水下隧道沉管法设计与施工关键技术(1)
沉管隧道施工技术与管理
沉管隧道施工技术与管理一、引言在现代城市建设中，隧道的建设起到了至关重要的作用。
隧道可以为城市交通提供便利，解决交通拥堵问题，同时也可以为城市的供水、排水等基础设施提供保障。
而沉管隧道作为隧道建设的一种重要形式，具有施工简便、时间短、对环境影响小等优点，因而在城市隧道建设中得到了广泛应用。
二、沉管隧道的基本原理与构造沉管隧道是指将预制的混凝土管段沉放至水下或土中的方法进行隧道建设。
其基本原理是通过控制沉管的浮力和重力平衡，将沉管安装至预定位置。
沉管隧道通常由多个沉管段组成，每个沉管段由多个环构成。
沉管段之间通过橡胶垫片密封，以确保隧道的密封性和稳定性。
三、沉管隧道施工技术1. 沉管制造与运输沉管的制造是沉管隧道施工的关键环节之一。
首先，需要按照设计要求制作模板，并进行混凝土浇注。
浇注完成后，要进行养护，确保混凝土强度达到要求。
随后，沉管需要进行质量检验，包括外观质量、尺寸偏差等方面。
通过质量检验后，沉管需要进行运输。
由于沉管的尺寸较大，因此需要采用特殊的运输工具，如平板车、船舶等。
2. 沉管下沉与安装沉管的下沉与安装是沉管隧道的核心工作。
首先，需要挖掘沉管埋置的沟槽，沟槽的尺寸和形状要与沉管相适应。
然后，将沉管转运至沟槽旁边，利用起重机进行下沉。
下沉过程中需要进行精确的控制，以保证沉管的水平度和位置精度。
下沉完成后，需要进行固定和加固工作，确保沉管的稳定性和密封性。
3. 沉管隧道的施工监测沉管隧道的施工监测是保证施工质量和安全的重要手段。
监测内容包括沉管的下沉速度和位移、沉管的沉降与倾斜等。
通过实时监测，可以及时发现问题并采取相应措施，确保沉管隧道的安全施工。
四、沉管隧道施工管理随着隧道施工规模的不断扩大，沉管隧道施工管理变得尤为重要。
首先，需要建立科学的施工计划和进度安排，确保施工过程的顺利进行。
其次，需要加强施工现场的管理，包括资料管理、设备管理、人员管理等方面。
此外，还需要建立完善的安全管理体系，确保施工过程中的安全。
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。
隧道沉管法施工技术
第 １卷第８ ０ １ ８ 期２ １年
技 术 研 发
隧道沉管法施 工技术
朱 林
（ 马店 市公路 工程 开发 公 司， 南 驻 马店 驻 河
摘 要 ： 据 实践 经验 就 隧道 沉 管法 施 工 技 术 进行 详 细 的 阐 述 。 根
４ ３０ ） ６ ０ ０
关键词 ： 隧道 ； 管 法 ； 工 技 术 沉 施
料解决 了密封 问题后 ， 、 装 拆均 比钢筋混凝 土封墙方便得多。
二 竣 ［
端封墙上设有鼻式托座（ 简称鼻托 ）排水阀、 、 进气阀 、 人员
出入孔 以及拉合结构 。 排水 阀设在下面 ， 进气 阀设在上面 ， 人员 出入孑 应设置 防水密闭 门并应向外开启 。 Ｌ
３４ 压 栽 设 施 ．
箱在管段上对 称设 置 ， 每节管段至少要设 四个水箱 ， 称布置 对 在管段 四角 ， 使管段保持 平衡 ， 平稳 地下沉 。压载水箱 可采用 全焊钢结构 ， 不易渗漏 ， 但不易拆 除。拼装式水箱便 于安装拆 卸， 可重复使用 。压载水 的容器要在封墙安装之前设置在管段
沉管管段是在地面预制 的， 以其基本工艺与地上制作其 所 它大 型钢筋混凝土构件类似 。 由于沉管 预制管段采用浮运沉放
在管段浇筑完成 、 板拆 除后 ， 了便 于水 中浮运 ， 模 为 需在 管 段的两端离端 面５ —１０ｃ 处设置封墙 ， 常叫端 封墙 。封 墙 ０ ０ ｍ 通
可用木材（ 已很 少采用 ）钢材 或钢 筋混凝土制成 ， 、 也有 的采 用 钢梁与钢筋混凝土复合结 构 。采用钢筋混凝 土封墙 的好处是
沉管隧道 的浚挖工作一般有沉管的基槽浚挖 、 航道临时改 线浚挖 、 出坞航 道浚挖 、 运管段 线路浚挖 、 浮 舾装泊位 浚挖 。
水下交通隧道设计施工关键技术及方法
二、 水 下交通隧道设计 施工的难点及技术
（ 一） 水 下 交 通 隧道 设 计施 工 的 难 点
ห้องสมุดไป่ตู้
３ ． 掘进方法
根据 国内外 水下交通 隧道施 工 的经验可知 ， 采用硬 水下交 通隧道 因水 体环境及施 工技术 的限制 ， 存在 岩 隧道掘 进机 或钻爆 法是修 建较 长隧道 的最佳 方式 。 诸 多设计 和施工 的难点 ： （ １ ） 深水海 洋地质 的勘察投 在脆 弱不稳定 的地层 中， 围岩强度可 能因撑踏 时产生的
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ８ — ９ ６ ４ ０ ． ２ ０ １ ７ ． ０ ３ ． １ ２ ９
水下交通隧道设计施工关键技术及方法
沉管法在海底隧道施工中的施工工艺.pptx
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课程引入- 港珠澳大桥
问题思考
一、沉管隧道的施工流程？
二、沉管中的管段是如何以及在哪里加工的？
二、沉管中的管段是如何制作的？
目录
CONTENTS
01 沉管隧道施工工艺 02 管段的预制
01 沉管隧道施工工艺
沉管隧道施工原理
• 在干坞中预制隧道管段，用临时隔墙封闭 • 然后拖运管段至隧址位置，沉放到沟槽中，连接起来 • 最后充填基础和回填砂石，将管段埋入原河床中。
沉管隧道施工工艺流程
01
修建临时干坞
03
管段浮运
05
管段沉放
07
回填覆盖
02
预制管段
04
基槽浚挖
06
基础处理
08
安装与装修
02
管段的预制
管段的分类-圆形管段
圆形
八角型
花篮型
管段的分类-矩形管段
六车道
八车道
管段的预制的要求
• 施工缝与变形缝的控制
施工缝：沿着管段纵向方向，一般设置在竖墙下端30~50cm处 变形缝：设置在隧道轴线方向，长度一般为15~20cm
• 管段防水控制
外防水：• 刚性管防段水与防柔性水防水控制
内防水：材料防水 变形缝防水
管段建造车间 坞底 出厂管段
边坡
坞首
运料车道
管段的预制场所-干坞
当管段浮运时：
浅水位 深水位
坞首 围堰
坞首拆除， 坞底水位 上升， 管段浮起。
小结
沉管法原理
沉管法施工步骤
水底隧道施工方法
沉管法
管段的分类 管段制作的要求 干坞构造
海底沉管隧道的施工方法
海底沉管隧道的施工方法随着城市化进程的不断加速，交通拥堵问题日益突出，建设高速公路、城市轨道交通、铁路等基础设施已成为城市发展的必然选择。
而海底隧道作为一种新型的交通工程形式，其建设不仅可以缓解城市交通压力，还可以促进城市经济发展，提高城市形象和国际竞争力。
本文将介绍海底沉管隧道的施工方法。
一、海底沉管隧道的概念海底沉管隧道是一种利用沉管作为隧道结构的隧道工程，其特点是在海底或河底上方设置沉管，然后将沉管沉入海底或河底，最后在沉管内铺设隧道。
由于其结构特殊，所以海底沉管隧道的施工难度较大，需要采用一系列专业的施工方法。
二、海底沉管隧道的施工方法1. 沉管制造沉管制造是海底沉管隧道施工的第一步，其制造质量直接影响隧道的安全性和使用寿命。
沉管的制造一般采用工厂化生产，先将钢板搭接成型，然后进行焊接、除锈、防腐等处理，最后进行水密性和强度的测试。
制造完毕后，需要进行运输和拖运到隧道所在地，进行下一步的施工工作。
2. 沉管沉放沉管沉放是海底沉管隧道施工的关键步骤，其操作难度较大，需要专业的施工队伍和设备。
首先需要将沉管运送到海底或河底，然后通过吊装设备将沉管放置到预先挖好的沟槽中，最后通过水下推进机器将沉管沉入海底或河底。
沉管沉放过程中需要注意水深、水流、海底地形等因素，以保证沉管的安全性和稳定性。
3. 沉管连接沉管连接是海底沉管隧道施工的另一个关键步骤，其目的是将多个沉管连接起来，形成一个完整的隧道结构。
连接方式一般分为焊接和拼接两种，焊接方式适用于较大的沉管连接，需要采用大型的焊接设备进行操作；拼接方式适用于较小的沉管连接，需要采用特殊的连接件进行操作。
连接完成后，需要进行水密性测试，以确保隧道的安全性。
4. 隧道铺设隧道铺设是海底沉管隧道施工的最后一步，其目的是在沉管内部铺设隧道，以保证交通的顺畅和安全。
铺设方式一般分为预制和现浇两种，预制方式适用于较小的隧道，需要先将预制的隧道部件运输到施工现场，然后进行拼装和安装；现浇方式适用于较大的隧道，需要在施工现场进行混凝土浇注和养护。
水下隧道沉管法设计与施工关键技术
水下隧道沉管法设计与施工关键技术发表时间：2016-03-08T10:27:26.127Z 来源：《工程建设标准化》2015年10月供稿作者：宋志广[导读] 中铁十八局集团有限公司我国开始对水下隧道沉管施工的摸索，水下隧道沉管施工促进了我国水下隧道施工的快速发展。
（中铁十八局集团有限公司，天津，300350）【摘要】随着国外水下隧道工程中选用沉管法的顺利施工，我国开始对水下隧道沉管施工的摸索，水下隧道沉管施工促进了我国水下隧道施工的快速发展。
但是水下隧道沉管施工难度系数较多，需要控制的因素较多，其中管段制作、管节浮运、沉放、水下对接和基础是施工的难点，需要提高对这些难点的重视，确保水下隧道沉管施工的顺利开展。
【关键词】水下隧道；沉管施工；焊接质量引言水下隧道沉管施工法自1910年的美国底特律河隧道建设到今天已经经历了近一个世纪的发展，水下沉管隧道施工技术得到了提升。
据不完全统计，到21世纪初期，世界上有约20多个国家采用水下沉管技术修建了130座水下隧道。
例如，美国的旧金山海峡隧道、博斯普鲁斯海峡水下隧道、厄勒海峡沉管隧道等。
我国对水下隧道沉管施工技术的探索较晚，在上世纪70年代初期，香港修建了维多利亚港水下隧道，它是我国第一次尝试采用水下隧道沉管施工技术，并且它是我国第一座地下铁路与道路共管设置的水下隧道。
随后水下隧道沉管施工技术在我国得到了迅速的发展，到目前为止，已经建成了水下隧道采用沉管施工技术有宁波甬江沉管隧道、上海外环隧道、澳门澳隧道，这些水下隧道的建设促进了我国对水下隧道沉管施工技术的发展。
1．水下隧道沉管设计的关键点对于水下隧道沉管法施工技术而言，防水设计是水下沉管施工的难点之一。
研究发现，沉管隧道的防水设计主要可以分为管段的防水与沉管接头密封防水。
而管段结构的形式有矩形钢筋混凝土和圆形钢壳式。
钢筋混凝土管段的防水分为管段混凝土结构防水与接缝防水，但隧道防水的根本是隧道自防水，而对于混凝土管段而言，防水主要是避免裂缝的发展。
海底隧道沉管法
海底隧道沉管法
海底隧道沉管法是目前国际上建造海底隧道最常用的方法。
以下是其详细的施工步骤：
1.探测与规划：首先，利用探测遥感技术将海底地形进行探测，规
划出一条可用于沉管的路径，然后在此路径上开出凹槽，等待沉管硬件的下沉。
2.管段制作与封装：在陆地上将管道按节修好，每节管道在船台上
或干坞中制作。
为了防止海水渗入，需要将管道两端开口的地方用封墙等技术手段进行密封。
3.运输与定位：将封装好的管道用巨型托运器械移动到隧道设计的
位置，然后开始进行定位工作。
4.下沉与连接：利用水压使相邻的管道互连，就像拼接积木一样，
一节节的管道连通形成一个整体的隧道。
具体来说，就是向管段内加载，使其下沉至预先挖好的水底沟槽内，然后逐节沉放，并用水力压接法将相邻管段连接。
5.拆除封墙与覆土：最后，拆除封墙，使各节管段连通成为整体的
隧道。
同时，在其顶部和外侧用块石覆盖，以确保安全。
沉管隧道的施工技术及质量控制
沉管隧道的施工技术及质量控制沉管隧道是一种在水下或地下运输系统中常用的隧道类型，它具有一定的施工技术和质量控制要求。
本文将以沉管隧道的施工技术及质量控制为主题，对其进行探讨和分析。
一、沉管隧道的施工技术1. 地质勘察：在施工之前，要进行详细的地质勘察，确保了解施工地点的地质情况，包括土壤类型、地下水位等，以便为后续的施工工作提供参考和依据。
2. 沉管制作：沉管的制作是沉管隧道施工的首要步骤。
一般采用钢筋混凝土预制构件的方式进行制作，制作过程中要严格按照设计要求进行施工，保证沉管的质量和稳定性。
3. 沉管下沉：下沉是沉管隧道施工的关键环节，采用船舶和浮吊等设备将已制作好的沉管放置到隧道预定位置，并逐渐下沉至设计要求的深度，同时要保证沉管的稳定性和垂直度。
4. 沉管连接：沉管下沉到位后，进行沉管的连接工作，包括密封胶的填充、钢筋的连接等。
连接工作要保证连接点的刚度和密封性，以确保沉管隧道的完整和稳定。
5. 沉管固定：为了保证沉管隧道的稳定性，还需要对沉管进行固定。
一般采用沉箱固定和土工固定的方式，通过对沉管周围的土体进行填充或施加沉箱来增加沉管的稳定性。
二、沉管隧道的质量控制1. 制作质量控制：沉管的制作过程中要进行严格的质量控制，包括原材料的选用、制作工艺的控制、强度试验等。
制作质量的控制对隧道的使用寿命和安全性有着重要的影响。
2. 下沉质量控制：沉管下沉过程中要进行监测和控制，包括下沉速度、沉管位置等。
通过监测，可以及时发现和处理下沉过程中可能出现的问题，确保下沉质量。
3. 连接质量控制：沉管连接过程中要进行质量控制，包括连接点的密封性和刚度控制。
连接质量的控制对隧道的密封性和稳定性有着重要的影响。
4. 固定质量控制：沉管固定过程中要进行质量控制，包括固定方式的选择和土工固定的监测。
固定质量的控制对隧道的稳定性和安全性具有重要作用。
综上所述，沉管隧道的施工技术及质量控制是确保沉管隧道工程质量和安全的关键。
沉管隧道施工技术
沉管隧道施工技术沉管隧道，又被称为海底隧道或水下隧道，是一种特殊的隧道施工技术，常用于连接两个陆地或海底之间的通道。
它的特点是通过将预制的沉管进行排列拼接，从水下铺设出一条隧道。
那么，沉管隧道的施工技术是怎样的呢？以下是一些关于沉管隧道施工技术的介绍。
施工前的准备工作土方工程在进行沉管隧道施工前，需要进行土方工程，确保建设的隧道底部和两侧的土层得到足够的加固，以支持沉管的压力和重量。
同时，在土方工程中还需要建立工地的临时设施和通道，为后续的施工提供足够的空间和便捷的通道。
沉管生产沉管隧道的沉管是由预制的混凝土管段组成，需要在生产过程中按照设计要求进行加固，以防止沉管在隧道运输和铺设过程中发生损坏。
同时，在生产过程中还需要进行质量检测，确保沉管的质量满足设计要求。
起重机的购置与安装沉管隧道的施工需要有足够强度和稳定性的起重机进行操作。
这些起重机需要在施工前进行购置和安装，并需要经过专业人员的调试，确保其能够满足施工需要，保证沉管的安全铺设。
施工流程沉管运输在沉管隧道的施工过程中，需要将预制的沉管从厂家运输到现场。
运输的方式可以是通过陆路，也可以是通过海路。
无论采用何种方式，都需要经过精心规划和准备，以确保沉管的安全运输。
水下铺设沉管隧道的水下铺设是沉管隧道施工的核心环节。
水下铺设的流程主要包括沉管的排列和拼接、沉管的下沉、沉管的浮浮起和大船接驳。
这些环节需要经过精心的规划和组织，以确保沉管能够按照设计要求顺利铺设在水下。
等压盾构等压盾构是沉管隧道施工中的一种特殊的防水施工技术。
通过等压盾构，可以在施工过程中保证水下隧道内部的一定的氧气和压力，防止隧道内氧气消耗导致人员窒息或其他安全问题。
在沉管隧道的施工过程中，等压盾构技术可以有效地提高施工效率和安全性。
沉管补偿在沉管隧道的施工过程中，由于各种原因，沉管可能会出现一定的偏移和错位。
为了保证隧道施工的质量和安全，需要对沉管进行补偿和校准，以保证沉管能够铺设在指定的位置上。
水下隧道沉管法设计与施工关键技术_杜朝伟
[ 收稿日期 ] 2009 -03 -16 [ 作者简介 ] 杜朝伟(1973 -), 男 , 河南禹州市人 , 高级工程师 , 研究方向为隧道及地下工程 ;E-mail:dcw73@
76 中国工程科学
艘造价在 1.5亿澳元以上 , 建造期 12个月以上 , 更 不能满足本工程所需 。另外 , 当沉管段规模较小 、节 数不多 (一般不多于 4节 )时 , 移动干坞方案在造价 上具有一定的优势 , 但是当沉管段规模较大 、节数较 多时, 其造价优势不复存在 。以澳凼隧道为例 , 50 000 t左右的半潜驳 , 每天的租用费将在 15万元 以上 , 每节预制周期 5个月 , 租用费为 2 250万元 , 10节管段 租用费 就是 2.25 亿元 。 再加上 航道疏 浚 、下潜港池开挖 、管段临时系泊等费用 , 移动干坞 方案的工程总造价将接近 3亿元 。 因此 , 在澳凼隧 道中没有采用移动干坞方案 , 而是选择了凼仔侧海 床围堰建造干坞方案 。
1 前言
自 1910年美国底特律河建成世界上第一座水 下沉管隧道以来 , 水下沉管隧道技术经历了不断发 展完善的过程 。 截至 2001年 , 世界上有近 20多个 国家 采用 沉 管隧 道 技术 修 建了 130 多座 水 下隧 道 [ 1] 。著名的沉 管隧道有美国旧金山 海湾水下隧 道 、连接欧亚两大洲的博斯普鲁斯海峡沉管隧道以 及连接丹麦与瑞典的厄勒海峡沉管隧道 。 我国香港 地区于 1972年建成了跨越维多利亚港的城市道路 海底隧道 , 1993年底建成通车的广州黄沙至芳村珠 江水下隧道 , 成为我国大陆首次用沉管工法建成的 第一座大型道路与地下铁道共管设置的水下隧道 。 以后相继建成了宁波甬江沉管隧道 、澳门澳凼隧道 、 上海外环隧道 , 正在建设的沉管隧道还有广州珠江 仓头岛 —生物岛沉管隧道 , 这些隧道的相继建成 , 大 大推动了我国在这一技术领域的发展 。笔者结合澳 凼隧道等对沉管法修建水下隧道的关键问题进行探 讨和归纳 。
沉管法水下隧道施工技术及工程案例
四、沉管隧道施工
3、基槽开挖
主要要求是：边坡稳定，无大垂直偏差，槽底干净。 （1）泥质基槽：分粗挖和精挖两阶段。粗挖时挖到离管底标高约1m 处，精挖层在临近管段沉放前开挖，以免淤泥。挖槽机械一般采用吸泥船， 当土层较硬时可采用液压式和抓斗式挖泥机。
（2）岩石基槽：首先清除岩面以上的覆盖层，然后用水下爆破方法 挖槽，钻孔深度超过开挖面以下0.5m。
一、概述
3、沉管隧道的技术发展
（1）管段长度的发展 从沉管隧道发展进程来看，目前沉管隧道的设计施工，正向大型化方 向发展。沉埋管段的长度已从四十年代的60多米(如荷兰的马斯隧道管段长 度为62米)发展到200多米(如荷兰的赫姆斯普尔隧道管长268米)。为适应城 市交通发展，隧道的车道数己由最初的双车道发展到目前城市隧道通用的 六车道，甚至八车道。 （2）水力压接法的发展 在六十年代以前，沉管管段之间的联接都是待管段沉放完毕后，再浇 筑水下混凝土。这种方法不光工艺复杂、施工难度大等，而且每当隧道发 生变形后，立即开裂、漏水。五十年代末，在加拿大的迪亚斯岛隧道工程 的设计与施工中，丹麦工程师开发了一种巧妙的水力压接法。此法工艺简 单，基本上不用水下作业，而且又能适应较大的沉陷变形和不漏水。
四、沉管隧道施工
（2）干坞位置选择 • 距隧址较近、交通方便、征地拆迁费低、附近航道具备浮运条件； • 干坞附近具备浮存若干预制好的管节的水域； • 具备适合建造干坞的地质条件。 （3）干坞规模 根据管节长宽、一次预制管节数量、管节端部间距、管节侧面间距、 预制设备等确定。 对于固定干坞：一次预制所有管段时只需一次进水，不需闸门，施 工简便，但规模大，占地大，适用于管段数少的工程。分批预制管段时 每批管段预制完，就放一次水进坞，使之浮运出坞，坞门需多次启动， 规模小，占地小，重复利用率高，但沉放的管段相接需等待的时间长， 基槽也已有回淤。
复杂条件沉管隧道水下作业建设关键技术及应用
一、概述1. 沉管隧道是一种常见的地下交通建设方式，它通过在水下沉放预制隧道管段，最终形成一条连续的地下通道。
2. 在复杂条件下进行沉管隧道水下作业建设，需要运用一系列关键技术，以确保施工的顺利进行和工程的质量安全。
二、水下作业条件及影响因素1. 水下作业环境a. 水下的高压力环境b. 水下的低能见度c. 水下的流动性2. 影响因素a. 海底地质条件b. 海水环境和气象条件c. 勘测和定位技术三、关键技术及应用1. 沉管隧道设计技术a. 结构设计ⅰ. 沉管隧道结构材料选择ⅱ. 结构设计原则b. 管段安装设计ⅰ. 沉管隧道布置设计ⅱ. 沉管隧道锚固设计2. 水下作业施工技术a. 水下沉管隧道定位技术ⅰ. GPS定位技术ⅱ. 水下声纳定位技术b. 水下管道连接技术ⅰ. 钢管焊接技术ⅱ. 管道连接密封技术c. 水下施工作业安全技术ⅰ. 水下作业人员安全装备ⅱ. 风险评估与管理3. 海底地质勘测与处理技术a. 海底地质勘测技术ⅰ. 声波探测技术ⅱ. 地质雷达技术b. 海底地质处理技术ⅰ. 海底地基处理方法ⅱ. 海底地质灾害预防措施四、案例分析1. 东京湾深埋沉管隧道工程a. 工程背景介绍b. 复杂条件下的水下作业技术应用c. 成果与效益分析2. 上海市杨浦江沉管隧道建设工程a. 工程实施情况b. 复杂条件下的应对措施c. 技术创新与经验总结五、结论与展望1. 结论总结a. 沉管隧道水下作业建设关键技术的重要性b. 相关技术的应用效果和实际成果2. 展望未来发展a. 水下施工相关技术发展趋势b. 基于复杂条件的技术改进方向六、参考文献以上便是复杂条件下沉管隧道水下作业建设关键技术及应用的整体结构及相关内容，希望对您有所帮助。
沉管隧道施工要点
沉管隧道施工要点随着城市建设的不断发展，地下交通建设成为了现代城市规划的重要组成部分。
沉管隧道作为一种常见的地下交通建设方式，具有施工周期短、对环境影响小等优势，因此在城市交通建设中得到了广泛应用。
本文将介绍沉管隧道施工的要点，包括设计前期准备、施工过程中的关键环节以及施工后的监测与维护。
一、设计前期准备在进行沉管隧道施工之前，设计前期准备工作至关重要。
首先，需要进行详细的地质勘察和测量工作，了解施工区域的地质条件和地下水位，以便确定合适的施工方案。
同时，还需要进行结构设计，包括沉管的尺寸、材料选择等。
此外，还需要进行风险评估和安全设计，确保施工过程中的安全性。
二、施工过程中的关键环节1. 沉管制造与运输沉管的制造是沉管隧道施工的第一步，制造过程中需要严格控制沉管的尺寸和质量。
一般情况下，沉管会在工厂进行制造，然后通过水上运输或陆上运输的方式运送到施工现场。
在运输过程中，需要注意保护沉管的表面免受损坏。
2. 沉管沉放沉管的沉放是整个施工过程中的关键环节。
在进行沉管沉放之前，需要对施工区域进行清理和平整，确保沉管能够顺利下沉。
沉管下沉过程中，需要通过控制沉管的浮力和使用沉管沉放机械，确保沉管的准确沉放。
同时，还需要进行沉管的定位和调整，确保沉管的位置和方向符合设计要求。
3. 沉管连接与固定沉管沉放完成后，需要对沉管进行连接和固定。
连接方式一般有搭接式和搭接焊接式两种。
在进行连接过程中，需要确保连接的牢固性和密封性，以防止水和土壤的渗透。
同时，还需要对沉管进行固定，以保证沉管的稳定性。
三、施工后的监测与维护沉管隧道施工完成后，还需要进行监测与维护工作，以确保隧道的安全运行。
监测工作主要包括沉管的沉降和变形监测、地下水位监测等。
通过监测数据的分析，可以及时发现并处理潜在的问题，保证隧道的安全性。
同时，还需要进行定期的维护工作，包括隧道的清洁和排水，以保持隧道的良好状态。
综上所述，沉管隧道施工要点包括设计前期准备、施工过程中的关键环节以及施工后的监测与维护。
沉管隧道水下高精度安装风险管控关键技术及应用
沉管隧道水下高精度安装风险管控关键技术及应用在我们眼前这条绵延不断的沉管隧道，它可不仅仅是一根在水下穿梭的“管道”而已。
说起来，这沉管隧道的建设可不是一件简单的事儿，尤其是在水下这种环境中安装它们，难度真的是不小。
这一项技术，涉及到的不仅仅是高精度，更是需要解决大量复杂的风险问题，稍不留神，整个工程可能就得打水漂。
咱们可不想“半途而废”嘛，对吧？大家知道，沉管隧道这个“大家伙”可不是随便就能往水下扔的，它得精准地放到规定位置。
为了让它在水底一动不动，那可是需要精确计算、精密施工。
想想看，整个隧道都得像做精密仪器一样，哪怕是毫米级的误差，也能导致无法安装。
就像你在拼装一架非常复杂的高铁模型，稍微走神，歪个头，它就卡住了，这样的精度简直是要求极高，像过日子一样，得一丝不苟。
不过，这还只是其中的一个问题，更多的挑战来自水下环境本身。
你知道，水底下可不是咱们常见的平地，水流、气泡、沉积物都在不断“捣乱”。
就拿水流来说，它一来，隧道就可能被带偏，难以达到预期位置。
哎呀，咱就打个比方，像是你走在大街上，结果前面有大风把你的帽子吹跑了，完全控制不住，走着走着，路就偏了。
你能想象吧？就是这种让人抓狂的状态。
所以，要实现水下高精度安装，不能仅仅依赖传统的安装手段，还得有一套专门的风险管控技术。
咱得好好说说这些风险管控技术了。
别看这些名字听起来挺高级，但实际上它们的核心就是解决“精准”两个字。
就像开车一样，你得调整方向盘、脚油门，哪怕前方有个小坑，你也得小心翼翼地过去，不能一个不小心就被坑掉。
水下安装也是这个道理，除了确保每一个环节精确无误，还得提前做好风险预判。
比方说，水下有些设备可能会遇到激烈的水流冲击，怎么办？那就得用稳固的定位系统来“牢牢把握住”隧道的每个位置，确保它不被“带偏”。
这些高精度的定位系统就像是咱们开车时的导航，它指引着你走的每一步，心里踏实。
还有一个不得不提的，就是安装过程中对设备的监控和调控技术。
隧道施工方法之沉管法
隧道施工方法之沉管法沉管法是预制管段沉放法的简称，是在水底建筑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，以保安全。
水底隧道的水下段，采用沉管法施工具有较多的优点。
50年代起，由于水下连接等关键性技术的突破而普遍采用，现已成为水底隧道的主要施工方法。
用这种方法建成的隧道称为沉管隧道。
适合于沉管法施工的主要条件是：水道河床稳定和水流并不过急。
前者不仅便于顺利开挖沟槽，并能减少土方量；后者便于管段浮运、定位和沉放。
历史发展：19世纪末已用于排水管道工程。
第一条用沉管法施工成功的是美国波士顿的雪莉排水管隧洞，于1894年建成，直径2.6米，长96米，由6节钢壳加砖砌的管段连接而成。
20世纪初叶，开始用于交通隧道，1910年美国建成了第一条底特律河铁路隧道，水下段由10节长80米的钢壳管段组成。
至1927年，德国于柏林建成了一条总长为120米的水底人行隧道。
采用沉管法修建的第一条水底道路隧道为美国加利福尼亚州的奥克兰与阿拉梅达之间的波西隧道，建成于1928年，水下段长744米，使用12节62米长的管段。
它是钢筋混凝土圆形结构，其外径为11.3米。
该隧道采用圆形的双车道断面等许多重要特点，成了美国后来用沉管法的楷模。
但从1930年建造的底特律—温莎隧道起又采用了钢壳制作的管段，而将其横断面的外形改为八角形。
沉管法修建水底隧道一个明显的进步，是1941年在荷兰建成的马斯河道路隧道。
管段用钢筋混凝土制成矩形结构，内设4车道并附设自行车和人行的专用通道。
管段断面为24.8×8.4米，外面用钢板防水，并用混凝土作防锈保护层。
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在所有的工序中 ,管段制作 ,管节浮运 、沉放 、水 下对接和基础处理的难度较大 ,是影响沉管隧道成
2009年第 11卷第 7期 77
败的关键工序 。 4. 1 管段制作
管段的预制是沉管隧道施工的关键项目之一 , 关键技术包括 :
1)容重控制技术 。混凝土容重决定了管段重 量大小 ,如果控制不当 ,可能造成管段无法起浮等问 题 ,为了保证管段浮运的稳定性及干舷高度 ,必须对 混凝土容重进行控制 ,措施包括配合比控制 、计量衡 器控制 、配料控制 、容重抽查等 。
3)管段对接 。管段的水下对接采用水下压接 法完成 ,该法是利用静水压力压缩 GINA 止水带 ,使 其与被对接管段的端面间形成密闭隔水效果 ,水下 对接的主要工序包括对位 、拉合 、压接内部连接 、拆 除端封墙等工序 。
4)最终接头 。管段沉放有两种组织方式 ,一是 沉放从一侧岸上段开始 ,逐节沉放管段 ,向另一侧岸
[收稿日期 ] 2009 - 03 - 16 [作者简介 ] 杜朝伟 (1973 - ) ,男 ,河南禹州市人 ,高级工程师 ,研究方向为隧道及地下工程 ; E - mail: dcw73@ vip. sina. com
76 中国工程科学
艘造价在 1. 5亿澳元以上 ,建造期 12 个月以上 ,更 不能满足本工程所需 。另外 ,当沉管段规模较小 、节 数不多 (一般不多于 4节 )时 ,移动干坞方案在造价 上具有一定的优势 ,但是当沉管段规模较大 、节数较 多时 , 其 造 价 优 势 不 复 存 在 。以 澳 凼 隧 道 为 例 , 50 000 左t 右的半潜驳 ,每天的租用费将在 15 万元 以上 ,每节预制周期 5 个月 ,租用费为 2 250 万元 , 10节管段租用费就是 2. 25 亿元 。再加上航道疏 浚 、下潜港池开挖 、管段临时系泊等费用 ,移动干坞 方案的工程总造价将接近 3 亿元 。因此 ,在澳凼隧 道中没有采用移动干坞方案 ,而是选择了凼仔侧海 床围堰建造干坞方案 。
加涂一层环氧 —聚氨酯外防水涂料 。 管段与管段之间的接头防水十分重要 ,常采用
GINA , OM EGA 两种止水带来承担管段接头防水任 务 ,如图 1所示 。 GINA 止水带的材质一般为天然橡 胶或丁苯橡胶 , OMEGA 止水带的材质一般为丁苯 橡胶 。 GINA 止水带的型号根据各接头所承受的不 同水压确定 。OM EGA 止水带应与所选用的 GINA 止水带相匹配 ,以充分适应管段间的变形 。OM EGA 止水带安装完毕后 ,通过埋设于端钢壳内的水管 ,向 GINA 止水带和 OM EGA 止水带之间形成的肋腔内 注水 ,以检测在一定的水压下 , OM EGA 止水带的密 封性 。
2 干坞施工方案比选
干坞根据其构造形式 ,一般分为移动干坞和固 定干坞两类 。移动干坞方案就是修造或租用大型半 潜驳作为可移动式干坞 ,在移动干坞上完成管段的 预制 ,然后利用拖轮将半潜驳拖运到隧道附近已建
好的港池内下潜 ,实现管段与驳船的分离 ,再将管段 浮运到隧道位置完成沉放安装工作 。固定干坞则是 在陆地上选择合适位置建造 ,根据与隧道位置的关 系又可以分为轴线干坞和另选位置干坞 。干坞方案 的选择对沉管隧道工期 、造价影响较大 ,合理选择干 坞非常重要 。
1)浮运 。浮运是指将沉管管段从预制场地运 输至管段沉放位置的过程 ,根据不同工程特点选择 适合的方式 ,有拖轮拖运 、半潜驳船运输 、岸上控制 等方式 。
2)管段沉放 。沉放作业分为 3 个阶段进行 ,初 次下沉 、靠拢下沉和着地下沉 。在沉放前 ,应对气 象 、水文条件等进行监测 、预测 ,确保在安全条件下 进行作业 。
根据不同的自然条件 、航道条件 、沉管本身的规 模和设备条件 ,沉管隧道管段的沉放方式主要有吊 沉法 、杠吊法 、骑吊法 、拉沉法 ,管段沉放施工中用的 最普遍的是浮箱吊沉法及方驳杠吊法 。一般管段宽 25 m 以上的大中型管段 ,多采用浮箱吊沉法 ,小型 管段则以方驳杠吊法较为合适 。
由于管段沉放 、对接均在水下进行 ,管段沉放过 程中的实时定位测量技术和沉放过程自动监控技术 是管段沉放的关键技术 ,而精确 、实时的测量又是沉 放过程自动监控的基础 。为了实现管段浮运陈放的 自动化控制 ,必须由测量持续不断地提供管段的位 置及其姿态数据 。
3 管段及接头的防水设计
毫无疑问 ,对沉管隧道来说 ,防水是一个非常重 要的工程 [ 3, 4 ] 。沉管隧道的防水包括管段的防水和 接头的密封防水 。管段结构形式有圆形钢壳式和矩 形钢筋混凝土式两大类 ,钢壳管节以钢壳为防水层 , 其防水性能的好坏取决于拼装成钢壳的大量的焊缝 质量 。为了保证焊缝的防水质量 ,应对焊缝质量进 行严密检查 。钢筋混凝土管段的防水又包括管段混 凝土结构的防水和接缝防水 。自防水是隧道防水的 根本 ,对于混凝土管段来说 ,渗漏主要与裂缝的发展 有关 。因此 ,在提高混凝土抗渗等级的同时 ,要采用 低水化热水泥并严格进行大体积混凝土浇筑的温升 控制 ,将管段混凝土的结构裂缝和收缩裂缝控制在 允许范围内 。除了管段的自防水以外 ,管段外防水 层的敷设通常也是很有必要的 。厄勒海峡隧道的建 设者们对不同的裂缝宽度估计了运营期间可能渗入 的水量 ,即使对于 0. 2 mm 的裂缝 ,在 100年通过的 总渗水量也达 900 ×104 t,可见潜在渗水危险是存 在的 。因此 ,为了确保管段具有非常可靠的防水性 能 ,除发挥管段自防水性能外 ,在管段外两侧面和顶 面涂抹一层很薄的外防水涂料是很有必要的 。日 本 、澳大利亚等国习惯采用底板铺设带键的防水板 , 侧墙 、顶板喷涂聚合物或环氧涂层的全包防水或半 包防水 。上海外环隧道采用水泥基渗透结晶型防水 涂料做于管段顶板 。
上段延伸 ;二是沉放从两侧岸上段同时开始 ,向河 (海 )道中延伸 。由于管段是一个体积庞大的箱体 结构 ,为了保证能够顺利沉放 ,最后一节管段与岸上 段主体结构或另一侧沉放的管段之间必须留有一定 空隙 ,这是管段沉放工艺所必须的 。
管段的沉放是建造沉管隧道的关键技术之一 , 沉放对接的成功与否直接影响到整个沉管隧道的质 量 [ 5 ] ,根据世界沉管隧道建设经验 ,管段沉放施工 方案的设计 、沉放方式的选择和施工设备的配备取 决于沉管隧道建设处自然条件 、航道条件 、沉管本身 的规模以及模拟试验结果和经济性等因素 。主要包 括水流的速度和方向 、水的容重 、管段埋深 、潮汐 、 浪 、河床断面等 。
为了确保沉管隧道各个管段能准确连接 ,需要 建立测量系统和调整装置 。测量系统包括引导管段 到位和使管段正确对接两个部分 。引导管段到位的 测量系统是在陆地上用扫描式全站仪自动跟踪测量 定位控制塔上的棱镜 ,根据测量结果用计算机算出 管段现在位置 ,显示在屏幕上 ,指导指挥人员下一步 决策 (进一步下沉或平面位置调整 ) 。
1 前言
自 1910年美国底特律河建成世界上第一座水 下沉管隧道以来 ,水下沉管隧道技术经历了不断发 展完善的过程 。截至 2001 年 ,世界上有近 20 多个 国家采 用沉管 隧道 技术 修建 了 130 多 座水 下 隧 道 [ 1 ] 。著名的沉管隧道有美国旧金山海湾水下隧 道 、连接欧亚两大洲的博斯普鲁斯海峡沉管隧道以 及连接丹麦与瑞典的厄勒海峡沉管隧道 。我国香港 地区于 1972年建成了跨越维多利亚港的城市道路 海底隧道 , 1993年底建成通车的广州黄沙至芳村珠 江水下隧道 ,成为我国大陆首次用沉管工法建成的 第一座大型道路与地下铁道共管设置的水下隧道 。 以后相继建成了宁波甬江沉管隧道 、澳门澳凼隧道 、 上海外环隧道 ,正在建设的沉管隧道还有广州珠江 仓头岛 —生物岛沉管隧道 ,这些隧道的相继建成 ,大 大推动了我国在这一技术领域的发展 。笔者结合澳 凼隧道等对沉管法修建水下隧道的关键问题进行探 讨和归纳 。
混凝土管节一般分若干个短段进行浇筑预制 , 每个短段也按底板 —侧墙 —顶板顺序浇筑混凝土 。 因此 ,管段存在垂直施工缝和水平施工缝 ,一般在缝 内设置遇水膨胀止水条和中埋式钢边橡胶止水带两 道防线 。另外 ,在管段外表面所有横纵向施工缝处
图 1 管段接头防水构造图 F ig. 1 Schem e of wa terproof
使管段正确对接的测量系统可采用超声波探测 装置 (水下三维系统 )配合陆地上的引导系统 ,以及时 掌握管段的绝对位置与状态 (管段摆动与否 ) ,以及正 沉放管段与已沉放管段之间的相对位置 (端面间距 离 、方向 、纵横断面的倾斜等 ) ,从而安全 、正确并以最 短时间实现管段的沉放与对接 ,避免沉放过程中管段 碰撞和 GINA橡胶止水带损伤等事故发生。
水下隧道沉管法设计与施工关键技术
杜朝伟 , 王秀英
(北京交通大学土木建筑学院 ,北京 100044)
[摘要 ] 结合国内已建成的沉管隧道对沉管法施工干坞方案比选 、管段及接头防水设计进行了探讨分析 ,对 沉管法施工的关键技术如管段制作 、管节浮运 、沉放及水下对接和基础处理方法进行了归纳 。 [关键词 ] 沉管隧道 ;方案比选 ;防水设计 ;施工技术 [中图分类号 ] U455. 46 [文献标识码 ] A [文章编号 ] 1009 - 1742 (2009) 07 - 0076 - 05