第10章沉管隧道

（沉埋法施工隧道）§10.1概述一、發(fā)展史1根據(jù)國際隧道協(xié)會(huì)沉管與懸浮式隧道到1994年的統(tǒng)計(jì)資料，世界各國已建、在建或擬建的沉管隧道共有93條，就管段制作而言，混凝土隧道59條，鋼殼隧道34條；從使用功能上來看，公路隧道61條，鐵路隧道26條（包括地鐵隧道），公路、鐵路兩用隧道4條，人行隧道2條；就管段橫截面形狀來說，矩形截面隧道73條，圓形（含花籃形、八角形、馬蹄形、橢圓形）截面隧道20條；從規(guī)模上看，早期的沉管多為雙車道或四車道，從60年代中期，陸續(xù)建成一些六車道隧道，到目前世界已建的6／8車道共有19條。19世紀(jì)末，xx首先用沉管法建成波士頓的下水道工程，之后，于1910年用此法建成底特律河水底鐵路隧道，這是世界上第一條沉管建造的鐵路隧道。日本是東亞第一個(gè)建成沉管隧道的國家。自1944年第一條沉管道路隧道－庵治河隧道通車以來，已建成鐵路和公路隧道18條。目前世界上最長的沉管隧道是xxxxxxxxx快速交通隧道，全長5825米，由58節(jié)管段組成。管段最寬的隧道是xxxxxxxx，寬達(dá)53.1m，全長336m。單節(jié)管段最長的隧道是xxxxxxxxx，最長一節(jié)管段長268m，寬21.5m重50000KN。3在我國，香港和臺(tái)灣借助國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)共建成四條沉管隧道，中國大陸第一條沉管道路隧道－廣州珠江隧道于1993年底通車，已建成寧波甬江隧道。我國目前的沉管隧道設(shè)計(jì)及施工技術(shù)還處在積累經(jīng)驗(yàn)階段，但我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展為其進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)造了良好的條件。如上海外環(huán)線吳淞口越江隧道確定采用沉管法隧道。由于多車道沉管隧道明顯節(jié)約投資，因此沉管隧道在我國具有廣闊的前景?！?0.1概述二、方法實(shí)質(zhì)先在干塢中或船臺(tái)上預(yù)制大型砼箱形構(gòu)件，或是砼和鋼的組合箱形構(gòu)件，每個(gè)構(gòu)件長60～140m，并于兩端用臨時(shí)隔墻封閉，用拖輪拖至預(yù)沉位置，定位后，將這些構(gòu)件沉放在河床上預(yù)先浚挖好的溝槽中并聯(lián)接起來，回填砂石，拆除隔墻形成隧道三、優(yōu)點(diǎn)1對(duì)地質(zhì)水文適應(yīng)能力強(qiáng)因在基槽中開挖較淺，基槽開挖和基礎(chǔ)處理的施工技術(shù)比較簡單因沉管受到水的浮力，作用于地基的荷載較小因管段采用先預(yù)制再浮運(yùn)沉放的施工工藝，避免了難度較大的水下作業(yè)，故可在深水施工，且對(duì)潮差和水流速的適應(yīng)能力強(qiáng)三、優(yōu)點(diǎn)2可淺埋與兩岸道路銜接容易與埋深較大的盾構(gòu)隧道相比，沉管隧道路面標(biāo)高可抬高，與岸上道路隧道很容易銜接三、優(yōu)點(diǎn)3防水性能好每節(jié)預(yù)制管段很長，一般約100m,而盾構(gòu)隧道預(yù)制管片環(huán)寬僅為1m，因而沉管隧道接縫數(shù)量少三、優(yōu)點(diǎn)4沉管隧道施工工期短由于每節(jié)預(yù)制管段較長，一條沉管隧道只用幾節(jié)預(yù)制管段就可完成，預(yù)制管段和基槽開挖可同時(shí)進(jìn)行，且預(yù)制管段不在隧址，施工干擾時(shí)間短三、優(yōu)點(diǎn)5沉管隧道造價(jià)低水底挖基槽土方量少，比地下挖土單價(jià)低，管段預(yù)制與盾構(gòu)相比，所需費(fèi)用低。三、優(yōu)點(diǎn)6施工條件好沉管隧道施工時(shí)，預(yù)制和浮運(yùn)沉放管段等主要工序大部分在水上進(jìn)行，水下作業(yè)極少，除少數(shù)潛水工外，工人們都在水上作業(yè)，且不需在氣壓下工作三、優(yōu)點(diǎn)7沉管可作成大斷面多車道一個(gè)隧道橫斷面可同時(shí)容納4～8條車道。而結(jié)構(gòu)尺寸不限。對(duì)盾構(gòu)受尺寸限制，一般只能雙車道四、沉管隧道類型按斷面形狀圓形矩形四、沉管隧道類型按管段制作方式船臺(tái)型干塢型浮船塢§1莖0.題2沉管技結(jié)構(gòu)昌設(shè)計(jì)一、裕沉管闖結(jié)構(gòu)跑浮力圖計(jì)算計(jì)算腳內(nèi)容干舷色浮力縣計(jì)算抗浮燭安全京系數(shù)尋計(jì)算1干舷軌：能衰保持哲管頂兇露出棵水面卷的管抄段外洞露高貓度，社對(duì)矩役形截禾面管綿段，沈高度攝多為10～15鵲cm。對(duì)矩呈形斷凳面，棕太小飄，制猴作困達(dá)難；太大塑，消糟除干懲舷下再沉的畢壓載授水容顏量太取大計(jì)算此方法解：按療最大束的砼冒容重隙，最班大的縮慧砼體符積和奔最小題的河艘水比番重計(jì)控算干茶舷2抗浮夕安全繪系數(shù)KK＝管口段總蓬重／嚼管段短排水章重K=牽1.質(zhì)05～1.她10管段墳沉放明階段K=孫1.孩2～1.捧5管段噸使用王階段設(shè)計(jì)宜計(jì)算烘時(shí)，裂應(yīng)按宜最小劫的混疑凝土外容重震和體騰積，暴最大揚(yáng)的河蘭水比地重來蝴計(jì)算迫各階電段的鄙抗浮鳳安全旬系數(shù)廳。二、堡作用隆在沉掩管上四的荷盟載和陵結(jié)構(gòu)殃分析（一食）、柄作用杜在沉研管上桌的荷鴉載1結(jié)構(gòu)欺自重管段拒重量碌：砼(2位3.際7～24黃.1驚)+鋼筋(1屠.6～2.促05徐)續(xù)KN婦/m3壓載寨混凝押土重盈量：22稠.5描KN啄/m3路面麻鋪裝菜重量二、軋作用兼在沉梁管上逼的荷座載2水壓木力主要笑荷載證之一龍，分忙別計(jì)市算高叫、低浴潮位我和百拘年一點(diǎn)遇的壞特大鳳洪水邊位的差水壓朵力二、蔽作用獄在沉茂管上輸?shù)暮烧州d3土壓晌力主要款荷載傷，但株不一庭定是撤常荷唯載，巴表示舉河床超底面厲到管芹段頂亂面的鹿土重輛。隧召道剛集建時(shí)茫，可驗(yàn)?zāi)芎馨孕?，撕以后福逐漸備增加4浮力浮力嬌＝排低水重二、岔作用具在沉騰管上希的荷振載5施工峽荷載詞：封僵端墻拴、定秩位塔毯、出莖入洞汽、壓該載水爆柜、口索具絞、浮絮箱等冶重量體。6波浪申力：到在浮惱運(yùn)時(shí)離發(fā)生7流水周壓力鹽：在俗浮運(yùn)鞠時(shí)發(fā)葡生二、鈔作用軍在沉守管上醉的荷系載8負(fù)摩含阻力偵：管暖段橫橋向外龜側(cè)覆社土沉居降到耗管段腳的向準(zhǔn)下摩切擦力9車輛蚊荷載患：在季道路回隧道河中，味如果準(zhǔn)路面涂鋪設(shè)友在壓匆載混婚凝土些層上蔑面，揪則可億略去龍車輛飛活載未對(duì)管避段的換影響剃。10地基棒反力二、顧作用榆在沉豆管上腔的荷濱載偶然蒜荷載御：11沉船抬荷載12投錨敗與拖緊錨荷旁載13車行櫻隧管贈(zèng)內(nèi)的村爆炸釀力二、雁作用伙在沉聾管上偶的荷杰載其他知荷載船：砼狼收縮扇、變國溫影防響、怠不均紐奉勻沉烘降、玻地震（二汽）、灘結(jié)構(gòu)概分析1橫斷從面結(jié)賺構(gòu)在水仆底隧林道沉墻管結(jié)扯構(gòu)中加，常使采用稠變截圣面或濕折線近形結(jié)梁構(gòu)。四即使授在同緩一節(jié)沈管段循（一委般長銅度為10故0m左右絕）中英，因探隧道嫂縱坡診和河胡底標(biāo)拖高的醉變化幣，各孤處斷量面所煉受水治、土忽壓力漁也不奶同（爹特別訪在接詳近岸僚邊時(shí)秩），法因此獨(dú)一般蕩不能廚只以搶一個(gè)邪橫斷褲面的跨結(jié)構(gòu)腦分析洽來進(jìn)未行整夢(mèng)節(jié)管角段的饅分析手計(jì)算內(nèi)。工廚作量伸大，批常采型用電悶算的富方式毀進(jìn)行托?？蓜┎捎貌Ｒ话慵鹊钠酵砻鏃U務(wù)系結(jié)中構(gòu)分隆析的敲通用稻程序平進(jìn)行伍計(jì)算懲。縱向授結(jié)構(gòu)施工蠻階段貼的沉侮管縱軌向受謊力分炒析，蕉主要河是計(jì)徹算浮標(biāo)運(yùn)，妄沉設(shè)習(xí)時(shí)的煎施工尺荷載鑼、波傘浪力臭所引殿起的倚內(nèi)力錘。使用添階段竹的沉敗管縱厭向受乎力分膠析，川一般抽按彈嗓性地翼基梁拌理論灣進(jìn)行偶計(jì)算按。配筋因抗椅剪的太需要挺，沉愉管應(yīng)蜓采用媽較高鈔標(biāo)號(hào)擺的混納凝土木，一驕般采麻用28天強(qiáng)刑度為30祖0～45赤0k攻g/勺cm2混凝唇土。由于薪沉管藍(lán)結(jié)構(gòu)遣不容疑許出紐奉現(xiàn)任羨何通慎透性謹(jǐn)?shù)牧压たp；記非通黨透性積的裂叨縫開鞠展的桑寬度璃應(yīng)控亮制在0.頸15～0.梢2m暈m以下狹。因刊此不毒宜采難用Ⅲ級(jí)及Ⅲ級(jí)以別上的愉鋼筋屋?！?然0.捷3管段寫制作一、晨臨時(shí)礎(chǔ)干塢解：位置鞋應(yīng)選露擇距仇隧址褲較近脂，地傲質(zhì)條艷件較是好，遷便于陪浮運(yùn)或的地綠方（一尖）干塌塢規(guī)盒模：習(xí)根據(jù)兆工程僚規(guī)模福、管至段長吉寬尺望寸和鬧管段櫻數(shù)量掛，結(jié)逐合塢基址的紐奉地形餅、地始質(zhì)條跌件、頂工期投、土稍地使華用費(fèi)執(zhí)和施陰工設(shè)數(shù)備綜呈合考恒慮。1一次飼預(yù)制感管段倍時(shí)的垂干塢障：在納干塢梅內(nèi)一奶次完閱成所妨有管股段的拼制作播，它連只需農(nóng)放一亦次水蕩進(jìn)干電塢，誘干塢突不需榨要閘拔門，饞施工洋簡便混，干今塢僅已用土趕圍堰騎或鋼盯板圍贏堰作倒塢首軋。管貿(mào)段出秩塢時(shí)亭，拆浩除塢態(tài)首圍予堰便勒可將槳管段惡浮運(yùn)踩出塢將。規(guī)鋸模大呈，占建地多流，適果用于司：工椅程量御較小奇，管齊段數(shù)任量少北，土長地價(jià)叨格低倍和塢獻(xiàn)址地證質(zhì)條芒件較叔差的爐工程抹。2分批懲預(yù)制悼管段匠時(shí)的錢干塢分批凝預(yù)制犬管段齡是在第干塢撇內(nèi)分秘批制煎作管響段，柴每批哭管段側(cè)預(yù)制胳完成全，就辜放一晚次水緞進(jìn)塢姥，使坐之浮揮運(yùn)出循塢，葬干塢蓬的塢耀門需蛙開啟起多次奸，這書種干蔽塢規(guī)盯模小率，占脅地少計(jì)，造掛價(jià)低看，重肥復(fù)使嬸用率窯高，稀而且纏有利達(dá)于與辰其它場(chǎng)施工購程序蓄配合劫縮短塞工期撓。但肝這種境方式語也有斬不少娘缺點(diǎn)中：①嬸若不糖采用扁啟閉牽式塢鬼門（譯閘門絞），盛則每耳次修搶復(fù)塢怕門難占度大份。若脫采用英閘門堤式塢穗門，拜造價(jià)調(diào)又高飄。②儀先批漿出塢泄后沉然放的炸管段鎮(zhèn)，至窗少有撕一端診擱置球在基讓槽中蠢的臨遷時(shí)支橋座上雖，需采待幾花個(gè)月腿時(shí)間酷才能謹(jǐn)與后引批管組段相縮慧接，奮這樣辦不利喉于先饅沉放合管段汪的穩(wěn)址定，秀其安殲全難附于保亮證。③桂原已妨開挖薦的基鍋槽，胡在后數(shù)批管榴段出沫塢時(shí)倒己有于回淤折，且掉難于制清除頂，將刮影響逐后批鼻管段亂基礎(chǔ)妖的質(zhì)被量。④重復(fù)駕使用旁干塢夸，反活復(fù)灌草水、活排水印，抽追水時(shí)研難以抗保證育干塢方邊坡耽的穩(wěn)令定性抄。重復(fù)片使用堆干塢呈還會(huì)搶造成校難以點(diǎn)徹底限清除依塢底務(wù)墊層豪上的薪淤泥魔，必靈然影虛響塢叢底的劃透水吸性，獅削弱尊塢底犯防排倉水能鏈力與撓承載懇力，暫從而壓影響閉再次狹預(yù)制渾管段吧的質(zhì)悼量，翼對(duì)管矩段上語浮也離不利裕，甚排至造末成吸誦附現(xiàn)濕象而及使管犬段平翁衡失?？亍＂菥捶峙☆A(yù)制蛾管段偽會(huì)增牛加塢南底施她工設(shè)甚備的秤拆遷鞭和再悲組裝蚊工作育，使戶臨時(shí)姜工程彈費(fèi)用忍增加對(duì)。⑥她后批鴿管段齒浮運(yùn)卡時(shí)，昌可能范需要衡再次穩(wěn)對(duì)臨殲時(shí)航糖道進(jìn)貼行疏先浚工主作。為克慎服上妙述缺哲點(diǎn)，瞧在丹圣麥至腰瑞典閥跨海寄聯(lián)絡(luò)肆線的摧厄勒區(qū)海峽焰水底信沉管新隧道怖的分綱批預(yù)歸制管欺段干塢攤中采甜用了漸兩級(jí)拔干塢覆的型絮式，榴即干躁塢由探淺水縮慧槽和逝深水塑槽組阻成。蔑采用混船閘敵的方裕式逐柄段發(fā)百送管彩段單上元。（二請(qǐng)）干塢蒸的構(gòu)躲造干塢艱一般蔑由塢霸墻、蟻塢底貼、塢蹤蝶首及錦塢門墳、排蔥水系通統(tǒng)、哀車道戀組成干塢投的深常度應(yīng)深保證遭管段太在制若成后肥能順端利地液進(jìn)行號(hào)安裝抄工作植并浮遙運(yùn)出斤塢，丟要求萄塢室?guī)派疃人啄苁鬼灩芏魏霸诘湍锼谎跁r(shí)露跳出水谷面，后高水謊位時(shí)反有足蛋夠的蒜水深獅以安孩設(shè)浮雞箱，袖中水亦位時(shí)箏能自保由浮誘升。催此外釀為確立保安魔全管基段在豆浮起嘗時(shí)，幫底部鳳的富道余深盲度為1m。管段效制作榴：注除意所夜設(shè)置晚施工事縫和侵變形擔(dān)縫并撐密封二、幟管段鴨預(yù)制（一駐）鋼蛙筋混報(bào)凝土沾結(jié)構(gòu)保證走浮運(yùn)扔時(shí)有中規(guī)定蹈的干邁舷高敏度由于蘇矩形曾管在標(biāo)浮運(yùn)騙時(shí)的宣干舷衣高度神僅為10～15勞cm，占恭管段列全高緊的1.省2～2%，確拆保管拋段的叢容重名變化蓄控制忌在既俯不使打管段夢(mèng)出現(xiàn)語下沉崗，也豆不使楚管段響上浮鏟過多垮。制定緞嚴(yán)密蛋的接欣縫防洗滲漏巾措施管段管的縫纏隙主筑要有敞縱向甲施工逼縫和和豎向執(zhí)變形青縫。（1）艘縱君向施漁工縫縱向敗施工遲縫由使于混豪凝土尚底板久和上碎部管為段的橋不同受時(shí)澆嘉注產(chǎn)戒生，丈主要洗由于怠水泥卡的水卷化熱敬作用姓而引洋起的察。防魂止措最施應(yīng)怎從防膜止混咸凝土幟的開盤裂出稱發(fā)。刷包括服合理當(dāng)組成襖混凝菜土，議降低聚溫差莫等。（2）變秀形縫在垂寒直于掃隧道忙軸線還方向哥設(shè)置停，把循每一僵管段迎分割膀成若叛干節(jié)諷段，扒每一伙段節(jié)幼段的降長度徹一般光在15～20文m。用赤于較匯長的饞混凝有土管排段（棒節(jié)）方單元熄連接抗和抵臂抗差彩異沉階降和斤由溫魔差所技造成卸的變戶形。椒接縫版應(yīng)設(shè)濾在混羞凝土溫結(jié)構(gòu)桌的中財(cái)斷處銷。變形醫(yī)縫的貞構(gòu)造蒼應(yīng)滿他足三源個(gè)主控要要杯求：沈能適哄應(yīng)一撞定幅斧度的琴線變怪形和馬角變獵形；斷施工魂階段碎能傳盛遞彎構(gòu)矩，考使用浮階段裂能傳戴遞剪殊力；銜變形拔前后您均能踐防水沫?！?蘆0.毯4水底美浚挖用改撐裝后網(wǎng)的挖基泥船纖，沉愈管基愧槽斷顏面§1做0.飾5管段睜沉設(shè)蹈與水客下聯(lián)舊接一、睡沉設(shè)鍛方法管段編浮運(yùn)刪：已皇完成蒙的管合段自犯干塢豪向預(yù)席定沉毒放位抓置的喉運(yùn)輸塢內(nèi)浪浮起焰－出浸塢－箭系泊稅等待維－托傭運(yùn)至正隧址二、坑沉設(shè)奧作業(yè)（一頃）沉珍設(shè)準(zhǔn)析備完成斯溝槽咬清淤水上剛管制（二耍）管歷段的榴沉設(shè)跪方法敬有許貓多種具，歸事納起晴來有肯：自升苦式海梅上作皂業(yè)平徑臺(tái)（三擋）管給段下?lián)铣粒禾乒芏瘟鲁裂ǖ娜蛇^程拐，一自般需極要2～4小時(shí)兔，沉以設(shè)周孩期多膊為每昌月一附段初步除下沉灌注蝴壓載采水（