沉管隧道技術術第四組：歐陽陽俊峰、孔翎翎旭、蘇冠宇宇、朱振杰、、鄢然、趙騰騰飛匯報提綱1234沉管技術及其其發(fā)展實例與展望沉管隧道的關關鍵技術橋隧方案比選選沉管技術及其其發(fā)展沉管法是預制制管段沉放法法的簡稱，是是在水底建筑筑隧道的一種種施工方法。。其施工順序序是先在船臺臺上或干塢中中制作隧道管管段（用鋼板板和混凝土或或鋼筋混凝土土），管段兩兩端用臨時封封墻密封后滑滑移下水（或或在塢內放水水），使其浮浮在水中，再再拖運到隧道道設計位置。。定位后，向向管段內加載載，使其下沉沉至預先挖好好的水底溝槽槽內。管段逐逐節(jié)沉放，并并用水力壓接接法將相鄰管管段連接。最最后拆除封墻墻，使各節(jié)管管段連通成為為整體的隧道道。在其頂部部和外側用塊塊石覆蓋，以以保安全。水底隧道的水水下段，采用用沉管法施工工具有較多的的優(yōu)點。50年代起，由于于水下連接等等關鍵性技術術的突破而普普遍采用，現(xiàn)現(xiàn)已成為水底底隧道的主要要施工方法。。用這種方法法建成的隧道道稱為沉管隧隧道。沉管技術及其其發(fā)展沉管技術具體體施工沉管管技技術術及及其其發(fā)發(fā)展展沉管管技技術術具具體體施施工工沉管管技技術術及及其其發(fā)發(fā)展展世界界沉沉管管隧隧道道的的歷歷史史世界界沉沉管管技技術術的的研研究究始始于于1810年首首次次在在倫倫敦敦進進行行的的沉沉管管隧隧道道試試驗驗,但試試驗驗未未能能解解決決防防水水問問題題。。直直到到1896年美美國國首首次次利利用用沉沉管管法法建建成成穿穿越越波波士士頓頓港港的的輸輸水水隧隧洞洞和和1910年在在美美國國建建成成底底特特律律水水底底鐵鐵路路隧隧道道才才宣宣告告沉沉管管法法的的成成功功誕誕生生。。荷荷蘭蘭于于1942年首首次次建建成成位位于于鹿鹿特特丹丹的的Mass隧道道,即世世界界上上首首次次采采用用矩矩形形鋼鋼筋筋混混凝凝土土管管段段建建成成的的沉沉管管隧隧道道。。1959年加加拿拿大大成成功功采采用用水水力力壓壓接接法法建建成成Deas隧道道。。沉沉管管隧隧道道關關鍵鍵技技術術的的突突破破,使得得沉沉管管法法很很快快被被世世界界各各國國普普遍遍采采用用。。美國國的的FortMcHenry隧道道、、荷荷蘭蘭的的Drecht隧道道和和中中國國上上海海外外環(huán)環(huán)隧隧道道為為目目前前世世界界上上車車道道數(shù)數(shù)最最多多的的沉沉管管隧隧道道,均為為8車道道。。美美國國BayAreaRapidTransit隧道道全全長長5825m,由58節(jié)管管段段組組成成,是世世界界上上最最長長的的沉沉管管隧隧道道之之一一。。目目前前世世界界上上建建造造沉沉管管隧隧道道最最多多的的國國家家為為美美國國、、荷荷蘭蘭和和日日本本。。據(jù)據(jù)統(tǒng)統(tǒng)計計,現(xiàn)在在全全世世界界已已有有約約150座沉沉管管隧隧道道。。沉管管隧隧道道技技術術的的發(fā)發(fā)展展沉管技術術自問世世以來,就不斷被被工程界界改進和和完善。。從英國國人最初初的試驗驗,到美國人人修建實實際的沉沉管隧道道,直到荷蘭蘭人引進進后又進進行了新新的創(chuàng)新新,使沉管隧隧道技術術得到了了不斷的的發(fā)展。。荷蘭于于20世紀60年代發(fā)明明了Gina止水帶,日本在此此基礎上上又進行行了新的的研發(fā)。?；A處處理技術術方面,丹麥于40年代發(fā)明明噴砂法法,瑞典于60年代首先先采用灌灌囊法,荷蘭在70年代發(fā)明明了壓砂砂法,日本在70年代推出出壓注混混凝土法法和壓漿漿法。日日本在抗抗震方面面也開展展了大量量研究,并編寫了了沉管隧隧道抗震震設計規(guī)規(guī)范。這這些技術術上的重重大革新新,對沉管隧隧道的發(fā)發(fā)展和應應用具有有重要意意義。水中懸浮浮隧道(SFT),在意大利利又稱阿阿基米德德橋,是在沉管管技術基基礎上發(fā)發(fā)展起來來的一種種跨越水水域的新新概念。。其基本本結構包包括懸浮浮在水面面以下一一定深度度的管狀狀結構、、錨固在在水下基基礎的錨錨索裝置置、橋體體管節(jié)之之間的連連接裝置置和隧道道與兩岸岸相連的的構筑物物等四個個部分。。水中懸懸浮隧道道已經(jīng)被被歐洲、、美國和和日本等等國科技技界和政政府所關關注,但迄今世世界上還還沒有建建成一座座水中懸懸浮隧道道,這方面仍仍處于理理論和試試驗研究究階段。。沉管技術術及其發(fā)發(fā)展(1)有有大噸位位船舶通通過江河河港灣時時,橋梁梁需要一一定的垂垂直凈空空和引橋橋長度;而隧道道運營期期間不侵侵占航道道凈空,不影響響水路航航運和港港口船舶舶的進出出,能有有效避免免航運和和橋梁之之間的矛矛盾。(2)在繁華區(qū)區(qū)域建造造越江工工程,橋橋梁方案案因引橋橋的建設設會涉及及大量拆拆遷和土土地占用用,進而而增加工工程造價價和工程程建造難難度。(3)城城市越江江工程型型式的選選擇應兼兼顧考慮慮保障城城市安全全。水下下隧道交交通不受受惡劣天天氣影響響,無論論刮風下下雨,均均能確保保隧道交交通安全全,使車車輛暢通通無阻地地全天候候運行。。(4)水水下隧道道可以一一洞多用用,能安安全穩(wěn)定定地安排排各種市市政管道道穿越水水域。沉管隧道道與橋梁梁的比較較沉管法與與盾構法法是兩種種重要的的隧道施施工方法法,而沉沉管法在在大型越越江工程程中呈現(xiàn)現(xiàn)許多明明顯特點點。(1)大斷斷面多車車道的大大型隧道道,沉管管法明顯顯優(yōu)于盾盾構法。。沉管隧隧道斷面面形式可可多樣,截面尺尺寸自由由度大;而盾構構隧道斷斷面受盾盾構機半半徑影響響,尺寸寸有限,且斷面面多為圓圓形,空空間利用用率低。。(2)防防水性能能好使得得沉管隧隧道在越越江工程程中優(yōu)勢勢突出;而沉管管節(jié)段長長,接縫縫數(shù)量少少,相對對減少了了滲漏水水的機會會。(3)沉沉管隧道道主要施施工工序序可平行行進行,速度快快,施工工建設工工期短。。不同施工工方法隧隧道與隧隧道的比比較大型沉管管管段的的制作成成為沉管管法隧道道中技術術含量很很高,質質量要要求很嚴嚴的項目目,是沉沉管隧道道建設中中的關鍵鍵技術之之一。(1)管管段制作作精度高高。主要要體現(xiàn)在在對管段段總重量量、總體體積、干干塢高度度、沉放放對接精精度的要要求上。。(2)管管段防水水要求高高。主要要體現(xiàn)在在管段結結構不允允許出現(xiàn)現(xiàn)貫穿裂裂縫,盡盡量避避免和控控制表層層裂縫。。(3)由由于沉管管管段混混凝土體體積大、、導溫系系數(shù)低、、早期的的絕熱溫溫升和表表面散熱熱等各種種因素的的影響,會在在混凝土土內部產(chǎn)產(chǎn)生溫度度應力;同時時由于混混凝土的的抗拉強強度低,而產(chǎn)產(chǎn)生穩(wěn)定定裂縫。因此對沉管隧隧道混凝凝土的研研究,則則主要要集中在在溫度場場及由之之產(chǎn)生的的應力場場的研究究上。通過檢驗驗積累和和科學計算結果果表明,管段段側墻內內存在較較大的拉拉應力,需要要采取合合理的措措施,以以防止止裂縫的的發(fā)展。。1、管段預預制沉管隧道道在浚挖挖基槽前前,應根根據(jù)河床床泥沙以以及水流流速度等等情況確確定基槽槽的形狀狀、浚挖挖方法及及基槽邊邊坡穩(wěn)定定性。常常用的挖挖泥船有有靶吸、、鏈吸、、鏈斗、、抓斗、、鏟斗和和射流等等形式,選用時時應結合合當?shù)厍榍闆r盡量量使用技技術成熟熟、生產(chǎn)產(chǎn)率高、、費用低低的浚挖挖方式。。隧道施施工時還還應密切切關注基基槽淤泥泥的沉積積問題,應采取取必要的的防范和和清淤措措施。2、基槽?？Ｍ诔凉芩淼赖赖幕A礎處理主主要是解解決開挖挖引起的的槽底不不平整、、地基土土軟硬不不均和基基槽回淤淤與流砂砂管涌等等問題。。管段基基礎處理理方法大大致可分分為先鋪鋪法和后后鋪法。。先鋪法法又可分分為刮鋪鋪法(刮刮砂法和和刮石法法)和樁樁基法兩兩種;后后鋪法則則有噴砂砂法、壓壓砂法、、灌砂法法、灌囊囊法和注注漿法(灌漿法法)之分分。沉管隧道道在基槽槽開挖、、管段沉沉放、基基礎處理理和最后后回填覆覆土后,抗浮系系數(shù)僅1.1～1.2,作作用在溝溝槽底面面的荷載載不會因因設置沉沉管而增增加,相相反卻卻有減小小。沉管管隧道基基槽開挖挖時,無無論采取取何種挖挖泥設備備,開開挖后溝溝槽底面面總留有有15～50cm的的不平整整度。溝溝槽底面面與管段段表面之之間存在在眾多不不規(guī)則的的空隙,導致致地基土土受力不不均勻,引起起不均勻勻沉降,同時時地基受受力不均均也會使使管段結結構受到到較高的的局部應應力,以以至開開裂。而而且,地地震或或列車通通過時的的振動會會使砂性性基礎產(chǎn)產(chǎn)生液化化的不良良后果。。因此必必須進行行適當?shù)牡幕A處處理,以以消除除這些有有害空隙隙。3、地基處處理管段接頭頭有柔性性接頭和和剛性接接頭之分分,根據(jù)據(jù)位置不不同,又又分為中中間接頭頭、岸邊邊接頭和和合龍接接頭幾種種。接頭頭設計應應堅持具具有可靠靠的水密密性、適適當?shù)膹姀姸扰c變變形性能能以及施施工可操操作性等等幾條原原則。管段防水水應堅持持以混凝凝土自防防水為根根本、以以接頭防防水為重重點的多多道防水水、綜合合治理的的設計原原則。（1）、對鋼鋼殼管段段,由由于鋼殼殼管段被被鋼殼完完全封閉閉,其其防水問問題主要要是管段段之間的的接縫防防水。防防水方法法主要是是接縫對對準后使使用鋼銷銷扣緊,在接接縫兩側側安裝模模板后,用導導管法灌灌注密實實的混凝凝土,將將接縫縫完全包包圍住。。（2）、對鋼鋼筋混凝凝土管段段,管管段長度度一般在在70～120m,管段之之間接頭頭處是一一漏水間間隙。施施工縫也也是一漏漏水點,混凝凝土本身身也會產(chǎn)產(chǎn)生裂縫縫,這這些裂縫縫能造成成管段的的滲漏,使鋼鋼筋銹蝕蝕,甚甚至危及及管段本本身,所所以管管段的防防水至關關重要。。管段的的接頭防防水是沉沉管隧道道防水的的關鍵部部位,沉沉管管管段接頭頭的設計計不僅要要滿足接接頭部位位在各工工況下的的防水要要求,還還要滿滿足管段段沉放對對接施工工中接頭頭的水力力壓接功功能以及及管段間間接頭的的柔性功功能,例例如GINA橡膠膠止水帶帶。4、防水與與接頭問問題預制管段段浮運到到現(xiàn)場并并沉放安安裝的整整個施工工過程分分為五個個工況:管段段起浮、、出塢與與浮運、、管段沉沉放與水水力壓接接、基礎礎構筑及及覆土。。其中,隧道道管段的的出塢與與浮運、、沉放定定位與水水下對接接是沉管管隧道施施工中關關鍵的階階段,是是沉放放隧道施施工過程程中的一一項重要要技術。。沉放是沉沉管施工工過程中中最危險險的階段段,原原因是沉沉放在水水下施工工,難難度較大大,同同時為避避免對船船舶航行行的影響響等,要要求作作業(yè)時間間短。管管段沉放放施工需需要綜合合考慮管管段尺寸寸、水流流速度和和方向、、深淺以以及以往往的施工工經(jīng)驗等等,同時時,潮汐汐對管段段施工也也有很大大的影響響。5、浮運、沉沉放與水水下壓接接1、工程概概況島隧工程程包括長長625m的東、西西人工島島和5664m長的海中中沉管隧隧道。沉沉管隧道道隧址沿沿線的最最大水下下深度超超過45m。考慮到到遠期30萬t規(guī)劃航道道疏浚的的要求,沉管頂部部最大埋埋深超過過20m。預制沉管管節(jié)共分分33節(jié)管節(jié),最終接頭頭設置于于E29和E30之間,長度為2.5m,采用水下下止水板板方式施施工。港珠澳大大橋島隧隧工程沉沉管隧道道施工實實例2、沉管隧隧道管節(jié)節(jié)工廠化化生產(chǎn)橫斷面采采用2孔1管廊形式式,寬37.95m、高11.40m;標準管節(jié)節(jié)由8個長22.5m的節(jié)段組組成。2、沉管隧隧道管節(jié)節(jié)工廠化化生產(chǎn)1)生產(chǎn)廠房房用于將將預制鋼鋼筋網(wǎng)片片的拼裝裝和管節(jié)節(jié)澆筑、、養(yǎng)護。。(2)管節(jié)滑行行區(qū)用于于將已制制作完成成的節(jié)段段推進滑滑行。節(jié)節(jié)段下方方設置滑滑行梁,上部采用用多點千千斤頂系系統(tǒng)和減減摩墊層層,控制差異異沉降量量,減少摩擦擦阻力,確保節(jié)段段滑行時時結構不不產(chǎn)生有有害裂縫縫。(3)管節(jié)臨時時寄放區(qū)區(qū)用于臨臨時寄放放已經(jīng)完完成養(yǎng)護護并完成成一次舾舾裝的管管節(jié)。該該區(qū)域可可建于干干塢出海海口,減少干塢塢開挖工工作量。。2、沉管隧隧道管節(jié)節(jié)工廠化化生產(chǎn)3、基槽開開挖基槽開挖挖包括粗粗挖、精精挖及清清淤。1)粗挖是開開挖自然然泥面至至離設計計底標高高約2m間的泥層層,選用1萬m3以上耙吸吸船承擔擔粗挖施施工。2)精挖是開開挖粗挖挖完成后后至設計計底標高高間的泥泥層,選用具有有定深和和平挖功功能的大大型抓斗斗挖泥船船，可減減少底部部擾動和和浮泥產(chǎn)產(chǎn)生。3)清淤是清清除粗挖挖結束后后至精挖挖前基槽槽淤積的的泥沙,以及精挖挖后基槽槽底和基基床面回回淤的浮浮泥層。。選用專專用清淤淤船進行行清淤,確保沉放放時水容容重的變變化控制制在要求求范圍之之內。4、碎石刮刮鋪基礎礎沉管隧道道的基礎礎處理方方法,以消滅不不規(guī)則空空隙為目目的,可分為先先鋪法(在管段沉沉設之前前,先鋪好砂砂、石墊墊層)和后填法法(先將管段段沉設在在預置在在溝槽底底上的臨臨時支座座上,隨后再補補填墊實實)。為減少少外海沉沉放作業(yè)業(yè)時間,隧道基礎礎的處理理方法擬擬采用碎碎石刮鋪