧構(gòu)件的不同，，主要有兩種形式式：一種是在管節(jié)節(jié)之間采用W型鋼板和型鋼板作為縱向彈彈簧構(gòu)件的柔性接接頭；另一種是在在管節(jié)之間采用預(yù)預(yù)應(yīng)力鋼索及連接接裝置作為縱向彈彈簧構(gòu)件的柔性接接頭。如圖4.17所示。3/7/202394（a）采用預(yù)應(yīng)力鋼索索及連接裝置的柔柔性接頭（b）采用或W型鋼板的柔性接頭頭圖4.17柔性接頭的主要形形式3/7/2023954.6.2水下壓接水下壓接主要是完完成管段接頭止水水帶的壓接。止水水帶的壓接是管段段沉放過(guò)程中的一一個(gè)重要部分。整整個(gè)壓接過(guò)程可分分為兩個(gè)階段，即即初步壓接和最終終止水壓接。初步壓接時(shí)主要進(jìn)進(jìn)行GINA止水帶的尖頭壓縮縮，達(dá)到接頭初步步止水的效果；最最終止水壓接是依依靠管段自由端的的水壓力將GINA止水帶進(jìn)一步壓縮縮，達(dá)到最終止水水的目的。OMEGA止水帶是管段接頭頭的第二道防水線線。由于管段接頭頭是柔性接頭，所所以要求OMEGA止水帶在一定水壓壓和變形條件下，，以及任何可能的的工況條件下(如沉降、位移、地地震和溫度變化等等)保證接頭的水密性性。如圖4.18所示。3/7/202396水下壓接具體施工工操作步驟如下：：管節(jié)沉放精確就位位后，拆除GINA橡膠止水帶保護(hù)罩罩，派潛水員檢查查GINA橡膠止水帶及清除除附著物，然后用用拉合式千斤頂對(duì)對(duì)GINA橡膠止水帶進(jìn)行預(yù)預(yù)壓。對(duì)接拉合的的速度應(yīng)不大于7cm／min，當(dāng)兩端面相距210mm時(shí)，對(duì)管節(jié)進(jìn)行精精細(xì)調(diào)整，滿足安安裝精度后，再繼繼續(xù)拉合到初步止止水工況。圖4.18GINA和OMEGA橡膠止水帶示意圖圖3/7/202397初步止水工工況經(jīng)檢查查沒(méi)問(wèn)題后后，排除前前后兩節(jié)沉沉管封墻之之間被膠墊墊所包圍的的水，進(jìn)行行水力壓接接(施工人員在在管節(jié)內(nèi)打打開排水閥閥及進(jìn)氣閥閥，開動(dòng)排排水水泵，，抽掉兩管管節(jié)間隔艙艙中的水，，形成負(fù)壓壓)，水力壓接接速度應(yīng)不不小于2cm／min。水力壓接接完成后，，即進(jìn)行OMEGA止水帶的安安裝。為了保證安安全，OMEGA止水帶安裝裝必須在管管段沉放后后和兩管段段接頭的相相鄰封門拆拆除前進(jìn)行行。先進(jìn)行行初步安裝裝，即止水水帶就位，，并將壓板板基本固定定；然后待待管底基礎(chǔ)礎(chǔ)處理完成成，管段沉沉降基本穩(wěn)穩(wěn)定后，擰擰緊壓板螺螺栓，完成成安裝。第第二道OMEGA橡膠止水帶帶安裝完畢畢后，可拆拆除接口隔隔艙兩側(cè)的的端封墻，，沉放、對(duì)對(duì)接作業(yè)即即告完成。。3/7/2023984.7基礎(chǔ)處理基礎(chǔ)處理是是沉管隧道道的重要工工序?；A(chǔ)礎(chǔ)處理主要要目的是將將基礎(chǔ)墊平平，而不是是象地面基基礎(chǔ)處理主主要是增加加基礎(chǔ)的承承載力。因因?yàn)槌凉芩硭淼乐饕牡膯?wèn)題不是是怕地基承承載力不夠夠，而是怕怕沉管段浮浮起。沉管隧道沉沉管段一般般不需構(gòu)筑筑人工基礎(chǔ)礎(chǔ)，但施工工時(shí)仍須進(jìn)進(jìn)行基礎(chǔ)處處理。其目目的主要是是解決基槽槽開挖作業(yè)業(yè)所造成的的槽底不平平整問(wèn)題，，而不是為為了解決地地基土的固固結(jié)沉降。。3/7/202399因?yàn)椴徽撌褂萌稳魏畏N類的挖泥泥船，浚挖后的的基槽底表面，，總留有15～50cm的不平整度(鏟斗挖泥船可達(dá)達(dá)100cm)，這使基槽底表表面與管節(jié)底面面之間存在凹凸凸不平的空隙，，導(dǎo)致管節(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)受力不勻而局局部破壞。所以以沉管隧道的基基礎(chǔ)處理就是將將基礎(chǔ)墊平，以以使管片結(jié)構(gòu)受受力均勻?；A(chǔ)處理方法大大體上分為兩類類，即先鋪法和和后填法。先鋪鋪法是在管段沉沉沒(méi)之前先鋪好好砂、石墊層；；后鋪法是先將將管段沉沒(méi)在槽槽底事先預(yù)制好好的臨時(shí)支座上上，隨后再補(bǔ)填填墊實(shí)。兩類方方法按施工工藝藝的不同又可劃劃分為：3/7/2023100先鋪法——刮砂法、刮石法法；后鋪法——灌砂法、噴砂法法、灌囊法、壓壓漿法、壓混凝凝土法和壓砂法法。4.7.1先鋪法先鋪法實(shí)際上只只有刮鋪法一種種，按鋪墊時(shí)所所采用的材料不不同，又分為刮刮砂法和刮石法法兩種。兩者的的操作工藝基本本相同。早期的的沉管隧道多用用刮鋪法作基礎(chǔ)礎(chǔ)處理。刮鋪法按使用機(jī)機(jī)械或人工分為為機(jī)械刮平和人人工刮平。采用用簡(jiǎn)易刮平機(jī)刮刮平，施工步驟驟如下：3/7/20231011.在基槽開挖時(shí)往往下超挖60～80cm。2.在基槽底兩側(cè)打打設(shè)二排短樁，，安放控制高程程及坡度用的導(dǎo)導(dǎo)軌。3.通過(guò)刮鋪機(jī)的輸輸料管，投放鋪鋪墊材料(粗砂或最大粒徑徑不超過(guò)100mm的碎石和礫石)，投放鋪墊材料料的寬度為管節(jié)節(jié)底寬加1.5～2m，長(zhǎng)度則與一節(jié)節(jié)管節(jié)長(zhǎng)度相同同。4.按導(dǎo)軌調(diào)整鋪墊墊料的厚度、高高程以及坡度，，用簡(jiǎn)單的鋼犁犁或特制的刮鋪鋪機(jī)刮平，如圖圖4.19所示。3/7/2023102圖4.19刮鋪機(jī)1-方環(huán)形浮箱；；2-砂石喂料管；；3-刮板；4-砂石墊層；5-錨塊；6-溝槽底面；7-鋼軌；8-移行鋼梁刮鋪法的表面面平整度，使使用刮砂法時(shí)時(shí)只能達(dá)到±5cm；使用刮石法法時(shí)只能達(dá)到到±20。為使墊層表表面進(jìn)一步平平整，可在管管段沉沒(méi)后加加一“壓密””工序，即在在管段內(nèi)灌足足壓力水，進(jìn)進(jìn)行加壓砂石石料，使之發(fā)發(fā)生超荷而使使墊層進(jìn)一步步壓實(shí)平整。。當(dāng)采用刮石石法時(shí)，可在在管段沉設(shè)完完畢后，通過(guò)過(guò)管段內(nèi)預(yù)先先預(yù)埋的壓漿漿孔向墊層內(nèi)內(nèi)壓注水泥膨膨潤(rùn)土（粘土土）混合砂漿漿。3/7/2023103當(dāng)采用水下人人工刮平工法法，施工步驟驟如下：1.設(shè)置水下導(dǎo)軌軌支座。2.鋪設(shè)行走導(dǎo)軌軌，要求導(dǎo)軌軌面標(biāo)高誤差差不超過(guò)±20mm。3.給砂(或石)裝置沿導(dǎo)軌行行進(jìn)，由工程程船舶上的給給料斗不斷供供砂(或石)由潛水員在水水下人工刮平平。先鋪法的主要要缺點(diǎn)是：(1)須制造專用刮刮鋪船舶，費(fèi)費(fèi)用昂貴。如如用簡(jiǎn)單的鋼鋼犁進(jìn)行刮平平作業(yè)，則精精度較難控制制，作業(yè)時(shí)間間亦較長(zhǎng)。(2)須按設(shè)計(jì)高程程、坡度、厚厚度要求，在在水底架設(shè)導(dǎo)導(dǎo)軌。導(dǎo)軌的的安裝精度較較高，否則易易造成基礎(chǔ)處處理失敗。3/7/20231044.7.2后鋪法后鋪法基本工工序?yàn)椋涸陂_開挖基槽時(shí)先先超挖100cm；然后在槽底底安設(shè)臨時(shí)支支座；管段沉沉設(shè)擱在臨時(shí)時(shí)支座后，往往管底空隙回回填墊料。按按施工工藝不不同具體又分分為：1.灌砂法管節(jié)沉放完畢畢后，通過(guò)導(dǎo)導(dǎo)管從水面上上向管節(jié)底部部灌填粗砂，，構(gòu)成縱向墊墊層。此法設(shè)設(shè)備簡(jiǎn)單，施施工方便，較較適用于底寬寬較小的鋼殼殼圓形、八角角形或花籃形形管節(jié)，不適適用于管度較較大的管段。。這是一種最最早的后鋪法法的基礎(chǔ)處理理方式，美國(guó)國(guó)早期的沉管管隧道沉管段段的基礎(chǔ)處理理常用此法，，1969年建成的阿根根廷Parana(Hernandias)隧道，亦用此此法。3/7/20231052.噴砂法管節(jié)寬度較大大時(shí)，先鋪法法、灌砂法均均不適用。噴噴砂法是在水水面上用砂泵泵將砂、水混混合料通過(guò)噴噴管向管節(jié)底底部噴注，以以填滿其空隙隙。噴砂所筑筑的墊層厚一一般為1m。噴砂作業(yè)之前前，需在沉放放完畢的管節(jié)節(jié)頂面上安設(shè)設(shè)一套專用臺(tái)臺(tái)架，臺(tái)架頂頂部突出部分分作為施工操操作平臺(tái)，并并可沿管節(jié)頂頂面上的鋪設(shè)設(shè)軌道作縱向向前后移動(dòng)。。3/7/2023106在臺(tái)架的外側(cè)，吊吊著三根可深入管管片底部呈L形的鋼管，三根鋼鋼管中，中間的一一根為噴管，直徑徑為10cm，旁邊二根為吸管管，直徑為8cm。作業(yè)時(shí)，噴砂管管將砂、水的混合合料噴入管段底部部空隙中，同時(shí)經(jīng)經(jīng)二根吸管抽汲回回水，根據(jù)回水的的含砂量斷定噴填填的密實(shí)程度。噴噴砂管噴射時(shí)應(yīng)做做扇形旋移運(yùn)動(dòng)