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1、第九章 沉管隧道施工,1 沉管工法概述,沉管法定义：也称预制管段沉放法，简单地说就是先在干坞中或船台上预制大型混凝土箱型构件或是混凝土和钢的组合箱型构件，并于两端用临时隔墙封闭，舾装好拖运、定位等设备，然后将这些构件浮运沉放在河床上预先浚挖好的沟槽中并联接起来，最后回填砂石并拆除隔墙形成隧道。,沉管隧道与盾构隧道覆土深度比,桥与两隧道方案比较,各国交通沉管隧道使用情况,眼镜形沉管段，香港地铁（一期）钢筋砼结构,眼镜形沉管段，美国 道路，钢壳、砼合成结构,矩形沉管段，香港西区道路，钢筋砼结构,矩形沉管段、上海外环隧道，钢筋砼结构,沉管隧道的特点,管段结构质量易控制；隧道接缝非常少；如100m长的
2、双车道水底隧道，盾构隧道现场接缝长4730m,沉管隧道现场接缝长仅40m.工程造价较低；如水下挖漕；水上管段运输；接缝少；覆土浅，长度短。隧道现场施工工期短；适用的水深范围较大；如最深可达60m;需要开挖干船坞及施工经验不足而导致施工风险较大。,沉管隧道的施工,沉管隧道施工中的关键技术,管段的水下连接 基础处理,2 管段制作,管段制作的场地需要临时干坞，但在管段制作阶段最重要的工作是做好管段防水。管段制作工序：临时干坞-管段制作-管段防水-检漏与干舷调整,干坞施工,临时干坞的规模决定于管段节数，每节宽度与长度、以及管段预制批量。临时干坞的深度，应保证管段制成后能顺利地进行安装工作并浮运出坞。临
3、时干坞的坞底，通常采用20-30cm的无筋混凝土层。为防管段起浮时被“吸住”，要在管段底下铺设一层砂砾或碎石。临时干坞的机具设备，一般都是普通土建工程的通用设备。,管段制作,管段制作中，最重要的是保证浮运时能有规定的干舷，使用时不产生管壁渗漏，对施工缝、变形缝的布置要慎重安排。施工缝分为二种，一种是底板与竖墙之间的施工缝，亦可称作纵向施工缝；一种是管段长度方向分段施工时的留缝，可称作横向施工缝。在软土地层的沉管隧道中，一般将横向施工缝成为变形缝。,管段制作,变形缝的构造应满足三个主要要求：能适应一定幅度的线变形与角变形；施工阶段能传递弯矩，使用阶段能传递剪力；变形前后均能防水。通常采取的措施是
4、：把变形缝处的管壁外排纵向（水平）钢筋全部断开；内排纵向钢筋则保持连续并通过变形缝。待沉没完毕后，再予以切断，使之成为完全的变形缝。在变形缝中，一般均设置一至二道止水缝带。,管段制作,管段防水,和地下工程的常规防水方法差不多。管壁外防水：钢壳防水、卷材防水、涂料防水；管壁自防水：提高砼密实度、减少水化热、减少施工缝两侧温差。,管段施工缝防水，上海外环隧道,管段喷涂防水层，悉尼港隧道,管段钢板防水，东京湾隧道,检漏与干舷调整,管段在制作完成后，须采取注水试验检漏。管段在正式浮运之前，须检查四边干舷是否合符规定，或有倾斜现象，可用调整压载的办法来纠正。,管段浮运前,3 水底浚挖,水底浚挖主要指沉管
5、基槽的浚挖，可根据河床泥土的类型选用不同的挖泥船，如吸扬式挖泥船、抓斗式挖泥船、链斗式挖泥船、铲斗式挖泥船等呀，一般都采取分层分段浚挖方式。在基槽断面上，分成二或三层，逐层浚挖。在平面上，沿隧道纵轴方向，划成若干段，分段分批进行浚挖。,照片27、抓斗式挖泥船和绞吸式挖泥船，上海外环隧道,沉管基槽剖面,4 管段沉设与水下联接,管段的沉设作业是沉管隧道施工中的一个重要环节。它受到管段尺度、地形、水流条件以及气象条件的影响很大，还受到航运条件的制约。目前的沉设方法主要是浮箱吊沉法。此外，在外海作业常采用自升式作业平台法。,浮箱吊沉法示意图,照片31、沉管沉放浮箱、悉尼港隧道,双体式管段沉放船，东京湾
6、隧道,自动升降式作业船（SEP），香港地铁隧道,管段沉设流程,沉设前的准备：沟槽清淤、航道交通管制；管段浮运就位：在高潮平潮位浮运到指定位置。管段下沉：在低潮平潮之前12小时开始下沉，分为三个步骤：初步下沉、靠拢下沉、着地下沉。,管段沉设周期多为一个月沉设一节,水下联接,水下联接法最可靠的施工工法是水力压接法。水力压接法就是利用作用在管段上的巨大水压力使安装在管段前端面（即靠近已设管段或竖井的端面）周边上的一圈胶垫发生压缩变形，形成一个水密性相当可靠的管段间接头。其具体工序为：对位-拉合-压接-拆除封墙最后一个管段的最后一个端面联接采用水中模板混凝土。,沉管封仓,沉管隧道的防水设计,沉管隧道的
7、防水设计,沉管隧道的防水设计,5 基础处理,沉管隧道的基础所承受的荷载通常较低，只作一般的处理，如用砂或碎石作为垫层就能满足要求。在沉管隧道中，仍须进行基础处理，主要工作是垫平，其目的避免槽底表面与沉管底面之间的不规则空隙会导致地基土受力不均匀局部破坏，从而引起不均匀沉降，导致沉管开裂。,基础处理,基础处理,基础处理方法有：先铺法和后填法先铺法是在管段沉设之前，先在槽底上铺好砂、石垫层，然后将管段沉设在这垫层上。这种方法适用于底宽较小的沉管工程。后填法是在管段沉设完毕后，在进行垫平作业。后填法适用于底宽较大的沉管工程。,后填法的基本工序,工序在浚挖基槽时，先超挖1m左右；在沟底安设临时支座；管
8、段沉设完毕（在临时支座上搁妥）后，往管底空间回填垫料。优点临时支座少而小，高程控制易于达到精度要求，与先铺法的导轨相比，设置时方便得多。作业时河道上占位时间短，对航行干扰少。主要工法 喷砂法、压浆法、压砂法,喷砂作业的施工速度约为200m3/h.当管段底面极为3000-4000m2时，大约二天就可完成,压砂法作业示意图,压砂法作业示意图,6 上海外环沉管隧道施工实例,顶管法与箱涵法施工复习题,1、顶管法施工定义；2、中继间与触变泥浆在顶管施工中的作用；3、水平定向钻的施工原理；4、水平定向钻施工前的勘察设备；5、箱涵法施工的工艺流程。,沉井法施工复习题,1、沉井施工工法定义及应用；2、沉井的分类与构造；3、沉井下沉的施工工艺及不同工法中施工注意事项；4、沉井封底方法；5、沉井下沉系数计算；6、沉井不下沉或突沉实的处理措施7、沉井下沉时产生偏差的原因及纠偏措施,沉管隧道施工复习题,1、沉管隧道施工工法的定义；2、沉管基槽的断面形式及浚挖设备；3、沉管管段的防水与接缝处理；4、沉管管段沉放作业方法与水力压接法；5、沉管隧道的基础处理技术；,
