第十三章沉管法施工本章學習的內容：掌握隧道沉管沉設的方法，沉放作業的步驟；了解沉管的種類；熟悉基礎處理的方式。重難點：重點：沉管沉設的方法和步驟；難點：沉管下沉的步驟。1概述2沉管隧道設計3沉管施工4基礎處理目錄13.1概述目前，在世界各國水底隧道的建設中，就是采用盾構法和沉管法施工。用作水下隧道施工的盾構，一般外徑尺寸為10m左右，可容納雙車道通過。如需建造四車道的水底隧道，則需平行地建造二條盾構隧道。如需建造六車道的水底隧道，則往往需建三條盾構隧道。沉管法則不受上述尺寸限制。一、幾種修建水下隧道方法評述沉管法（亦稱預制管段沉放法）。先在隧址以外的預制場（多為臨時干塢或船塢）制作隧道管段（每節長60~140m，多數為100m左右，最長達268m），管段兩端用臨時封墻密封，制成后運到指定位置上，在已預先挖好的基槽上沉放下去，通過水力壓接進行水下連接，再覆土回填，完成隧道。用這種沉管法修建的水下隧道，稱之為沉管隧道。一、幾種修建水下隧道方法評述適宜全天候通行；不影響生態環境，維護環保；有利于隱蔽和抗震性好；造價高、風險大內部行車條件較差；運營和維修費用高。一、幾種修建水下隧道方法評述沉管法施工的優缺點釜山——巨濟沉管隧道設計一、幾種修建水下隧道方法評述世界上第一座海底隧道：自1910年美國底特律河建成世界上第一座水下沉管隧道香港地區于1972年建成了跨越維多利亞港的城市道路海底隧道；1993年底建成通車的廣州黃沙至芳村珠江水下隧道，成為我國大陸首次用沉管工法建成的第一座大型道路與地下鐵道共管設置的水下隧道。一、幾種修建水下隧道方法評述一、幾種修建水下隧道方法評述1、隧道埋深淺，隧道較短，總工程量小。2、管段比重小，對地質適應性強，能在流砂層中施工。3、管段在干塢中制作，能保證施工質量，結構水密性良好。4、沉管隧道段施工可與岸坡隧道平行或交叉作業，工期短。5、各種拖航設備的現代化，能夠施做大斷面多管隧道。6、管段接縫遠少于其它方法修建的隧道，防水性能遠比盾構好。二、沉管法的優越性二、沉管法的優越性方案比選施工時多利用船廠的船塢制作鋼殼，制成后滑行下水，并系泊于碼頭邊上，進行水上鋼筋混凝土作業。這類沉管的橫斷面，內部均為圓形，外表有圓形、八角形或花籃形。三、沉管隧道的分類1、圓形沉管各種圓形沉管

(a)圓形(b)八角形(c)花籃形三、沉管隧道的分類三、沉管隧道的分類鋼殼管段三、沉管隧道的分類（1）圓形斷面，受力合理襯砌彎矩較小，在水深較大時，比較經濟有利；（2）沉管的底寬較小，基礎處理比較容易；（3）鋼殼既是澆筑混凝土的外模，又是澆筑隧道的外防水層，這種防水層不會在浮運過程中被碰損；（4）當具備利用船廠設備的條件時，工期較短，在管段需要量較大時，更為明顯。三、沉管隧道的分類圓形沉管的優點荷蘭的瑪斯隧道（Mass，1942年建成）首創矩形沉管以來，目前世界各國（除美國外）大都采用矩形沉管。三、沉管隧道的分類2、矩形沉管矩形折拱形結構(a）六車道矩形沉管(b)八車道矩形沉管沉管隧道一般由敞開段、暗埋段、岸邊豎井及沉埋段等部分組成。四、沉管隧道組成13三.2沉管三隧道三設計沉管三隧道三設計三的主三要內三容有三：斷三面幾三何形三狀、三結構三類型三、結三構設三計及三計算三、起三浮抗三浮設三計、三管節三長度三的選三定、三接頭三設計三、防三水設三計、三通風三、照三明供三電、三給排三水設三計、三內裝三設計三、運三營與三安全三設施三設計三、抗三震設三計、三基礎三處理三及回三填設三計等三。其三設計三質量三直接三影響三隧道三的施三工與三使用三，應三做到三設計三思想三明確三，綜三合考三慮到三先進三性、三合理三性、三安全三性和三經濟三性。荷載三作用三組合三應遵三循以三下原三則：1、三應按三施工三階段三和運三營階三段分三別進三行作三用組三合，三施工三階段三的安三全系三數可三比運三營階三段酌三情降三低。2、三作用三組合三除常三規辦三法進三行外三，高三溫作三用應三與最三高水三位作三用組三合，三低溫三作用三應與三最低三水位三組合三。3、三地震三作用三、沉三船荷三載、三拋錨三力、三拖錨三力等三偶然三荷載三在施三工階三段不三考慮三，在三運營三階段三亦不三同時三組合三。偶三然荷三載中三任一三個作三用與三其它三作用三組合三時，三應按三規范三酌情三降低三安全三系數三。一、三鋼筋三混凝三土沉三管的三結構三設計1、沉三管結三構所三受的三荷載三與組三合為避三免采三用剪三力鋼三筋，三改善三結構三受力三性能三，減三少裂三縫出三現，三在水三底隧三道沉三管結三構中三，常三采用三變截三面或三折拱三形結三構。一、三鋼筋三混凝三土沉三管的三結構三設計2、結三構分三析與三配筋（1）橫三斷面三結構三分析沉管三折拱三型結三構施工三階段三的沉三管縱三向受三力分三析，三主要三是計三算浮三運、三沉設三時、三施工三荷載三、波三浪力三所引三起的三內力。使用三階段三的沉三管縱三向受三力分三析，三一般三按彈三性地三基梁三理論三進行三計算三。一、三鋼筋三混凝三土沉三管的三結構三設計（2）縱三向結三構分三析因抗三剪的三需要三，沉三管應三采用三較高三標號三的混三凝土三，一三般采三用2三8天三強度三為3三0～三45三Mp三a的三混凝三土。沉管三結構三不容三許出三現任三何通三透性三（即三管壁三內、三外穿三透的三）裂三縫；三非通三透性三裂縫三開展三寬度三應控三制在三0.三15三～0三.2三mm三以下三，因三此，三不宜三采用三Ⅲ級三及Ⅲ三級以三上的鋼筋三。設計三時，三混凝三土與三鋼筋三的容三許應三力可三參照三《鐵三路隧三道設三計規三范》三。一、三鋼筋三混凝三土沉三管的三結構三設計（3）配三筋管段三在浮三運時三為了三保持三穩定三，必三須使三管頂三面露三出水三面，三其露三出高三度稱三為干三舷。三具有三一定三干舷三的管三段遇三風浪三發生三傾側三后，三會自三動產三生一三個反三傾力三矩，三使管三段恢三復平三衡。一般三矩形三斷面三的管三段干三舷多三為1三0～三15三cm三，而三圓形三、八三角形三或花三籃形三斷面三的管三段則三多為三40三～5三0c三m。三干舷三高度三不宜三過小三，否三則穩三定性三差；三但也三不宜三過大三，干三舷越三大，三所需三壓載三水箱三（或三水罐三）的三容量三就越三大，三不經三濟。三我國三廣州三珠江三隧道三沉管三干舷三為1三4.三22三cm三，而三寧波三甬江三隧道三則采三用1三0.三14三cm三。二、三浮力三設計干舷管段三制作三在干三塢中三進行三，其三工藝三與一三般混三凝土三結構三基本三相同三。但三考慮三到浮三運沉三設對三勻質三性與三水密三性的三特殊三要求三，應三注意三以下三幾點三：（1）要三保證三混凝三土的三防水三性及三抗滲三性；（2）要三嚴格三控制三混凝三土的三重度三，若三重度三超過三1%三以上三，管三段將三浮不三起來三，則三不能三滿足三浮運三要求三；（3）必三須嚴三格控三制模三板的三變形三，以三保證三對混三凝土三均質三性的三要求三，否三則，三若出三現管三段板三、壁三厚度三的局三部較三大偏三差，三或前三后、三左右三混凝三土重三度不三均勻三，浮三運中三會發三生管三段傾三側；三、三管段三制作1、管三段的三制作干塢三場地三、三管段三制作三、三管段三制作丹麥三隧道三澆注三工廠三、三管段三制作三、三管段三制作（4）必三須慎三重處三理施三工縫三及變三形縫三。縱三向施三工縫三（橫三斷面三上的三施工三留縫三），三對于三管段三下端三，靠三近底三板面三一道三留縫三，應三高于三底板三面以三上3三0～三50三cm三；橫三向施三工縫三（沿三管段三長度三方向三上分三段施三工時三的留三縫）三需采三取慎三重的三防水三措施三，為三防止三發生三橫向三通透三性裂三縫，三通常三可把三橫向三施工三縫做三成變三形縫三，每三節管三段由三變形三縫分三成若三干節三段，三每節三段1三5～三20三m左三右長三。三、三管段三制作管段三側壁三上的三設造三裂縫管段三的節三段與三變形三縫三、三管段三制作管段三浮運三前必三須于三管段三的兩三端離三端面三50三～1三00三cm三處設三置封三端墻三。封三端墻三可用三木料三、鋼三材或三鋼筋三混凝三土制三成。三封端三墻設三計按三最大三靜水三壓力三計算。封墻三上須三設排三水閥三、進三氣閥三以及三入水三孔。三排水三閥設三于下三部，三進氣三閥設三于頂三部，三口徑三10三0m三m左三右。三入水三孔應三設置三防水三密閉三門。2、封三端墻三、三管段三制作封板三、三管段三制作管段三下沉三由壓三載設三施加三壓實三現，三容納三壓載三水的三容器三稱為三壓載三設施三，一三般采三用水三箱形三式，三須在三管段三封墻三安設三之前三就位三，每三一管三段至三少設三置四三只水三箱，三對稱三布置三于管三段四三角位三置。三水箱三容量三與下三沉力三要求三、干三舷大三小、三基礎三處理三時“三壓密三”工三序所三需壓三重大三小等三有關三。3、壓三載設三施三、三管段三制作管段三制作三完成三后，三須作三一次三檢漏三。如三有滲三漏，三可在三浮運三出塢三前作三好處三理。三一般三在干三塢灌三水之三前，三先往三壓載三水箱三里注三水壓三載，三然后三再往三干塢三塢室三里灌三水，三灌水三24三～4三8h三后，三工作三人員三進入三管段三內對三管段三進行三水底三檢漏三。4、檢三漏與三干舷三調整三、三管段三制作早期三采用三外包三鋼板三防水三，后三來發三展到三卷材三防水三。七三十年三代以三來，三歐洲三沉管三隧道三取消三了外三防水三層，三為保三證管三段不三滲漏三，除三嚴格三控制三混凝三土級三配、三振搗三密實三、加三強養三護外三，還三采取三了許三多防三裂措三施：（1）分三段澆三注，三設后三澆帶（2）采三用低三水化三熱水三泥（3）設三置水三冷散三熱系三統（4）采三用預三應力三混凝三土（5）外三表使三用防三水涂三料四、三管段三防水1、管三段自三身防三水四、三管段三防水四、三管段三防水四、三管段三防水四、三管段三防水四、三管段三防水四、三管段三防水13三.3沉管三施工沉管三管節三在干三塢中三預制三好之三后，三必須三浮運三到隧三址指三定位三置上三進行三沉放三就位三，并三進行三水下三連接三。這三是沉三管隧三道施三工中三至關三重要三的工三序，三必須三精心三組織三方能三確保三萬無三一失三。管段三制作三時，三預先三埋設三3～三4個三吊點三，分三吊法三沉設三作業三時分三別用三2～三4艘三10三0～三20三0t三浮吊三（即三起重三船）三或浮三箱提三著各三個吊三點，三逐漸三將管三段沉三放到三規定三位置三。一、三沉設三方法1、分三吊法亦稱三方駁三扛吊三法。三方駁三扛吊三法是三以四三艘方三駁，三分前三后兩三組，三每組三方駁三肩負三一副三“杠三棒”三，即三這兩三副“三杠棒三”由三位于三沉管三中心三線左三右的三兩艘三方駁三作為三各自三的兩三個支三點；三前后三兩組三方駁三用鋼三杵架三聯接三起來三，構三成一三個整三體駁三船組三，“三杠棒三”實三際上三是一三種型三鋼梁三或是三鋼板三組合三梁，三其上三的吊三索一三端系三于卷三揚機三上，三另一三端用三來吊三放沉三管；駁船三組由三六根三錨索三定位三，沉三管管三段另三用六三根錨三索定三位。一、三沉設三方法2、扛三吊法起重三船吊三沉法1沉三管三2壓三載水三箱三3起三重船三4三吊點一、三沉設三方法浮箱三吊沉三法一、三沉設三方法采用三水上三作業三平臺三“騎三”于三管段三上方三，將三管段三慢慢三地吊三放沉三設。自升三式平三臺吊三沉法1三沉管三2三自升三式平三臺吊三沉法三（S三EP三）一、三沉設三方法3、騎三吊法利用三預先三設置三在溝三槽底三面上三的水三下樁三墩作三為地三壟，三依靠三安設三在管三段上三面的三鋼桁三架上三的卷三揚機三，通三過扣三在地三壟上三的鋼三索，三將管三段緩三慢地三“拉三下水三”，三沉設三于樁三墩上三，而三后進三行水三下連三接。一、三沉設三方法4、拉三沉法拉沉三法1三沉管三2三樁墩三3三拉索一、三沉設三方法管段三沉放三作業三全過三程可三按以三下三三階段三進行1、沉三放前三的準三備沉放三前必三須完三成航三道疏三浚清三淤，三設置三臨時三支座三，以三保證三管段三順利三沉放三到規三定位三置。三應事三先與三港務三、港三監等三有關三部門三商定三航道三管理三事項三，并三及早三通知三有關三方面三。作好三水上三交通三管制三準備三，需三抓緊三時間三做好三封鎖三線標三志（三浮標三、燈三號、三球號三等）三。暫三短封三鎖的三范圍三：上三下游三方向三各1三00三～2三00三m，三沿隧三道中三線方三向的三封鎖三距離三視定三位錨三索的三布置三方式三而定三。二、三管段三沉放三作業2、管三段就三位在高三潮平三潮之三前，三將管三段浮三運到三指定三位置三，此三時可三距規三定沉三設位三置1三0m三～2三0m三處，三并掛三好地三錨，三校正三好方三向，三使管三段中三線與三隧道三軸線三基本三重合三，誤三差不三應大三于1三0c三m。三管段三縱向三坡度三調至三設計三坡度三。定三位完三畢后三，既三可開三始灌三水壓三載，三至消三除管三段的三全部三浮力三為止三。3、管三段下三沉下沉三時的三水流三速度三，宜三小于三0.三15三m/三s，三如流三速超三過0三.5三m/三s，三需采三取措三施。三每段三下沉三分三三步進三行：三即初三次下三沉、三靠攏三下沉三和著三地下三沉.二、三管段三沉放三作業管段三下沉三作業三步驟1初三步下三沉三2靠三攏下三沉三3著三地下三沉二、三管段三沉放三作業二、三管段三沉放三作業二、三管段三沉放三作業早期三沉管三隧道三管段三之間三的連三接，三都是三待管三段沉三設完三畢后三，再三灌注三水下三混凝三土。三如荷三蘭的三瑪斯三（M三aa三s，三19三42三）隧三道，三古巴三的阿三爾曼三德斯三（A三lm三en三da三ra三s，三19三53三）隧三道和三哈瓦三那港三（H三av三an三a三Ba三y，三19三58三）水三底隧三道，三這種三方法三水下三潛水三工作三量大三，工三藝復三雜，三且不三能適三應隧三道變三形，三易開三裂漏三水。三60三年代三，荷三蘭鹿三特丹三地下三鐵道三沉管三隧道三，將三其改三進成三為尖三肋型三（荷三文原三名G三in三a，三目前三，各三國普三遍采三用尖三肋型三膠墊三。三、三水下三連接1、水三力壓三接法三的發三展尖肋三型膠三墊三、三水下三連接水力三壓接三系利三用作三用在三管段三后端三（亦三稱自三由端三）端三面上三的巨三大水三壓力三，使三安裝三在管三段前三端（三即靠三近已三設管三段或三管節三的一三端）三端面三周邊三上的三一圈三橡膠三墊環三（G三in三a帶三，在三制作三管段三時安三設于三管段三端面三上）三發生三壓縮三變形三，并三構成三一個三水密三性良三好，三且相三當可三靠的三管段三間接三頭。三、三水下三連接2、水三力壓三接法三施工水力三壓接三法用水三力壓三接法三進行三水下三連接三的主三要工三序是三：對三位→三拉合三→壓三接→三拆除三端封三墻三、三水下三連接三、三水下三連接著地三下沉三時必三須結三合管三段連三接工三作進三行對三位。三對位三精度三一般三要求三，見三表1三3-三3。三自采三用鼻三托后三，對三位精三度很三容易三控制三。上三海金三山沉三管工三程中三曾用三一種三卡式三托座三，只三要前三端的三“卡三鉗”三套上三，定三位精三度就三自然三控制三在水三平方三向為三±1三cm三之內三。三、三水下三連接（1）對三位金山三沉管三工程三的卡三式托三座三、三水下三連接拉合三工序三是用三較小三的機三械力三量，三將剛三沉設三的管三段拉三向前三節既三設管三段，三使膠三墊的三尖肋三部產三生初三步變三形，三起到三初步三止水三作用三。拉合三時所三需機三械拉三力不三大，三一般三為每三延米三膠墊三長度三10三～3三0N三，通三常用三安裝三于管三段豎三壁（三可為三外壁三或內三壁）三上帶三有錘三形拉三鉤的三拉合三千斤三頂進三行拉三合。三拉合三千斤三頂總三拉力三一般三為1三00三0～三30三00三KN三，行三程為三10三00三mm三左右三。一三個管三段可三設一三具或三二具三拉合三千斤三頂，三其位三置應三對稱三于管三段的三中軸三線。三通常三采用三2個三10三00三～1三50三0K三N拉三力的三拉合三千斤三頂設三于管三段兩三側，三以便三調整三管段三。三、三水下三連接（2）拉三合拉合三完成三之后三，打三開既三設管三段后三端封三墻下三部的三排水三閥，三排出三前后三二節三沉管三封墻三之間三被膠三墊所三包圍三封閉三的水三。排水三完畢三后，三作用三到整三環膠三墊上三的壓三力，三等于三作用三于新三設管三段后三端封三墻和三管段三周壁三端面三上的三全部三水壓三力。三在此三壓力三作用三下，三膠墊三必然三進一三步壓三縮，三其壓三縮量三一般三為膠三墊本三體高三度的三1/三3左三右。三、三水下三連接（3）壓三接壓接三完畢三后，三即可三拆除三前后三二節三管段三間的三封端三墻。（4）拆三除封三端墻（1）工三藝簡三單，三施工三方便三；（2）水三密性三切實三可靠三；（3）基三本上三不用三潛水三工作三；（4）成三本低三，施三工速三度快三、三水下三連接3、水三力壓三接法三的優三點13三.4基礎三處理沉管三的基三礎處三理方三法大三體上三可歸三納為三二類沉管三的基三礎處三理先鋪三法的三基本三程序三是：1、三在浚三挖溝三槽時三超挖三60三～8三0c三m；2、三在溝三槽二三側打三數排三短樁三，安三設導三軌以三控制三高程三、坡三度；3、三向溝三底投三放鋪三墊材三料粗三砂，三或粒三徑不三超過三10三0m三m的三碎石三，鋪三寬比三管段三底寬三1.三5～三2.三0m三,鋪三長為三一節三管段三長度三,在三地震三區應三避免三用黃三砂作三鋪墊三材料三；一、三先鋪三法4、三按導三軌所三規定三的厚三度、三高度三以及三坡度三，用三刮鋪三機刮三平，三刮平三后的三表面三平整三度，三對于三用刮三砂法三，可三在±三5c三m左三右；三用刮三石法三，約三在±三20三cm三左右三；5、三為使三管底三和墊三層密三貼,三管段三沉設三完畢三后，三可進三行“三壓密三”工三序。三“壓三密”三可采三用灌三壓載三水，三或加三壓砂三石料三的辦三法，三使墊三層壓三緊密三貼。刮鋪三法費三工費三時，三平整三度不三高，三逐漸三被后三填法三所取三代。一、三先鋪三法刮鋪三機）5三錨三塊6三溝槽三底面三7三鋼軌三8三移行三剛梁一、三先鋪三法（1三）在三浚挖三溝槽三時，三先超三挖1三00三cm三左右三；（2三）在三溝底三安設三臨時三支座三；（3三）管三段沉三設完三畢（三在臨三時支三座上三擱妥三）后三，往三管底三空間三回填三墊料三。二、三后填三法1、后三填法三的基三本工三序金預三制支三承板1預三制支三承板三2三吊三環三3三吊桿三4三垂三直千三斤頂5三垂直三頂桿三6三水平三定位三千斤三頂三7水三平頂三桿二、三后填三法二、三后填三法2、后三填法三施工（1三）噴三砂法噴砂三法原三理1噴三砂管三2三回吸三管噴砂三臺架1噴三砂臺三支架三2三噴管三及吸三管3臨時三支座三4三噴三入砂三架二、三后填三法灌囊三法系三在砂三、石三墊層三面上三用砂三漿囊三袋將三剩余三空隙三墊密三。沉三設管三段之三前需三先鋪三設