1、沉管法隧道施工技術發展及關鍵技術 賀維國2013年9月昆明主要匯報內容沉管法隧道發展沉管法隧道關鍵技術1）廣州市侖頭生物島、生物島大學城隧道工程 2）佛山汾江路南延線工程 3）港珠澳大橋海底隧道工程3. 沉管法隧道關鍵技術4. 沉管法隧道適用條件何為沉管法隧道？ 沉管法是一種水下隧道的建設方法，即：通過預制的方式建造隧道，然后將預制段分別浮運到隧址，然后通過沉放對接的方式，在開挖的水下基槽內將各預制段一節一節連接起來，形成一個貫通的隧道。1. 沉管法隧道技術發展沉管法隧道工藝流程 1910年美國建成了第一條底特律河的雙線鐵路隧道，被公認為世界第一條真正意義上的沉管法隧道，本隧道沉管段由10節長

2、80米的鋼殼管段組成。1. 沉管法隧道技術發展 全世界沉管法隧道最發達的地區主要是北美和歐洲，其次是亞洲的日本，根據國際隧協到1997年的統計資料，世界各國已建、在建的沉管隧道共有108條，目前已超過120條。1. 沉管法隧道技術發展國家（地區）數量國家（地區）數量美國25.5俄羅斯1荷蘭22英國2日本20澳大利亞1德國7希臘1加拿大2.5古巴1法國5西班牙1瑞典2中國6比利時3香港地區5丹麥3愛爾蘭1阿根廷1韓國1各國已建設成沉管隧道統計表 里程牌項目厄勒海峽是橋隧組合項目，中間通過人工島實現橋隧間的轉換，隧道沉管段全長3.51km，共分20個管節，首次采用了工廠化干塢，流水化方式制作管節。

3、2000年建成。工廠化干塢RESUND里程牌項目RESUND釜山巨濟公路隧道長3.24千米，采用節段式管節，最大水深為50米。地基處理分別采用了擠密砂樁、深層水泥攪拌工法改良軟海泥層，局部較薄軟土采用了換填處理，解決了不均勻沉降問題。2010年建成。釜山海底公路隧道里程牌項目Busan-Geoje 里程牌項目Busan-Geoje Fehmarn-Belt 在建的丹麥與德國之間Fehmern- Belt（費馬恩）海底隧道，為公路雙向4車道+鐵路雙線的兩用跨海通道。隧道總長度20.4km，其中沉管段長18.6km，中部設置一個通風井。里程牌項目 我國的沉管法隧道技術研究起步較晚，但是發展速度很快

4、。 1994年建成了我國的第一座沉管法隧道廣州珠江隧道，1996年建成了第二座沉管法隧道寧波甬江隧道。香港地區于1972 年建成了跨越維多利亞港的城市道路海底隧道，臺灣省于1984年建成了高雄港道路沉管隧道。1. 沉管法隧道發展 處于規劃或者前期研究階段的沉管法隧道還有十余條。包括深中通道工程等。1. 沉管法隧道技術發展序 號目前狀態隧道名稱所在地建設年代1建成珠江隧道廣州19932甬江隧道寧波19963常洪隧道寧波20024外環隧道上海20035侖頭-生物島隧道廣州20106生物島-大學城隧道廣州20107 在建海河隧道天津沉管段已完工8沈家門海底隧道舟山沉管段已完工9洲頭咀隧道廣州2007

5、開工10佛山汾江路南延線工程隧道佛山2010開工11港珠澳大橋珠海2010年開工12南昌紅谷隧道南昌擬13年12月開工 我國大陸在建或建成的沉管隧道港珠澳大橋海底隧道工程港珠澳大橋海底隧道工程 港珠澳大橋海底隧道的幾項重要技術：1）人工島快速修建技術2）工廠化預制沉管隧道管段3）先鋪法碎石整平船4）專用沉放船以及深水區沉放對接技術（無測量塔）5）深厚軟土處理技術港珠澳大橋海底隧道工程人工島采用4050米高的大圓筒依次振沖形成封閉島體 沉管法隧道的發展趨勢： 1、隧道越來越長 2、水深越來越大 3、環境條件越來越苛刻，水流速度大、風浪較大的海洋環境、海洋環境自然保護區 4、隧道斷面越來越大，多車

6、道、公鐵合建等1. 沉管法隧道技術發展3.沉管法隧道關鍵技術干塢管段制作水下基槽開挖與臨時航道疏浚接頭、護岸結構工程管段浮運管段沉放對接基礎處理最終接頭結構防水9項3.沉管法隧道關鍵技術干塢3.沉管法隧道關鍵技術干塢港珠澳大橋海底隧道工程工廠化干塢預制場3.沉管法隧道關鍵技術干塢3.沉管法隧道關鍵技術干塢設計 主要分普通固定干塢、工廠化干塢、移動干塢三大類。 普通固定干塢、工廠化干塢主要考慮： 1）干塢選址，場地情況、管段浮運路線水深情況 2）干塢規模，管段分幾批預制 3）干塢設計，塢底標高、邊坡設計（多次進排水）、塢底承載力 工廠化還有：淺塢、深塢標高，工廠化流水線設計 移動干塢主要考慮 1

7、）浮船塢的選擇，大小、承載變形能力、浮運穩定性、行深 2）管段制作碼頭 3）浮船塢浮運路線及下潛港池設計干塢3.沉管法隧道關鍵技術管段制作混凝土配合比試驗研究，解決大體積混凝土的防滲抗裂以及浮力設計問題侖頭-生物島隧道工程沉管段主體結構：C35、S10，重量：2.36t/m3(-0.01+0.01t/m3)管段頂防錨層：C20，重量：2.35t/m3(-0.01+0.02t/m3)管段內壓艙混凝土：C20，重量：2.35t/m3(-0.01+0.02t/m3)名稱管段外包寬度管段外包高度管段長度頂、底板厚度內孔凈寬內孔凈高外墻、內墻厚度允許誤差+5-10mm+5-10mm+30-30mm+0-

8、5mm+0+10mm+0+5mm+0-10mm管段制作幾何尺寸允許誤差后澆帶 根據管段預制質量及精度要求，管段混凝土采用橫向分層、縱向分段進行澆注。縱向根據每節管段的長度進行分段，每小段長1518米，相鄰兩小段之間設置1.5米的后澆帶。橫斷面分底板、側墻和頂板兩次澆筑。3.沉管法隧道關鍵技術管段制作系纜樁舾裝設備 管段制作中存在大量的舾裝設備安裝以及臨時結構的施工 為了滿足管段浮運、沉放對接的需要，管頂的舾裝設備包括：接頭拉合裝置、系纜樁、人孔、測量塔、控制塔、導向裝置、滑輪組、吊點等。測量塔吊點拉合座滑輪組人孔3.沉管法隧道關鍵技術滑輪組 管段制作時先將各類舾裝設備的底部構件進行預埋，管段沉

9、放前二次舾裝時再安裝其上部構件。系纜樁人孔吊點拉合座舾裝設備 3.沉管法隧道關鍵技術單柱系纜樁雙柱系纜樁人孔舾裝設備 3.沉管法隧道關鍵技術 為了滿足管段在浮運、沉放期間整體抗浮的需要，在管段內部設置了壓載水箱，水箱采用型鋼作骨架，4mm厚的鋼板作水箱內模。各管節水箱數量根據抗浮計算確定。3.沉管法隧道關鍵技術壓載水箱3.沉管法隧道關鍵技術壓載水箱預應力鋼索上鼻托梁水密門端封墻3.沉管法隧道關鍵技術端封墻等GINA止水帶安裝3.沉管法隧道關鍵技術3.沉管法隧道關鍵技術 水下開挖注意： 1）開挖方式的選擇，尤其是普通開挖與水下爆破開挖的界線 2）開挖對環境的影響 3）回淤對開挖的影響 4）與臨時

10、航道改移方案匹配 5）沉管隧道基槽開挖的一般要求：分層、分段，不得有淺點等 6）臨時航道疏浚應注意滿足行船寬度、行深及轉彎半徑要求水下基槽開挖與臨時航道疏浚接頭鋼管樁岸上段和沉管段的接頭是沉管隧道設計的的一個難點。岸上段施工時在接頭處需要做臨時圍護結構。岸上段施工完畢，為了滿足管段沉放，接頭段需要拆除，然后進行基槽開挖。所以接頭段除了要滿足前期岸上段施工時的結構安全，還要滿足后期拆除的方便、可行。岸上段沉管段接頭3.沉管法隧道關鍵技術 接頭鋼管樁上部為1040mm的鋼管、下部為鋼筋籠，整體吊裝入1100mm的鉆孔中，再水下灌注混凝土至基槽開挖面。接頭破除前工人從鋼管內部將鋼管截斷，然后將鋼管整

11、體拔出。接頭鋼管樁接頭鋼管樁平面接頭鋼管樁加工3.沉管法隧道關鍵技術護岸結構 沉管沉放前需要進行水下基槽開挖，基槽開挖使基槽兩側的既有堤岸失去保護，也使其原有的基礎遭到破壞，從而危及堤岸安全，因此需作護岸結構，這部分護岸結構由于一側臨江，無法設計內支撐。岸上段沉管段沉管段3.沉管法隧道關鍵技術 浮運方案與干塢形式、干塢位置有關 一般干塢離隧道很近時，通常采用岸控方式將管段從塢內絞移到隧址即可。 干塢位置較遠時，需全面調查氣象、水文、航道情況，研究確定管段的浮運方式、拖航路線等。 頂推浮運方式拖輪浮運方式 拖輪、駁船組合浮運方式 3.沉管法隧道關鍵技術管段浮運3.沉管法隧道關鍵技術 管段沉放 常

12、用的沉放方案有三種： 抗 吊 法起重船沉吊法雙浮駁騎吊法港珠澳大橋海底隧道工程專用沉放船3.沉管法隧道關鍵技術 管段沉放對接采用在管首設鼻托，管尾設兩個垂直千斤頂的三點支撐方式。沉放對接完成后再通過基礎處理進行豎向受力的置換，然后拆掉鼻托、及支撐千斤頂。 為了浮運沉放的需要，在管段端部需設置臨時端封墻，端封墻有鋼面板與混凝土面板兩種。上鼻托下鼻托支撐桿上鼻托下鼻托3.沉管法隧道關鍵技術管段沉放基礎處理 沉管隧道受浮力的作用，沉管段對各種地質條件的適應性強，一般不需專門構筑人工基礎，但施工時為解決槽底的不平整問題，須進行基礎處理。 本隧道的基礎處理采用灌砂法。管段預制時就在其中隔墻和側墻中預埋灌砂管，管段沉放對接后用砂駁工程船通過預埋的灌砂管灌砂。灌砂盤半徑暫定為8米，灌砂壓力等參數根據實驗結果確定。3.沉管法隧道關鍵技術預埋灌砂管側墻上的灌砂管口部中隔墻上的灌砂管口部基礎處理3.沉管法隧道關鍵技術沉放順序E1，55米E2，67米E3-2，71.5米E4，77米 為了加快施工進度，管段沉放考慮從兩側岸上往江中沉放，最終接頭設在江中E3-1和E3-2間，采用的是水下最終接頭。最終接頭2.5米后澆帶E3-1，4米3.沉管法隧道關鍵技