沉管隧道施工工法初探.doc

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1、沉管隧道施工工法初探沉管隧道施工工法初探2005年4月目 录第一章沉管隧道概述171沉管隧道的概念172钢壳沉管172.1横断面形式182.2结构形式182.3钢壳隧道主要工序182.3.1管段制造182.3.2基槽开挖与基础处理192.3.3浮运沉放202.3.4接头处理202.3.5荷载和设计212.4钢壳沉管隧道特点213钢筋混凝土沉管224沉管隧道的优缺点234.1沉管隧道的优点234.2沉管隧道的缺点254.3沉管法、盾构法和矿山法的比较254.4沉管隧道与桥梁的比较285沉管隧道关键施工工序296沉管隧道的发展306.1国外情况306.2国内情况（不含港澳台）306.3沉管隧道的发

2、展趋势31第二章基础资料准备321水文资料321.1水位321.2波浪331.3流速及流向331.4水温、比重及水质341.5河（海）道资料341.6河（海）床稳定性351.7河道整治351.8河（海）势变化361.9水质情况362气象资料362.1气温362.2湿度372.3降雨372.4雾况372.5风向和风速383工程地质与地震383.1工程地质383.1.1勘测内容383.1.2地质资料用途393.1.3浚挖技术的选择393.2地震394地形与测量405沿线地面、地下构筑物405.1地下管线405.2地下构筑物406管段预制场地的调查417其他资料调查41第三章沉管隧道几何设计421一

3、般规定422横断面设计423纵断面设计423.1最小覆盖厚度423.2纵坡433.3竖曲线433.4防洪433.5管段长度434平面设计434.1平面曲线半径434.2平面曲线的组成445设计实例456地下铁路及铁路、高速铁路45第四章沉管隧道结构设计461结构设计荷载461.1设计荷载461.2荷载组合472结构静力计算482.1有关规定482.2影响因素492.3横断面设计492.3.1钢筋混凝土管段横截面分析492.3.2钢壳管段横截面分析502.4纵向设计502.4.1纵截面分析502.4.2计算内容512.4.3基本假设512.4.4计算荷载512.4.5其他依据522.5接头设计5

4、23柔性接头结构设计523.1影响因素523.2水密性设计523.2.1GINA橡胶止水带选型参数533.2.2GINA橡胶止水带选型计算543.2.3 OMEGA橡胶止水带选型553.3轴向力传递构件设计563.3.1预应力钢索563.3.2OMEGA钢板574柔性接头剪切键设计574.1垂直剪切键设计584.2水平剪切键设计595最终接头的处理605.1水中接头615.1.1工程特点615.1.2结构形式615.2岸上接头635.2.1工程特点635.2.2止推力计算635.2.3结构形式645.3最终接头的比较与选择645.3.1进度比较645.3.2造价比较655.3.3风险比较655

5、.3.4难度比较656刚性接头(水力压接法)656.1初始密封656.2受力分析（需进一步研究）657浮力设计667.1干舷高度的确定667.2干舷高度的控制677.2.1混凝土重度控制687.2.2河（海）水重度687.2.3管段施工误差688抗浮安全系数699浮运、沉放各工况的结构安全性验算69第五章防水设计与施工701沉管隧道防水概述701.1一般规定701.2防水等级701.3防水的具体要求701.4防水的细部技术措施712结构防水（需进一步研究内容）722.1结构裂缝控制722.2施工缝防水722.2.1横向施工缝732.2.2纵向施工缝743管段外防水设计743.1端钢壳743.1

6、.1功能743.1.2设计依据743.1.3横断面设计743.1.4轴向设计753.2防水底钢板753.2.1功能753.2.2设计依据753.2.3结构设计763.3钢端壳与底钢板防护763.4外防水层763.4.1薄膜防水763.4.2涂料防水784管段间的接头防水794.1GINA橡胶止水带794.2OMEGA橡胶止水带80第六章沉管隧道抗震设计821地震危害性822 理论基础823设计依据824设计步骤825设计实例82第七章干 坞831概述832陆上干坞832.1陆上干坞分类832.2干坞的构造842.2.1坞墙842.2.2坞底842.2.3坞首及坞门842.2.4降排水系统852

7、.2.5干坞车道852.3干坞的设计与施工852.3.1坞底标高确定852.3.2坞底处理措施确定852.3.3坞底排水措施862.3.4干坞边坡设计862.3.5干坞防渗872.3.6管段出口设计872.3.7干坞施工882.4干坞的平面布置882.4.1混凝土生产线882.4.2钢筋作业生产线892.4.3模板制作作业生产线892.4.4金工车间布置892.4.5水电管线布置902.4.6生产辅助设施及生活场地布置902.5干坞内主要设备903移动干坞914工厂化预制91第八章沉管预制921管段预制技术要求921.1混凝土性能要求921.2外形几何尺寸精度要求921.3管段端面几何尺寸精度

8、要求931.4管段防水要求931.5管段预制施工要求931.5.1施工工艺931.5.2混凝土工艺931.5.3模板系统941.5.4施工材料误差942原材料942.1水泥942.2骨料942.3掺和料及外加剂952.3.1粉煤灰952.3.2矿碴粉952.3.3减水剂962.3.4缓凝剂962.3.5阻裂剂962.4水962.5钢筋963模板工程963.1模板的设计原则963.2底模983.2.1底模性能要求983.2.2底模结构983.3底板边模983.4外侧模板993.5内侧模板1003.6内隔墙模板1003.7端封门模板1003.8模板安装的测量控制1003.9模板安装要求1004混凝

9、土工程1014.1配合比设计1014.1.1配合比设计原则1014.1.2混凝土配合比设计1024.2混凝土生产流程1024.3混凝土生产1034.4混凝土运输1034.5混凝土浇筑工艺1034.5.1一般要求1034.5.2底板浇筑1044.5.3侧墙及顶板浇筑1054.6拆模1064.7养护1074.8自动冷却水系统1074.8.1设置冷却系统的目的和必要性1074.8.2冷却系统的布置1084.8.3冷却循环水温控制要点1084.9现场温控监测1104.9.1监测项目及方法1104.9.2监测频率1104.9.3测点布设原则1104.9.4测温元件/仪表的选择1104.9.5测温元件的安

10、装和保护1114.10管段施工缝处理1114.11夏雨季混凝土施工措施1124.12管段混凝土浇筑保证措施1125钢端壳制作安装1135.1端钢壳概述1135.2端钢壳的加工及安装方案1145.3钢端壳分段1145.4钢端壳制作工艺1155.4.1配料1155.4.2切割1155.4.3坡口加工1155.4.4半成品焊接1165.4.5变形控制及校正1165.5端钢壳安装工艺1165.5.1安装顺序1165.5.2支撑胎架安装1165.5.3钢端壳安装1175.5.4安装变形控制1175.5.5支撑胎架拆除1186端封门施工1186.1端封门概述1186.2钢结构端封门1196.3钢筋混凝土结

11、构端封门1196.3.1施工顺序及步骤1206.3.2质量保证措施1207GINA橡胶止水带安装1217.1压缩试验与水密性试验1217.2安装程序1227.3准备工作1227.4压块试装1247.5止水带安装1247.6保护罩安装1267.7脚手架拆除1268压载水箱施工1268.1工作基理1268.2压载水箱结构1278.3压载水箱容量确定1278.4压载水箱组装1278.5管线及抽水机配置1289预埋件及其他设施安装1289.1预埋件种类1289.2预埋件施工流程图1299.3各预埋件安装方法及保证措施129第九章沉管预制的关键技术1311概述1312混凝土容重控制技术1323沉管形状尺

12、寸控制1323.1精确测量控制1323.2模板体系质量控制1333.3端钢壳质量控制1334沉管裂缝控制1344.1裂缝产生原因1344.1.1混凝土干缩1344.1.2温度应力作用1344.1.3水泥水化热作用1354.2裂缝控制措施1354.2.1合理配置纵筋1354.2.2混凝土的配置1364.2.3控制混凝土出机温度1364.2.4控制混凝土浇筑温度1374.2.5降低混凝土结构各部分的温差1374.2.6设置后浇带1384.2.7制定合理的施工工艺1385沉管裂缝的处理1385.1裂缝概述1385.2表面封堵方法1395.3化学灌浆法139第十章舾装施工1401试浮检漏1401.1试

13、验流程1401.2试验准备工作1411.3低水位试漏1411.4高水位试漏1411.5管段试浮1411.6干舷测定1411.7压载系统试验1422防锚层施工1423管段舾装143待防锚层强度达到要求以后由拖轮将管段拖至存放泊位进行管段舾装，具体工序流程如下图：1434管段沉放的辅助设备1434.1测量塔1434.2管段微调对中系统1434.3拉合千斤顶1444.4管段对接定位设施1444.5支撑千斤顶1444.6管段内部其他设备144第十一章基槽开挖1461概述1461.1主要施工设备介绍1461.1.1挖泥船1461.1.2泥驳1471.2设备选择1482施工定位与测量1482.1平面与高程

14、控制1482.1.1平面控制系统1482.1.2精度控制1482.2高程控制系统1492.3定位与深度控制1492.3.1平面控制1492.3.2深度控制1492.3.3测量要求1503基槽开挖施工1503.1工序流程图1503.2开挖分区分层1513.3开挖方法1513.4开挖质量控制1523垫块施工1533.1整平架设计1543.2施工步骤及工艺1544回淤预防1555水下爆破1555.1施工设备1565.2施工方案1565.3安全措施1576卸泥区的选择1597疏浚污染1608基槽开挖应注意的问题1618.1水力条件变化的影响1618.2开挖深度加深值的确定1618.3泥沙流失控制162

15、第十二章管段浮运、沉放与对接1631概述1631.1管段浮运、沉放流程1631.2基础资料准备1641.3测量准备1642管段浮运、沉放前期工作1652.1浮运阻力、系泊力的确定1652.2起吊力、负浮力的确定1652.3管段沉放方式的确定1652.3.1起重船吊沉法1652.3.2浮箱吊沉法1662.3.3扛吊法1672.3.4自抬式平台吊沉法1683浮运、沉放施工1683.1准备工作1683.2管段起浮1693.3管段出坞1693.4管段浮运1703.5沉放作业1703.5.1初次下沉1723.5.2靠拢下沉1723.5.3着地下沉1724管段水下对接1734.1管段对位1734.2初次拉

16、合1744.3水力压接1744.4检测验收1754.5管段稳定压载1754.6设施拆除1765最终接头1765.1岸上接头1765.1.1管底灌浆1775.1.2止推墙与防渗墙1775.1.3围堰填筑1775.1.4基坑开挖1775.1.5基坑排水1785.1.6后浇带施工1785.1.7场地恢复1785.2水中接头1785.2.1钢封板安装1785.2.2侧封板、顶封板安装1795.2.3初次密封1795.2.4二次水封1795.2.5接头内部施工1796水上交通管制180第十三章管段基础处理与回填1811基础处理概述1812基础处理工艺1812.1先铺法1812.2早期灌砂法1822.3喷

17、砂法1822.4灌囊法1822.5压浆法1832.6压砂法1842.7灌砂法1842.7.1灌砂试验1852.7.2灌砂工艺1852.7.3砂盘监测1862.7.4注意事项1862.7.3灌浆封孔1863软弱土层基础处理1874回填施工1875.1锁位充填1885.2普通回填物回填1885.3预防冲刷回填188第十四章沉管内部施工1891概述1892OMEGA橡胶止水带安装1892.1准备工作1892.2测量与检查1902.3安装顺序1902.4OMEGA橡胶止水带试漏1913端封门拆除1914PC锚索施工1925压仓混凝土施工1926剪切键施工1926.1竖向剪切键1926.2水平剪切键19

18、36.3安装误差193第十五章施工测量1941测量概述1941.1测量内容1941.2测量方案1941.3测量控制网布设1951.3.1控制点复核1951.3.2测量控制网1951.3.3高程控制网1961.3.4GPS基准站设置1961.3.5流速、潮位观测站设置1961.4测量仪器1962预制测量1972.1外部测量体系1972.2内部测量体系1973水下地形测量1983.1测量原理1983.2测量船测量系统配置1983.3水下测量1983.3.1工前准备1993.3.2测量作业1993.3.3 内业处理1994基槽施工测量控制与验收1994.1测量内容1994.2测量作业2004.3成槽

19、验收2005沉放、对接测量2005.1测量项目2005.2测量方法2015.3沉放过程定位与控制2015.3.1GPS定位系统2015.3.2实时定位软件2015.3.3 3D实时监控系统2025.4对接校核与验收2025.5测量精度2026基槽回填测量控制202第十六章生物岛大学城工程建议方案2041工程概况2041.1干坞形式2041.2预制方案2041.3浮运方案2041.4沉放方案2041.5最终接头方案2041.6基础处理方案2041.7岸上工程2042总体布置2042.1组织机构2042.2场地平面布置2042.3设备投入2052.4人员准备2053主要工程项目施工工艺205第一章

20、沉管隧道概述1沉管隧道的概念沉管隧道是在一种应用于跨越江河及海峡（湾）水下隧道方式，其施工方法是利用干坞预制管段，管段两端用临时封墙密封，待混凝土达到设计强度后将管段拖运至隧道位置（此时设计位置上已经预先进行了基槽的浚挖，设置了临时支座），然后沉放管段。待沉放完毕后，完成水下对接，处理管段接头及基础，然后覆土回填，再进行内部装修及设备安装，以形成水底隧道。沉管隧道一般由敞开段、暗埋段、沉埋段等部分组成，部分工程在沉埋段两端设置岸边竖井，供通风、供电、排水等使用。根据国内外有关沉管隧道的资料，沉管隧道大致可以分为两大类钢壳沉管和钢筋混凝土沉管。2钢壳沉管第一座钢壳管段沉管隧道是在二十世纪初在北美

21、建成的。钢壳管段沉管隧道是钢壳与混凝土的组合结构。钢壳可作为防水层并在结构上有明显作用。混凝土主要承受压力和作为镇载物，并且也有助于结构上的需要。由于钢壳具有弹性特点，因此，完工的钢壳管段沉管隧道成为一个具有柔性的整体结构。全世界修建的钢壳管段沉管隧道大多在北美，日本也修建了几座，欧洲采用得不多。隧道施工时首先预制外层钢壳，然后通过滑行或其他方法使钢壳漂浮在水中，在漂浮状态下完成钢筋混凝土结构的施工，最后完成浮运、沉放对接等作业。2.1横断面形式此类隧道又称为圆形沉管，在美国和日本应用较多。隧道横断面的内轮廓为圆形，外轮廓有圆形或近似于圆形的八角形和花篮形。圆形横断面从受力角度来看是非常有利的

22、，因其在静水压力作用下主要是受压。但对于道路隧道而言，圆形断面与车辆行驶时所要求的动态包络线不甚一致，隧道内多余出的上下两部分空间，造成隧道断面较大；为了保证最小覆盖厚度要求，则隧道埋深较深，基槽开挖量较大，同时隧道长度增加，与两岸道路连接将存在一定困难。2.2结构形式单层钢壳管段：外层为钢壳，内层为钢筋混凝土环；钢壳为防水层，其防水性能的好坏取决于钢壳焊缝的质量。外层钢壳与内部钢筋混凝土环共同承受静水压力和覆土荷载。这种结构一般用于直径较小的单筒或双筒隧道，例如城市快速轨道运输系统的隧道。双层钢壳管段：外层为多边形钢壳，内层为圆形钢壳，并用钢横隔板将内外层钢壳连接，同时内外钢壳之间浇筑抗浮压

23、重混凝土，以此形成主要承载结构。2.3钢壳隧道主要工序2.3.1管段制造钢壳沉管隧道的管段由于长度不大，一般为90m，下水时重量亦不大，因此不需要在专门的干坞内进行预制，可以在隧址附近的岸边或在造船厂船台上制造。当整条钢壳圆筒焊接好后，如果是双层钢壳的管段还要浇筑下部夹层中起龙骨作用的混凝土然后安装临时端封板，即可通过滑道采用纵向或侧向方式下水。在管段与岸边架设一座栈桥，然后开始浇筑混凝土。必须十分小心制订实施这一工序的计划，以免钢壳出现过大的荷载，同时还要保证管段处于全浮状态，并保持有足够的干舷高度。下水后可以分为三个阶段浇筑混凝土，见下图所示。第一阶段：部分龙骨混凝土浇筑后下水；第二阶段：

24、完成筒内混凝土部分内衬（环）和夹层混凝土浇筑；第三阶段：完成筒内混凝土部分内衬（环）和结构帽盖混凝土。2.3.2基槽开挖与基础处理在管段预制的同时，在隧址的河（海）床上开挖基槽，并做好基础处理的准备。基础处理一般采用先铺法，即用一漏斗在开挖好的基槽中铺上一层6001000mm厚的碎石垫层，然后进行整平，一般采用悬吊在驳船上的重型横梁进行拖拉整平。驳船通常可以用压仓物和通过垂直锚进行调节吃水深度，使刮平工作不会因潮汐变化而受到影响，其刮平精度可达20mm。由于钢壳管段的沉管隧道横断面宽度一般都在25m以下，开挖出的基槽宽度也不大，用先铺法进行基础处理、水下刮平，完全可以保证基础的平整度精度要求。

25、2.3.3浮运沉放在管段拖离栈桥前，把由于沉放的测量定位塔安装到管段上。然后把管段浮运到作为管段沉放工作平台的两艘连接在一起的驳船之间，在这一平台上用钢丝滑轮组把管段沉放到基槽位置上。对于双层钢壳管段，可以进一步在两层钢壳之间浇筑混凝土，使管段重量增加，直至产生负浮力，以便管段顺利下沉。在基槽内设置锚块，沉放平台用钢缆系住锚块从而能保证管段平稳下沉。必要时可在施工现场设置浮标、警报系统和调头航道以保证正常航运。管段沉放至碎石基础上特别在最后时刻要格外小心。由于水流方向和水的密度在变化，管段沉放时必须有足够的系泊力。沉放完成后，应进一步注水，使负浮力满足抗浮系数的要求。然后在基槽管段两侧和顶部填

26、充砂及铺放块石，从而使管段牢固定位。2.3.4接头处理刚刚沉放好的新管段由潜水员通过每侧的连接板和螺丝套用销子固定到先前沉放好的管段上。此时新沉放好的管段端头上的托板已搭在先前沉放好的管段端头的底部上，板之间环形空间由潜水员进行封堵。通过沉放大型U形钢板沿接头再次形成一个隔仓。并在其每一侧用板桩锁紧，然后浇筑混凝土将这一隔仓填满，在接头周围形成一个坚实的环。管段沉放、对接后、接头处理成功后，就可以拆除管段两端的端封盖板，并在管段内把相邻的两节管段焊接起来，接着浇筑接头段的内部混凝土衬环。用坚固材料回填基槽，使管段顶部以上有约2m厚的覆盖层，如有冲刷危险或因船舶下锚破坏则要在顶部设置块石保护层。

27、2.3.5荷载和设计管段从预制好下水、浮运、沉放至基槽内、对接直到最后回填完工的期间，管段结构受力工况不断变化。管段预制好后，如采取侧向下水方案通常荷载增加较少，但如采用纵向下水方案可能会产生纵向弯矩，这需要采用专门预防措施。管段浮运时，端封板的重量使壳体两端受到一弯曲力矩的作用，但壳体和龙骨混凝土自重所形成的纵向荷载则是均匀的。在1/4和3/4跨度处开始浇筑内衬混凝土，从仰拱开始逐步向上延伸，一环接一环，向中间和两端扩展，这样使壳体内产生的纵向弯曲应力最小。同时，随着静水压力的增加，使壳体变形增加。因此在壳体设计时必须考虑上述因素。运营时最终工况作用在管段上的荷载包括径向静水压力以及回填层产

28、生的垂直和水平土压力。此外，亦有可能出现例如由于波浪、地震、回淤和沉船而产生的偶然性荷载。当管段浮运时，虽然龙骨混凝土以及在某时候帽盖混凝土与壳体形成一圆筒形的受力主体，一并承受纵向弯矩，但主要还是由壳体来承受荷载。在最终工况下，设计中一般不考虑壳体的承载作用，但实际上荷载还是由钢筋混凝土内衬和壳体共同承受的。考虑到壳体一般不作特殊处理，但又要求壳体能防腐和足够的耐久性，故通常都要用混凝土把壳体包起来并埋在基槽内。2.4钢壳沉管隧道特点（1）由于钢壳沉管的截面是圆形，故沉放后的最终内力是由轴向力控制的，弯矩几乎不产生，因此，从力学角度来看是有力的。但是如果作为交通隧道，则其空间不能充分利用，上

29、下都有多余的空间，不仅增加了材料的使用，而且因为交通基面的下降使隧道的全长加大，埋深也加大了。（2）由于钢壳沉管的基础底面宽度与最大宽度之比是较小的（或底宽较小），基础处理相对容易。（3）在进行管段的浮运与沉放时，没有必要对机械撞击作特殊防护，这是由于钢外壳既是一层防水结构，又可作为外部防护层。（4）圆形沉管具有某些方面优势，即占大部分重量的混凝土是在管段处于悬浮状态下浇筑的，故在陆地上比较轻，容易搬运、下水。如果有可能利用船坞来进行管段预制，则更能进一步发挥这个特点，可以确保及时供应预制好的管段。（5）圆形沉管有大量的现场手焊作业，要保证所有焊缝的水密性是十分困难的。机械焊接的焊缝可以保证焊

30、缝质量，但手工焊接仍不可避免，故对焊缝质量应进行检查，一般可采用在焊缝一侧涂上肥皂膜，在另一边加气压的简单检漏方法。（6）管段内衬环混凝土的浇筑困难，特别是管段接头顶部的混凝土浇筑，质量难以保证，影响混凝土的密实度和抗弯性能。（7）在钢壳下水以及浮在水面上进行灌筑混凝土时，整个结构的受力复杂，应力很高，必须予以加劲、加强，耗钢量巨大，故圆形钢壳沉管的造价较高。3钢筋混凝土沉管此类沉管为矩形沉管，沉管所有的预制工作均在沉管下水以前完成。沉管混凝土隧道最早出现在欧洲。半个世纪以前，在荷兰的鹿特丹建成了第一座欧洲的沉管隧道。此后，这种施工方法得到了极大的简化和优化。现今全世界约建成了四十多座混凝土管

31、段沉管隧道。混凝土管段沉管隧道大多数在欧洲，其中约有一半在荷兰。亚洲的日本、中国也修建了几座混凝土管段沉管隧道。我国已经施工和规划的沉管隧道均采用矩形沉管设计，因此沉管隧道施工工法初探所讨论的施工方法均是围绕钢筋混凝土沉管进行的。钢筋混凝土沉管的特点包括：（1）隧道截面是矩形的，空间能够得到充分利用。（2）由于路基面较浅，所以可以将隧道全长缩为最短，同时疏浚深度也变浅了。（3）由于采用的是矩形截面，管段的底面宽度很宽，因此为了完全填实基槽与管段底部的空隙，需要进行一系列的潜水作业。（4）在施工过程中要严格控制混凝土的质量，加强施工管理，尤其是在沉放对接的施工防水。（5）管段的外防水通常采用柔性

32、防水膜，这对浮运、沉放以及回填时产生的冲击力抵抗能力较差，必须采用一定的保护措施。4沉管隧道的优缺点4.1沉管隧道的优点(1)对地质水文条件的适应能力强由于沉管隧道的基槽开挖较浅，基槽开挖与基础处理的施工技术相对比较简单。沉管由于受到水浮力的作用，作用于地基的荷载较小，因而对基础承载力的要求较低，对各种地质条件的适应能力较强。沉管隧道对于潮差和流速的适应能力也较强，一般资料显示沉管隧道宜在1m/s的流速下施工，但是国外沉管施工中曾有在3m/s的流速条件下沉放作业的记录（比利时安特卫普斯尔德隧道）。（2）埋深浅，与两岸道路衔接容易由于沉管隧道可浅埋，与埋深较大的盾构隧道相比，沉管隧道的标高可以在

33、一定范围内抬高，以便与岸上的道路衔接，减少引道的长度，取得较好的线形设计。由于隧道在水底位置对船舶的航行和将来航道的疏浚影响不大，所以隧道可以埋在最小限度的深度上，从而使隧道的全长缩短至最小限度。（3）沉管隧道防水性能好隧道结构的主要部分由于在船台或者干坞中完成浇筑施工，而不是像一般的隧道工程处在遭受土压力或水压力荷载作用下的有限空间内进行衬砌作业，从而易于质量控制，有利于制作出质量均匀且防水性能良好的隧道结构。由于沉管隧道的每段管段较长，一般在100m左右，因此沉管隧道的管段接缝数量极少，管段漏水的几率与同长度的盾构隧道相比成百倍地降低。沉管隧道管段接头采用水力压接法施工，GINA橡胶止水带

34、和OMEGA橡胶止水带双层防水设置。经过国内外的工程实践，表明沉管隧道接头防水非常可靠，可以做到滴水不漏的程度，这一特点对水底隧道的运营至关重要。（4）沉管隧道施工工期短一节管段预制周期一般在4个月左右，如采取合理的分段设计，沉管的总体预制时间较短。同时基槽开挖可以安排与沉管预制同步进行施工，因此沉管隧道本身所用时间较短。（5）沉管隧道造价低综合考虑预制、接缝处理、引道工程等因素，沉管隧道与盾构隧道相比，单价较低，而且随着隧道断面的增大，沉管隧道的价格优势愈发明显（6）施工条件好沉管隧道施工时，主要的工序都在陆上或水上进行，水下作业极少，除了少数潜水作业外，因此施工条件好，施工较为安全。（7）

35、沉管隧道断面选择灵活沉管隧道可以根据不同的营运需要灵活选择断面设计，而费用增加不多。盾构法则应盾构机的限制变换断面困难，往往需要购置新的盾构机，尤其是大断面隧道，盾构机的购置费用惊人。4.2沉管隧道的缺点（1）由于管段的浮运、沉放以及沟槽的疏浚、基础作业，大部分是依靠船舶机械来完成的，对于平静的波浪，在流速较缓的情况下施工较为顺利。但是如果情况相反，而且隧道截面较大时，就会带来一系列的问题，诸如管段的稳定、航道的影响等，对施工产生极为不利的作用。（2）由于沉管隧道处于水底，对沉管隧道的防水性能要求极高；同时为了满足沉放、抗浮等要求，需要严格控制干舷高度和抗浮安全系数，因此对管段预制的质量控制要

36、求极高，需要在施工过程中采用一系列严格的技术措施。（3）与盾构法相比，沉管浮运、沉放施工一般需要封航，将对航运产生不利影响。（4）虽然沉管对地基的承载力要求不高，但是由于基槽开挖工艺本身的限制，沉管管段底面与基槽底面间的基础处理仍存在一定问题，而且缺乏可靠的检验手段。由于基础处理不当引起的管段沉陷与不均匀沉降等病害对管段产生了极为不利的影响。（5）由于GINA橡胶止水带和OMEAGA橡胶止水带的使用，水力压接法在管段沉放施工中得到了广泛的使用，但是对于有些地质条件所带来的不均匀沉降和防水问题需要进一步研究。4.3沉管法、盾构法和矿山法的比较 (1)就矩形断面的钢筋混凝土沉管隧道而言，顶面覆盖层

37、厚度只要0510m即可，也可为零覆，有的甚至可凸出河床面；而盾构隧道的覆盖层至少也得78 m，用矿山法施工的隧道其覆盖层则更大。因此沉管隧道坡降损失最小，同一隧址处，隧道长度最短，运营条件也相对较好，造价也会相对较低. (2)从防水的角度看，钢筋混凝土沉管隧道为最优，其理由如下：沉管的管段每节长100 m以上，并在工作条件较好的露天干坞内预制如能控制好混凝土浇筑质量，如再涂一层外防水材料后，那么管段周边(底部为钢板)的大面积范围内的防水是完全有保证的。再加上接头(两接头相距100m以上)处采用成熟的GINA和OMEGA双保险止水带，那么，沉管隧道可以切实地做到“滴水不漏”。前些年，中国学者组团

38、去日考察，日本国就是这个结论，我国广州珠江沉管隧道也是这个结论。然而，盾构隧道则不然，因为它沿隧道纵向施工通缝很密，一般是12m长一道通缝，而相邻两通缝间纵方向又有67条缝，尽管这些12 m的缝是错缝的，尽管这些横向的环形通缝和纵向的错缝都采取紧固、密封、防水等各种措施，但在整个盾构隧道内几乎到处是缝。人们可以相象，如此众多的交叉缝在日后隧道的不均匀沉降下，处于江河底部要保证不发生渗漏或滴水不漏是相当困难的。诚然，人们想出多种办法和措施来预防和治理渗漏，也取得了一些经验，但这是以付出了大量的精力和经济作为代价的。无论怎么说，以防水而言，盾构隧道的结构构造与沉管隧道相比就处于劣势，这是无庸置疑的

39、。至于矿山法施工的隧道，其混凝土是在洞内浇注的，施工条件比沉管隧道差，施工缝的防水和混凝土质量都不及沉管隧道，也不能象沉管隧道那样利用有效的涂料进行外防水。 (3)矿山法修建的隧道一般为双宇渺四、六、八个车道应多修几条平行的隧道为宜;一般也是双车道、道，也得多修建平行隧道一般也是双车道(圆形内径10m)，欲建较多车道，无论几车道，也得多修建平行隧道才能适应需要；于于沉管隧道无论几车道，均可浇筑成一个矩形的钢筋混凝土管段，内部浇筑隔板，可一次沉放成功，其施工方法简单，也节省施工时间、经费和精力。 (4)沉管隧道相对其他两种类型的隧道来说，受力明确，因此其荷载的作用效应也相对准确，既可以较好地横向

40、按平面应变进行计算，也可将整个越江隧道作为一个大系统进行纵向计算。也就是说由于其“作用和“抗力”都相对明确，因此非但荷载的作用效应可以计算得较准，而且可以较快地向可靠度设计方法靠拢和应用。 (5)盾构隧道和矿山隧道大部分作业在河床下面进行，人们戏称为“地下工作者”，其安全性和作业条件较差；而沉管隧道作业大部分是地上作业和水下作业，相对而言，安全性好些。 (6)从断面形状看，以矩形断面的钢筋混凝土沉管隧道为优。因为矿山法隧道一般为似马蹄形或拱形，而盾构隧道为圆形，对于这两种形式的隧道断面上两个方向的尺度及曲线形式都限得较死；而矩形断面的沉管隧道高度和宽度可按需要改变，且断面利用率又高，这是一个很

41、大的优点。 (7)沉管隧道施工时，平行作业点比盾构隧道和矿山法隧道多。干坞建造紧接着管段浇筑、起浮、出坞是沉管隧道的第一个作业点；出坞后第一停放场上的装配是第二个作业点；基槽开挖是第三个作业点；两端暗埋段或明挖段隧道是第四、五个作业点；如有竖井则有第六个作业点；江中沉放、基础构筑是第七个作业点；沉放后管段内装修是第八个作业点。上述诸多个作业点一般均可平行作业间或进行流水作业。这样，沉管隧道在施工组织上，在时间、空间、人员的安排及工期上有较大的优越性和灵活性。 (8)任何一种工程结构物都有它的缺点，沉管 隧道与另外两种隧道形式相比，其主要缺点是基槽 (呈倒梯形状)开挖的土方量大，相应的回填量也大

42、；另一个问题是本体结构的圬工量也大，这是因为矩形断面沉管隧道各板以受弯曲为主，轴力为次，所以 不得不以增加各板板厚加配筋以适应水土压引起的弯矩。同时，沉管隧道是以抗浮和起浮都合适作为设计断面尺寸的依据也是原因之一。然而，本体结构圬工量大，且配筋对抗震都是有利的。某隧道专家收集了不少隧道因地震引起的局部破坏，这些破坏都属于山岭隧道衬砌结构，而非沉管隧道。 (9)有人认为沉管隧道在施工阶段影响航运相当严重，笔者认为这是夸大其词。实际上，所谓影响航运仅仅在一节管段范围之内，影响的时间也仅仅在一节管段的沉放时间之内。以珠江沉管隧道为例江中管段最长的一节为120 m，对于运输繁忙的广州港来说，江宽400

43、多米也未见有什么大的影响。如果在长江中、下游建造沉管隧道，江面宽1520km更不会对航运有什么大的影响。这个问题，只要在有限的时间和空间中，施工部门与航运部门进行协调，那么这只是一个小问题，大可不必言过其实。 总之，从修建越江隧道来看，在中、下游地段以矩形断面的钢筋混凝土沉管隧道优点较多，在上游地段以修建矿山法隧道或盾构隧道为宜。 4.4沉管隧道与桥梁的比较(1)桥梁各种类别的基本结构和组合结构(包括其基础)的类型很多，无论是多么复杂的地质、水文条件，总可以趋利避害地选择一种具有合理结构形式和跨度组合的桥梁去跨越江河，就是桥墩台的设置点都可以避开地质、水文条件的复杂地点建造，故建桥具有很大的灵活性，这是桥梁的很大的优点。而各种隧道则不然，无论多么复杂的地质、水文条件都得通过，除非另选隧址.。(2)沉管隧道最大的优点在于运营期间不影响 三航运，而桥梁则不然，非但梁底到水面的净高会影响较高吨位船舶的通过，而且桥墩对航运的畅通都有影响。我国武汉长江大桥桥墩与船舶常会相碰就是例证。一条大的江河上所有各座桥梁梁底至水面的趔高度的合理确定是事关江河航运是否畅通、涉及造价和市区有关拆迁的一件大事，所以，从这一点讲建沉管隧道比建造桥梁优，维多利亚港湾就是明证。 然问题是航运和桥梁有矛盾，一个城市在同一条河流合；上建桥多