【VBS205】15沉管隧道施工工法初探.doc文档免费在线看

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。

图沉管纵断面示意图敞开段暗埋段竖井沉管段竖井暗埋段敞开段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。

钢壳沉管第座钢壳管段沉管隧道是在二十世纪初在北美建成的。

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。

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，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定困难。

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重混凝土，以此形成主要承载结构。

钢壳隧道主要工序管段制造钢壳沉管隧道的管段由于长度不大，般为，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。

在管段与岸边架设座栈桥，然后开始浇筑混凝土。

必须十分小心制订实施这工序的计划，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。

第阶段部分龙骨混凝土浇筑后下水第二阶段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。

水面水面水面图圆形钢壳管段浇筑混凝土施工示意图说明第阶段部分龙骨混凝土浇筑好后下水第二阶段完成筒内混凝土部分内衬环和夹层混凝土第三阶段完成筒内混凝土部分内衬环和结构帽盖混凝土第三阶段第二阶段第阶段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。

基础处理般采用先铺法，即用漏斗在开挖好的基槽中铺上层厚的碎石垫层，然后进行整平，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四幅机动车道宜绕中间分隔带边缘旋转，使两侧行道各自成为的超高横断面。

设置缓和曲线或超高缓和段时，加宽缓和段长度应采用与缓和曲线或超高缓和段长度相同值。

不设缓和曲线或超高缓和段时，加宽缓和段长度应按加宽侧路面边缘宽度渐变率为确定，且长度不得小于。

平面曲线原则上不侵入沉管段沉管段原则上为直线段，这样可以避免因曲线加宽造成管段制作水下对接困难。

如沉管段必须为曲线时，应在曲线段上进行加宽，与岸上段接头处应在同曲线半径上。

沉管隧道两岸隧道洞口应尽量避开东西向，以免使洞口光过渡段难以达到最佳效果和克服驾驶员驾车进入或驶出隧道时产生的黑洞或白洞效应。

设计实例暂不列入，以后补充详细资料地下铁路及铁路高速铁路暂不列入，以后补充详细资料第四章沉管隧道结构设计本章将对沉管隧道结构静力计算接头设计等进行相关介绍，以便有关施工技术人员和设计人员更好地掌握沉管隧道设计思路。

结构设计荷载设计荷载沉管隧道设计时必须考虑在施工中以及建成后所受到的和可能受到的全部荷载，沉管所受荷载般包括以下三类第类，基本荷载，包括沉管隧道所承受的基本荷载包括结构自重水压力土压力不平衡荷载管段两侧土压产生的压力差管段内路面铺装层和压重层重量浮力和汽车荷载等。

第二类，附加荷载，包括附加荷载包括因为温度变化不均匀沉降引起的荷载，以及施工荷载等。

第三类，特殊荷载，包括特殊荷载又称偶然荷载，包括地震荷载抛锚荷载爆炸荷载波浪冲击力等。

作用于管段上的水压力，是主要荷载之。

在设计时必须在进行了洪水水位或普通正常的高低潮水位等充分调查以后，再决定用于设计上的最高水位。

土压力是作用于管段上的另主要荷载，且其不是常量。

作用在管段上的垂直土压力，是由管段上全部的覆盖土所产生的，即河床底面到管段顶面间的土体重量。

由于顶面覆盖土厚度经常变化，故应取最大垂直土压力。

在求沉管侧墙的内力时，应取最大水平土压力。

沉降摩擦力是在回填土之后，由于基槽底部受荷不均匀，形成不均匀沉降而引起的。

管段底部土体受荷较小，沉降也较小。

但是管段两侧因受到大面积回填土的影响，产生的沉降远远大于管段底部土体沉降。

因此，在管段的两侧受到向下的摩擦力的作用，对于管段的抗浮较为有利。

对于沉船荷载，是船只失事后恰好沉在隧道顶部时，所产生的特殊荷载。

在设计时只能对该项荷载作假设。

这是由于该项荷载的大小应视情况而定，例如船只的类型吨位沉没方式等。

由于其发生的几率实在是太小，因此，该项荷载考虑的必要性及计算应视区域而定。

例如处于国际水道上的丹麦大海峡沉管隧道，规范规定沉船荷载为，作用面积为。

对于落锚荷载，锚锭有可能在水中自由下落，撞击沉管顶板上的混凝土保护层，般不需要增加额外的钢筋另外种可能的情况是，锚锭钩住沉管的顶板边缘或侧墙上，而船还在拖动，此时对管段产生个侧向拉力，对于大船舶而言，该拉力可能在的范围以内。

地基反力的分布规律有不同的假定直线均布反力强度与各点地基沉降量成正比文克勒假定假定地基是半无限弹性体，按弹性理论计算反力。

温度应力主要是由于沉管四壁的内外侧温差所引起的，而此温差又随外界温度的变化而变化。

管段侧墙外表面的温度变化基本上与周围土体温度变化相致，而对于内表面温度则有不同其对外界温度变化有滞后时间，因此在沉管侧墙的内外表面之间经常存有温差。

由于温度变化须经过段时间，所以设计时可按持续的高温或最低气温计算，也可以采用日平均气温，而不必按昼夜最高或最低气温计算。

在计算温度应力时，还需考虑徐变作用。

荷载组合根据管段在干坞内预制浮态系泊浮运沉放对接基础处理以及最后投入运营等不同阶段的受力状态，管段按照横向和纵向两个方向进行荷载组合，并按规范选用不同安全系数施工期间还应考虑动水压力风压力及施工中的特殊荷载。

荷载组合般分为下列三种情况基本荷载的组合基本荷载与附加荷载的组合基本荷载与特殊荷载的组合。

在进行沉管隧道荷载分析计算时，可以分为两个阶段设计使用阶段静载结构自重水压力土压力浮力地基反力不平衡荷载管段两侧土压产生的压力差管段内路面铺装层和压重层重量等基本荷载和温度应力不均匀沉降产生的摩擦力等附加荷载。

活载汽车荷载等附加荷载。

特殊荷载落锚或沉船的荷重内部爆炸内部进水等。

施工阶段静载结构自重水压力土压力浮力等基本荷载。

活载设备压重等附加荷载。

特殊荷载波浪冲击力。

结构静力计算有关规定地震作用按地震基本烈度考虑，并采用等效静力法计算。

设计水位按百年遇水位计算，按历史最高水位进行验算。

结构设计包括结构强度刚度和稳定性验算。

结构变形量和沉降量应满足线路设计要求。

结构允许出现裂缝，背水面裂缝宽度，迎水面裂缝宽度。

级防水，要求结构不能出现渗漏。

结构强度裂缝开展宽度计算按以下有关规范执行水工钢筋混凝土结构设计规范钢筋混凝土结构设计规范工业与民用建筑抗震设计规范水工建筑物抗震设计规范铁路隧道设计规范铁路工程抗震设计规范。

在沉放对接和基础处理等施工阶段抗浮系数为运营阶段抗浮系数。

管段在水域中拖运时，定倾高度。

影响因素潮位情况在高潮水位或低潮水位时的水压力为般情况异常潮位和洪水或异常高的水位时的水压力为异常情况。

隧道通风等原因造成管段内外墙面温度不同而产生温度梯度。

发生地震时要考虑到惯性力以及土体压力对管段的作用。

沉船抛锚以及危险品车辆在隧道内