沉管隧道施工技术

沉管隧道施工技术

目录

第一节沉管隧道概述

第二节沉管隧道设计

第三节沉管隧道施工

第四节沉管隧道应用

第五节沉管隧道工程量清单

第一节沉管隧道概述

随着内河及远洋航运事业的发展，在江河下游、海湾（峡）通行轮船的吨位和密度越来越大，要求桥下通行的净空越来越高，跨度越来越大，使修建桥梁的造价及难度大增。因此，人们寻求另一种跨江河及海湾的新方式，即水下隧道的方式来实现。目前主要有如下几种方式：

盾构法

矿山法

围堰明挖法

悬浮法

沉管法

1.1 沉管法的概念

通过预制管段、浮运沉放修建水底隧道的一种施工方法。其施工顺序是先在船台上或干坞中制作隧道管段（用钢板和混凝土或钢筋混凝土），管段两端用临时封墙密封后滑移下水（或在坞内放水），使其浮在水中，再拖运到隧道设计位置。定位后，向管段内加载，使其下沉至预先挖好的水底沟槽内。管段逐节沉放，并用水力压接法将相邻管段连接。最后拆除封墙，使各节管段连通成为整体的隧道。在其顶部和外侧用块石覆盖。

沉管隧道的主要分项工程包括：干坞施工、管节制作、基槽浚挖、管节防水、管节沉放、基础处理、回填覆盖、管内工程等施工工序。其中干坞施工、管段制作、基槽浚挖、管段的沉放、管段基础处理是沉管隧

道施工的关键工序。

沉管管段结构示意图

1.2 沉管隧道的适用条件

沉管隧道在施工时，将受气象、水文条件的制约，一定程度上影响航运。

选择沉管隧道要考虑以下原则：

（1）与城市总体规划要求的两岸交通疏解方案相协调。要保证隧道与两岸所需衔接的道路具有良好的连接。

（2）具有较为合适的河（海）航道、水文及河（海）床条件。沉管隧道多在江河的下游修建，因下游河床较平坦，水流缓。水流急或不稳定，河床有深沟、陡壁，都会给管节的沉放与对接造成困难。

（3）施工条件满足要求。如航道能否有足够的水深和宽度实施浮运、转向和储放；隧址附近有无合适的干坞修建地带等。

1.3 沉管隧道的技术发展

1、沉管法隧道组成

一般由敞开段、暗埋段、岸边竖井与沉埋段等组成。

沉埋段两端通常设置竖井作为起讫点，竖井起到通风、供电、排水和监控等作用。根据两岸地形与地质条件，也可将沉埋段与暗埋段直接相接而不设竖井。

2、沉管隧道的分类

（1）按施工方式分类

钢壳方式：不需修建特殊的船坞，用浮在水上的钢壳箱体作为模板制造管段。

干坞方式：在干坞内制造箱体，而后浮运、沉放的方式。

（2）按断面形式分类

断面形式有圆形、矩形、其它形状等。一般说，圆形多为钢壳方式，矩形多为干坞方式。

（3）按材料分类

有铸铁、钢材、混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土等。

1972年香港建成的穿越维多利亚港的第一座海底沉管隧道城市道路，即为圆形钢壳沉管隧道结构。

香港海底跨港隧道横断面图

矩形（多用于干坞型）沉管隧道施工时在临时干坞中制作钢筋混凝土管段，制成后往坞内灌水使之浮起并拖运至隧址沉设。此法自荷兰的鹿特丹mass河隧道（1942建成）首创矩形沉管以来，在各国得到广泛的应用，我国的沉管隧道大多数也采用矩形截面。

荷兰Drecht隧道结构横断面

矩形沉管断面管段，在同一管段断面内可以同时容纳4～8个车道，一般多在临时干坞以钢筋混凝土浇筑而成。如上海的外环线越江隧道，即为三箱八车道。

上海外环线越江隧道示意图

3、沉管法关键技术发展

1942年荷兰修建了位于鹿特丹mass隧道，是世界上首次采用矩形钢筋混凝土管节的沉管隧道。

20世纪50年代末，在加拿大的迪亚斯岛隧道工程的设计与施工中，丹麦工程师利用水的压力开发了一种巧妙的水力压接法。

20世纪60年代初，荷兰发明了GINA止水带。

20世纪70年代末，荷兰发明了压砂法基础处理，日本发明了压浆法基础处理。

GINA与欧米茄橡胶止水带、大体积混凝土浇注裂缝的控制、混凝土抗渗能力的提高等关键技术的解决促进了沉管隧道的高速发展。

4、沉管隧道技术发展趋势

（1）管段管节的长度越来越长。荷兰京斯麦尔隧道单节管节长268m，重50000T。横断面发展至50m宽，双向八车道。

（2）从单一用途向多用途发展。形成了城市道路与铁路、公路与铁路共管设置，设置公共管廊。

（3）沉管隧道的地基适用性越来越广。在淤泥、软土地区都能适用。

（4）管节材料逐步由钢筋混凝土代替。在防腐蚀和防渗方面具有优势。

（5）在钢筋混凝土预制过程中的防裂控制技术。

（6）钢筋混凝土管节的预制由传统的干坞预制发展到工厂化流水线生产。

1.4 国内外沉管隧道概况

沉管法的研究始于1810年的伦敦，自1910年美国建成底特律河铁路沉管隧道后，目前世界上已建成沉管隧道约150座，其中建造最多的国家为美国、荷兰和日本。

我国沉管隧道起步较晚，自我国第一条沉管隧道——珠江隧道修建开始，目前已进入一个快速发展的阶段。

珠江隧道：隧道位于广州市荔湾区，为公铁合建隧道，四孔（道路、地铁各2孔）一管廊矩形结构，横断面为33×8.05m；沉管457m长/5节，管节长：105+2×120+90+22m；整体式钢筋混凝土管节结构；柔性接头，压砂基础；干坞预制。

干坞预制。

上海外环隧道：位于浦东三岔港至浦西吴淞公园附近，三孔两管廊矩形结构，横断面为43×9.55m；沉管长736m/7节，管节长：108+104+2×100+3×108m；整体式钢筋混凝土管节结构；柔性抗震接头，压砂基础；干坞预制。

生物岛-大学城隧道：位于广州市东南部，连接生物岛与大学城，起点与仑头- 生物岛隧道相接，沉管段214米，双孔一管廊矩形结构，横断面为23×8.7m；沉管214m长/3节，管节长：94+116+4m；整体式钢筋混凝土管节结构；柔性接头，压砂基础；轴线干坞预制。