沉管隧道结构及施工讲义
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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。
11.5 沉管法隧道施工
7．基槽回填 一旦管段的沉放和连接作业完毕，需在沉放管段的外围进行
砂土回填。
5．管段水下连接 管段水下连接方法有水下混凝土法与水力压接法两种。 水下混凝土法是在管段接头处用水下混凝土加以固结使接头
与外部水隔绝，现已极少采用。 水下压接法是利用作用在管段上的巨大水压力使安装在管段
端部周边上的橡胶垫圈发生压缩变形，而形成一个水密性良好而 又可靠的管段接头。几乎所有的沉管隧道都采用这种简单而又可 靠的管段连接方法。水力压接法的主要工序为对位、拉合、压接、 拆除隔墙。当管段沉放到临时支承上后，首先进行初步定位，而 后用临时支承上的垂直和水平千斤顶进行精确定位。对位之后， 在已设管段和新铺设管段之间还留有间隙。拉合工序就是用一个 较小的机械力量，将刚沉放的管段拉向前节已设管段，使橡胶垫 圈的尖肋部被挤压而产初步变形，使两节管段初步密贴。拉和作 业除了可采用拉和千斤顶以外，也可采用定位卷扬机进行。拉和 作业完成之后，抽掉在管段临时隔墙内的水，作用在新设管段自 由端的巨大静水压力就将管段压向已设管段，橡胶垫圈再一次被 压缩，接头完全封住。压接完毕后即可拆除隔墙。
土木工程施工
第十一章 地下工程
11.5 沉管法隧道施工
一、 概述 沉管法亦称沉埋法或沉放法，该法施工时，先在隧址以外
的预制场(船厂与干坞)制作沉放管段，管段两端用临时封墙密 封，待混凝土达到设计强度后拖运到隧址位置（此时设计位置 上已预先进行了基槽开挖，设置了临时支座），然后沉放管段。 待沉放完毕后，进行管段水下连接，处理管段接头及基础，然 后覆土回填，再进行内部装修及设备安装，以完成隧道。
挖浚基槽最常用的挖泥船有：①吸扬式挖泥船，②抓扬式
挖泥船；⑧链斗式挖泥船；④铲扬式挖泥船。吸扬式挖泥船靠 铰刀和泥耙把基槽的土体搅拌成泥浆，然后再由泥浆泵排泥管 卸泥于水下或输送到陆地上。另外三种方法则靠铲斗、抓斗、 链头把泥块挖起，装入驳船运走。
砂土回填。
5．管段水下连接 管段水下连接方法有水下混凝土法与水力压接法两种。 水下混凝土法是在管段接头处用水下混凝土加以固结使接头
与外部水隔绝，现已极少采用。 水下压接法是利用作用在管段上的巨大水压力使安装在管段
端部周边上的橡胶垫圈发生压缩变形，而形成一个水密性良好而 又可靠的管段接头。几乎所有的沉管隧道都采用这种简单而又可 靠的管段连接方法。水力压接法的主要工序为对位、拉合、压接、 拆除隔墙。当管段沉放到临时支承上后，首先进行初步定位，而 后用临时支承上的垂直和水平千斤顶进行精确定位。对位之后， 在已设管段和新铺设管段之间还留有间隙。拉合工序就是用一个 较小的机械力量，将刚沉放的管段拉向前节已设管段，使橡胶垫 圈的尖肋部被挤压而产初步变形，使两节管段初步密贴。拉和作 业除了可采用拉和千斤顶以外，也可采用定位卷扬机进行。拉和 作业完成之后，抽掉在管段临时隔墙内的水，作用在新设管段自 由端的巨大静水压力就将管段压向已设管段，橡胶垫圈再一次被 压缩，接头完全封住。压接完毕后即可拆除隔墙。
土木工程施工
第十一章 地下工程
11.5 沉管法隧道施工
一、 概述 沉管法亦称沉埋法或沉放法，该法施工时，先在隧址以外
的预制场(船厂与干坞)制作沉放管段，管段两端用临时封墙密 封，待混凝土达到设计强度后拖运到隧址位置（此时设计位置 上已预先进行了基槽开挖，设置了临时支座），然后沉放管段。 待沉放完毕后，进行管段水下连接，处理管段接头及基础，然 后覆土回填，再进行内部装修及设备安装，以完成隧道。
挖浚基槽最常用的挖泥船有：①吸扬式挖泥船，②抓扬式
挖泥船；⑧链斗式挖泥船；④铲扬式挖泥船。吸扬式挖泥船靠 铰刀和泥耙把基槽的土体搅拌成泥浆，然后再由泥浆泵排泥管 卸泥于水下或输送到陆地上。另外三种方法则靠铲斗、抓斗、 链头把泥块挖起，装入驳船运走。
《沉管结构》PPT课件
2）抗浮安全系数
在管段沉设施工阶段，应采用1.05～1.1的抗浮安 全系数。
管段沉设完毕后，务必大于1.05，防止“复浮”。 设计时需要按照最小混凝土容重、最小混凝土体
积和最大河水的比重来计算抗浮安全系数。
3）沉管结构的外廓尺寸
沉管结构的外廓尺寸，必须通过浮力设计才能确 定;
沉管结构的外廓高度，往往超过车道净空高度与顶 底板厚度之和。
喷砂基础
建造砂基础的第一个系统用的是C&N法（ChrisTIAni & Nielson 法），即使用在隧道管段上方滚动的钢门架，与门架相连的为三 根毗邻的管子，这三根管子被引入到隧道管段底部与地槽之间的 空间。最大的管子在中间，通过这根管子，砂水混合物被泵送到 隧道管段下面。位于大管子两侧的两根管子又将水吸回去，从而 形成一种流动作用，使砂在隧道管段下面以一种良好限定和良好 控制的型样沉淀下来。门架位于隧道管段上面并可使管子绕一垂 直轴转动，这样就可以做到隧道管段下面的整个空间都可以达到。 隧道管段下面需有约1m的空间以便移动管子。砂必须是干净的， 砂的平均粒径约为0.5mm。砂水混合物的浓度和排除口速度与喷 出形成的砂饼的直径有直接关系，必须很好地控制。
世界上第一条沉管铁路隧道建于1910年，穿越美国 Michigan州和加拿大Ontario省之间的Detroit河；
沉管法是十九世纪五十年代起普遍应用,如今共有100多座 沉管隧道 。 （解决了两项关键技术——水力压接法和基 础处理， ）
混凝土管段沉管隧道大多数在欧洲，其中约有一半在荷兰。
日本第一座沉管隧道是1944年为大阪地铁网修建的。至 1994年11月，共修建了18座沉管隧道。
注砂基础
为了避免使用门架（因门架可能妨碍航运交通），以及为了在更深的隧 道下面铺设基础，开发出砂流注砂法。这种方法像喷砂法一样把砂水混 合物泵送到管段下面的空间里。只不过不是使用可移动的系统，而是在 隧道管段底板上开许多孔口，这些孔口与放在管段里面相连。当管道从 岸上经过隧道通到这些孔口处进行充填砂基时，不会影响航运。砂水混 合物通过在隧道管段内的孔口泵出，去填充隧道管段下面的空间直到砂 堆接触到隧道管段的底部为止。这样就在隧道管段下面形成一个扩大的 砂饼。直到砂饼内部的水压超过了预先指定的最大值，然后才打开下一 个孔口，同时将前一个孔口关闭。这种方法速度快，能在24小时内填满 一个隧道管段下面的整个空间，这样就能避免管段放置后产生淤积的危 险。
沉管隧道结构的设计与施工105页
Underground Structure Engineering Chapter 13
9.2.3 沉管结构荷载
❖结构自重 ❖水压力（主要） ❖高、低潮位；若干年一遇的特大洪水水位等 ❖土压力（主要） ❖浮力 ❖施工荷载：定位塔、封端墙、出入筒、压载水柜、
索具浮箱等重量；吊索拉力、支座反力等 ❖波浪力 （一般不大）：波长等于管段全长，波高
件等。
Underground Structure Engineering Chapter 13
9.2.2 沉管的浮力设计
1.干弦的计算 ❖管段浮运时，露出水面的高度，称为干舷。 ❖作用：产生反倾力矩保持管段稳定。 ❖尺寸：矩形断面干舷10－15 cm（不宜太
小或太大）圆形40～50 cm。 ❖个别情况用浮筒助浮。
计算； ❖超静定结构： 弯矩分配法，矩阵位移法（杆系
有限元）、连续体有限元。
Underground Structure Engineering Chapter 13
2. 纵向内力分析 ❖施工阶段的沉管纵向受力分析，主要是计
算浮运、沉设时施工荷载（定位塔、端封 墙等）所引起的内力。 ❖使用阶段的纵向受力分析，一般按弹性地 基梁理论进行计算。 ❖沉管隧道纵断面设计需要考虑温度荷载和 地基不均匀沉降以及其他各种荷载，根据 隧道性能要求进行合理组合。
管段的制作
❖ 沉管隧道有圆形和矩形两类，其设计、施工及所 用材料有所不同。
❖ （1）圆形沉管隧道：这类沉管内边均为圆形、外 边则为圆形、八角形或花篮形，多半用钢壳作为 防水层；
❖ （2）矩形沉管隧道：在每个断面内可以同时容纳 2－8个车道，矩形断面的空间利用率较高，
圆形沉管、矩形沉管
广州市第二条过江沉管隧道仑头—生物岛 隧道，首段55米长的沉管箱体成型
9.2.3 沉管结构荷载
❖结构自重 ❖水压力（主要） ❖高、低潮位；若干年一遇的特大洪水水位等 ❖土压力（主要） ❖浮力 ❖施工荷载：定位塔、封端墙、出入筒、压载水柜、
索具浮箱等重量；吊索拉力、支座反力等 ❖波浪力 （一般不大）：波长等于管段全长，波高
件等。
Underground Structure Engineering Chapter 13
9.2.2 沉管的浮力设计
1.干弦的计算 ❖管段浮运时，露出水面的高度，称为干舷。 ❖作用：产生反倾力矩保持管段稳定。 ❖尺寸：矩形断面干舷10－15 cm（不宜太
小或太大）圆形40～50 cm。 ❖个别情况用浮筒助浮。
计算； ❖超静定结构： 弯矩分配法，矩阵位移法（杆系
有限元）、连续体有限元。
Underground Structure Engineering Chapter 13
2. 纵向内力分析 ❖施工阶段的沉管纵向受力分析，主要是计
算浮运、沉设时施工荷载（定位塔、端封 墙等）所引起的内力。 ❖使用阶段的纵向受力分析，一般按弹性地 基梁理论进行计算。 ❖沉管隧道纵断面设计需要考虑温度荷载和 地基不均匀沉降以及其他各种荷载，根据 隧道性能要求进行合理组合。
管段的制作
❖ 沉管隧道有圆形和矩形两类，其设计、施工及所 用材料有所不同。
❖ （1）圆形沉管隧道：这类沉管内边均为圆形、外 边则为圆形、八角形或花篮形，多半用钢壳作为 防水层；
❖ （2）矩形沉管隧道：在每个断面内可以同时容纳 2－8个车道，矩形断面的空间利用率较高，
圆形沉管、矩形沉管
广州市第二条过江沉管隧道仑头—生物岛 隧道，首段55米长的沉管箱体成型
沉管法隧道施工基本原理及施工工艺
（1）规模 取决于管段节数、管段宽度与长度、管段预制批量，同事考虑 工期因素。
小型干圬：分批制作 瑞典Tingstad隧道（5节管段，长93.5 m，80 m，宽30 m）：干圬 3500 平米（100×35 m） 大型干圬：一批制作 日本东京港水底隧道（9节管段，长115 m，宽37.4 m）：干圬 81270 平米（645×126 m）
13
10.3 沉管隧道施工工艺
10.3.1 沉管法施工前期调查工作
水力调查：流速、流向、密度差异、潮汐、水位变化、
海浪和波浪影响、水质情况
地质调查：地基承载力、水下障碍物、浚挖技术 气象调查：风、温度、能见度等 地震调查：断层位置、地震记录、土层性质或成层状态，特
别注意液化问题
14
10.3.2 临时干船坞的构造与施工
（2）深度 保证管段制作好后能顺利浮运出坞。
15
（3）坞底与边坡 坞底 20-30 cm无筋混凝土或钢筋混凝土（铺砂砾或碎石层） 或1-2.5 m的黄砂；上覆20-30 cm砂砾或碎石 一般坞底强度不存在问题 边坡 需进行边坡稳定性分析 可采用防渗墙及井点系统 分批制作时，需分析干圬排水时边坡的稳定性
16
（4）坞首、坞门 一批制作时：一般不采用坞门，仅用土围堰、钢板桩围堰； 局部拆除围堰，将管段拖运出坞 分批制作时：双排钢板桩围堰；单排钢板桩作坞门
17
10.3.3 管段制作
（1）施工缝、变形缝的控制 纵向施工缝：竖墙下端30-50cm处 横向施工缝：垂直缝（水密性难以保证）裂，长短一般为15-20 m
4
沉管隧道的组成
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。
小型干圬：分批制作 瑞典Tingstad隧道（5节管段，长93.5 m，80 m，宽30 m）：干圬 3500 平米（100×35 m） 大型干圬：一批制作 日本东京港水底隧道（9节管段，长115 m，宽37.4 m）：干圬 81270 平米（645×126 m）
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10.3 沉管隧道施工工艺
10.3.1 沉管法施工前期调查工作
水力调查：流速、流向、密度差异、潮汐、水位变化、
海浪和波浪影响、水质情况
地质调查：地基承载力、水下障碍物、浚挖技术 气象调查：风、温度、能见度等 地震调查：断层位置、地震记录、土层性质或成层状态，特
别注意液化问题
14
10.3.2 临时干船坞的构造与施工
（2）深度 保证管段制作好后能顺利浮运出坞。
15
（3）坞底与边坡 坞底 20-30 cm无筋混凝土或钢筋混凝土（铺砂砾或碎石层） 或1-2.5 m的黄砂；上覆20-30 cm砂砾或碎石 一般坞底强度不存在问题 边坡 需进行边坡稳定性分析 可采用防渗墙及井点系统 分批制作时，需分析干圬排水时边坡的稳定性
16
（4）坞首、坞门 一批制作时：一般不采用坞门，仅用土围堰、钢板桩围堰； 局部拆除围堰，将管段拖运出坞 分批制作时：双排钢板桩围堰；单排钢板桩作坞门
17
10.3.3 管段制作
（1）施工缝、变形缝的控制 纵向施工缝：竖墙下端30-50cm处 横向施工缝：垂直缝（水密性难以保证）裂，长短一般为15-20 m
4
沉管隧道的组成
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。
详解沉管隧道施工-将来你肯定一定用的到
详解沉管隧道施工-将来你肯定一定用到什么是沉管隧道沉管隧道是一种在水下或者地下施工的隧道，也是近年来广泛使用的一种隧道建设方式。
它采用混凝土沉管的方式将预制的隧道段沉入至海床或者地底下，最后在现场将多个沉管段进行连接，形成一个完整的隧道系统的方法。
沉管隧道具有施工周期短、可在水深大于50米的区域内建设、施工环境安全等优势，成为了一个现代化的隧道建设方式。
沉管隧道施工流程沉管隧道施工包括五个主要的阶段：预备工作、沉管制造、运输和定位、沉降平衡和连接。
预备工作在进行沉管隧道施工之前，需要进行各种准备工作。
这些工作包括：•用海底测量设备对海底进行勘探，评估与设计隧道的地质条件；•编制详细设计方案，包括各隧道部位的施工方案、施工条件和施工安全预警方案；•各进入施工现场相关人员的培训和技能考核，保证施工过程人员的安全性和施工质量；•组织完善的供应链，保障工程所需的原材料和设备的供应，以及强有力的后勤保障。
沉管制造隧道沉管是一种巨型预制构件，常用的规格为常用的一般规格为60米长、36米宽、8米高、8500吨重。
一些长海大型沉管，则可达到100米以上。
在制造过程中，需要进行以下工作：•利用CAD进行沉管的详细设计，通过计算机优化工厂生产部件的结构，保证构件的承载能力；•将设计好的零部件组合成构件，进行钢筋的加工和焊接、钢板切割和拼装等加工工序；•进行浮力试验和压力试验，确保沉管能够承受大量的水压和海洋物质的腐蚀，同时避免出现安全隐患。
运输和定位在进行运输之前，需要对隧道沉管进行分段裁剪，每一段可达到60米，通过浮式船队将之运送到施工现场。
一些长海沉管则需要通过拖船进行运输。
运输到达施工现场之后，需要进行沉管的定位。
定位的精度直接决定了沉管的安全性和施工质量。
是通过吊装定位框架把沉管抬起并垂直降落在底部基础上的。
沉降平衡所谓沉降平衡，是通过沉降控制系统，处理沉管下沉的过程。
在沉管下沉的过程中，需要采用万能千斤顶，逐步对隧道沉管施加压力，保证沉降平衡，避免出现冲击和扰动环境。
沉管隧道施工
结构特点 基础 隧道高度
适合应用于承受水压力较高的 结构强度主要取决于横向弯矩。
场合，在深水下采用可能获得较
好的经济性。
底部面积较小，可用碎石敷设基 由于底面积较大，在沉放及定位
础层，便于施工。
以后须采用吹沙或灌浆的方式
以形成平稳的基础。
在应用于交道通道时，这种截面 横截面可按通车的具体要求进
的隧道在上下两部分不必要的 行设计，开挖深度较小，经济性
对接 中间接头 最终接头 隧道内部工程
沉管隧道的施工
管段的预制
管段临时系泊 沉管段之拖航
钢壳砼结构/钢壳结构
钢壳制作 下水
拖航至组装栈桥 混凝土内管的浇筑
组装
沉管段之沉放 沉管基础
暗埋段连接井施工 管段基槽浚挖
12
沉管隧道施工中的关键技术
✓ 管段的水下连接 ✓ 基础处理
13
§2 管段制作
管段制作的场地需要临时干坞，但在管 段制作阶段最重要的工作是做好管段防 水。
16
管段制作
变形缝的构造应满足三个主要要求：
✓ 能适应一定幅度的线变形与角变形； ✓ 施工阶段能传递弯矩，使用阶段能传递剪力； ✓ 变形前后均能防水。
通常采取的措施是：
把变形缝处的管壁外排纵向（水平）钢筋全部断开； 内排纵向钢筋则保持连续并通过变形缝。待沉没完毕 后，再予以切断，使之成为完全的变形缝。
22
检漏与干舷调整
管段在制作完成后，须采取注水试验检 漏。
管段在正式浮运之前，须检查四边干舷 是否合符规定，或有倾斜现象，可用调 整压载的办法来纠正。
23
管段浮运前
24
§3 水底浚挖
水底浚挖主要指沉管基槽的浚挖，可根 据河床泥土的类型选用不同的挖泥船， 如吸扬式挖泥船、抓斗式挖泥船、链斗 式挖泥船、铲斗式挖泥船等呀，
11-沉管隧道施工
顶管法与箱涵法施工复习题
1、顶管法施工定义； 2、中继间与触变泥浆在顶管施工中的作用； 3、水平定向钻的施工原理； 4、水平定向钻施工前的勘察设备； 5、箱涵法施工的工艺流程。
*
转灿吧碴魔瞎搅肖佐块饱祁瘟没仆殷亦褥安尖编缴踏浊胺奸裴耳欧芜臻弗11-沉管隧道施工11-沉管隧道施工
沉井法施工复习题
1、沉井施工工法定义及应用； 2、沉井的分类与构造； 3、沉井下沉的施工工艺及不同工法中施工注意事项； 4、沉井封底方法； 5、沉井下沉系数计算； 6、沉井不下沉或突沉实的处理措施 7、沉井下沉时产生偏差的原因及纠偏措施
*
妨箩品笋穆朔炕滴别郑叮底炔材棒底孕袋净胡辱片账给怠查配之阁衬肪掩11-沉管隧道施工11-沉管隧道施工
管段制作
管段制作中，最重要的是保证浮运时能有规定的干舷，使用时不产生管壁渗漏，对施工缝、变形缝的布置要慎重安排。 施工缝分为二种，一种是底板与竖墙之间的施工缝，亦可称作纵向施工缝；一种是管段长度方向分段施工时的留缝，可称作横向施工缝。在软土地层的沉管隧道中，一般将横向施工缝成为变形缝。
沉管隧道的防水设计
*
坞疡较邢北难半觅骂箔窗歹狐拜很羹婚练钎质刻干菌府澡等伊腺索橇茂钙11-沉管隧道施工11-沉管隧道施工
沉管隧道的防水设计
*
盅苟礁叭臆芜轴瓶务托年爹纂七纶值鬼嘛厅限武贫乾伞竟擒楞硬考剐肆止11-沉管隧道施工11-沉管隧道施工
§5 基础处理
沉管隧道的基础所承受的荷载通常较低，只作一般的处理，如用砂或碎石作为垫层就能满足要求。 在沉管隧道中，仍须进行基础处理，主要工作是垫平，其目的避免槽底表面与沉管底面之间的不规则空隙会导致地基土受力不均匀局部破坏，从而引起不均匀沉降，导致沉管开裂。
*
是旁挚芦瘁弓眺拳丁姜恫枷揪泞城打吗守卵芦鞋退氦非遮停话拔长忿纤般11-沉管隧道施工11-沉管隧道施工
1、顶管法施工定义； 2、中继间与触变泥浆在顶管施工中的作用； 3、水平定向钻的施工原理； 4、水平定向钻施工前的勘察设备； 5、箱涵法施工的工艺流程。
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沉井法施工复习题
1、沉井施工工法定义及应用； 2、沉井的分类与构造； 3、沉井下沉的施工工艺及不同工法中施工注意事项； 4、沉井封底方法； 5、沉井下沉系数计算； 6、沉井不下沉或突沉实的处理措施 7、沉井下沉时产生偏差的原因及纠偏措施
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管段制作
管段制作中，最重要的是保证浮运时能有规定的干舷，使用时不产生管壁渗漏，对施工缝、变形缝的布置要慎重安排。 施工缝分为二种，一种是底板与竖墙之间的施工缝，亦可称作纵向施工缝；一种是管段长度方向分段施工时的留缝，可称作横向施工缝。在软土地层的沉管隧道中，一般将横向施工缝成为变形缝。
沉管隧道的防水设计
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沉管隧道的防水设计
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§5 基础处理
沉管隧道的基础所承受的荷载通常较低，只作一般的处理，如用砂或碎石作为垫层就能满足要求。 在沉管隧道中，仍须进行基础处理，主要工作是垫平，其目的避免槽底表面与沉管底面之间的不规则空隙会导致地基土受力不均匀局部破坏，从而引起不均匀沉降，导致沉管开裂。
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第二节 沉管法施工PPT课件
压接法 60年代荷兰鹿特丹地下铁道沉管隧道， 采用吉那(Gina) 型胶垫止水带
尖肋：初步止水
主体：承受水压力
底翼缘：
方便安装
底肋：防
止管段端面 漏水
吉那(Gina) 型胶垫止水带
2、水力压接法施工
水力压接系利用作用在管段后端(亦 称自由端)端面上的巨大水压力，使安装 在管段前端(即靠近已设管段或风节的一 端)端面周边上的一圈橡胶垫环(以下简 称胶垫)发生压缩变形，并构成一个水密 性良好，且相当可靠的管端间接头，
第二节 沉管法施工沉管法的施工工艺（大）
→基础处理
二、概述 1、定义： 沉管法：曾称预制管段沉放法，先在隧址以外(如临时 干坞，造船厂的船台设备等)，制作隧道管段(每节长 60～140m，多数为100m左右，最长达268m)，两端用 临时封墙密封，运到隧址指定位置上，定位就绪后， 向管段内灌水下沉，然后将沉毕的管段在水下连接， 覆土回填，进行内部装修及设备安装以完成隧道．用 这种沉管法建成的隧道，即称沉管隧道。
10 初次下沉：下沉到管底离设计高程4～5m为止 。
20 靠拢下沉：将管段向前平移至已设管段2m左 右处，再将管段下沉到管底离设计高程0.5～lm左 右。
30 着地下沉：先将前端搁在“鼻式”托座上或 套上卡式定位托座，然后将后端轻轻地搁置到临 时支座上。
min
(四)、水下连接 1、水力压接法的发展 50年代末期加拿大 台司隧道创造水力
香港和台湾已建成四条沉管隧道，中国1993年第一 条广州珠江隧道→宁波甬江隧道→上海外环线吴潞口 越江工程；京沪高速铁路在南京越过长江；祟明至南 通的越江方案
宁波甬江隧道
日本大阪南港海底隧道
3、沉管隧道的分类 断面形状：圆形、矩形 材料：钢结构、钢筋混凝土结构
尖肋：初步止水
主体：承受水压力
底翼缘：
方便安装
底肋：防
止管段端面 漏水
吉那(Gina) 型胶垫止水带
2、水力压接法施工
水力压接系利用作用在管段后端(亦 称自由端)端面上的巨大水压力，使安装 在管段前端(即靠近已设管段或风节的一 端)端面周边上的一圈橡胶垫环(以下简 称胶垫)发生压缩变形，并构成一个水密 性良好，且相当可靠的管端间接头，
第二节 沉管法施工沉管法的施工工艺（大）
→基础处理
二、概述 1、定义： 沉管法：曾称预制管段沉放法，先在隧址以外(如临时 干坞，造船厂的船台设备等)，制作隧道管段(每节长 60～140m，多数为100m左右，最长达268m)，两端用 临时封墙密封，运到隧址指定位置上，定位就绪后， 向管段内灌水下沉，然后将沉毕的管段在水下连接， 覆土回填，进行内部装修及设备安装以完成隧道．用 这种沉管法建成的隧道，即称沉管隧道。
10 初次下沉：下沉到管底离设计高程4～5m为止 。
20 靠拢下沉：将管段向前平移至已设管段2m左 右处，再将管段下沉到管底离设计高程0.5～lm左 右。
30 着地下沉：先将前端搁在“鼻式”托座上或 套上卡式定位托座，然后将后端轻轻地搁置到临 时支座上。
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(四)、水下连接 1、水力压接法的发展 50年代末期加拿大 台司隧道创造水力
香港和台湾已建成四条沉管隧道，中国1993年第一 条广州珠江隧道→宁波甬江隧道→上海外环线吴潞口 越江工程；京沪高速铁路在南京越过长江；祟明至南 通的越江方案
宁波甬江隧道
日本大阪南港海底隧道
3、沉管隧道的分类 断面形状：圆形、矩形 材料：钢结构、钢筋混凝土结构
沉管隧道施工技术专题知识课件
（2）为改善结构受力性能，减少裂缝出现，避免采 用剪刀钢筋，采用变截面或折拱结构或椭圆形结构。
（三）浮力设计 浮力设计包括： 干舷的选定 抗浮安全系数的验算 确定沉管高度与外轮廓尺寸
１.干舷 为了保持管段稳定，管段顶面必须露出水面，其露出高
度称为干舷。
100－150mm
400－500mm
确定合理的干舷高度 过小管段不稳定；过大则管段不容易沉放． 确定浮力计算干舷高度 计算浮力时，根据混凝土的最大容重和水的最
长度的确定： 长度的确定要考虑: 经济条件 航道条件 纵断面的形状 管段的形状 管段及其他的施工条件
珠江水下隧道是连接广州市中心区和芳村区的重 要交通廊道，是水下道路与地铁共管的隧道。其横断 面为四孔钢筋砼箱型结构，其中两孔为双线机动车孔， 一孔为上下行地铁孔，另一孔为管线廊，隧道建筑全 长1238m，隧管段长721m，沉管（预制）段457m， 宽33m，高8m，是我国首次采用沉管法施工的大型过 江隧道。
第一节 沉管隧道的结构与设计
一、沉管隧道的基本结构 圆形 船台型
矩形 干坞型
（一）圆形管段 圆形管段的内轮廓线为圆形，外轮廓线有圆形、八
角形和花篮形，还有组合形断面。
圆形管段一般在造船厂的船台上制造，所以又称 为船台型管段．
制作时是先预制钢壳，然后沿船台滑道滑行下水 成为浮体，在漂浮状态下灌注钢筋混凝土．
采用管段预制，浮运沉放的方法，可避免难度较 大的水下作业工作，施工简便。隧址开挖较浅，基槽 开挖和基础处理的施工技术比较简单，地质适应性强。
（２）施工工期短，施工质量容易保证； 管段地面预制，施工场地集中，管理方便，管段
的结构与防水措施质量得到充分保证，在隧址的施工 时间短。 （３）工程造价低；
（三）浮力设计 浮力设计包括： 干舷的选定 抗浮安全系数的验算 确定沉管高度与外轮廓尺寸
１.干舷 为了保持管段稳定，管段顶面必须露出水面，其露出高
度称为干舷。
100－150mm
400－500mm
确定合理的干舷高度 过小管段不稳定；过大则管段不容易沉放． 确定浮力计算干舷高度 计算浮力时，根据混凝土的最大容重和水的最
长度的确定： 长度的确定要考虑: 经济条件 航道条件 纵断面的形状 管段的形状 管段及其他的施工条件
珠江水下隧道是连接广州市中心区和芳村区的重 要交通廊道，是水下道路与地铁共管的隧道。其横断 面为四孔钢筋砼箱型结构，其中两孔为双线机动车孔， 一孔为上下行地铁孔，另一孔为管线廊，隧道建筑全 长1238m，隧管段长721m，沉管（预制）段457m， 宽33m，高8m，是我国首次采用沉管法施工的大型过 江隧道。
第一节 沉管隧道的结构与设计
一、沉管隧道的基本结构 圆形 船台型
矩形 干坞型
（一）圆形管段 圆形管段的内轮廓线为圆形，外轮廓线有圆形、八
角形和花篮形，还有组合形断面。
圆形管段一般在造船厂的船台上制造，所以又称 为船台型管段．
制作时是先预制钢壳，然后沿船台滑道滑行下水 成为浮体，在漂浮状态下灌注钢筋混凝土．
采用管段预制，浮运沉放的方法，可避免难度较 大的水下作业工作，施工简便。隧址开挖较浅，基槽 开挖和基础处理的施工技术比较简单，地质适应性强。
（２）施工工期短，施工质量容易保证； 管段地面预制，施工场地集中，管理方便，管段
的结构与防水措施质量得到充分保证，在隧址的施工 时间短。 （３）工程造价低；
隧道施工第十三章 沉管施工PPT课件
一、钢筋混凝土沉管的结构设计
2、结构分析与配筋 （1）横断面结构分析
为避免采用剪力钢筋，改善结构受力性能，减少裂缝出现，在水底 隧道沉管结构中，常采用变截面或折拱形结构。
图9-4沉沉管折管拱折型拱结型构结构
一、钢筋混凝土沉管的结构设计
（2）纵向结构分析
施工阶段的沉管纵向受力分析，主要是计算浮运、沉 设时、施工荷载、波浪力所引起的内力。
使用阶段的沉管纵向受力分析，一般按弹性地基梁理 论进行计算。
一、钢筋混凝土沉管的结构设计
（3）配筋
因抗剪的需要，沉管应采用较高标号的混凝土，一般 采用28天强度为30～45Mpa的混凝土。
沉管结构不容许出现任何通透性（即管壁内、外穿透 的）裂缝；非通透性裂缝开展宽度应控制在0.15～ 0.2mm以下，因此，不宜采用Ⅲ级及Ⅲ级以上的钢筋。
设计时，混凝土与钢筋的容许应力可参照《铁路隧道 设计规范》。
二、浮力设计
干舷
管段在浮运时为了保持稳定，必须使管顶面露出水面， 其露出高度称为干舷。具有一定干舷的管段遇风浪发生 倾侧后，会自动产生一个反倾力矩，使管段恢复平衡。
一般矩形断面的管段干舷多为10～15cm，而圆形、八 角形或花篮形断面的管段则多为40～50cm。干舷高度 不宜过小，否则稳定性差；但也不宜过大，干舷越大， 所需压载水箱（或水罐）的容量就越大，不经济。我国 广州珠江隧道沉管干舷为14.22cm，而宁波甬江隧道则 采用10.14cm。
三、ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ管隧道的分类
2、矩形沉管 荷兰的玛斯隧道（Mass，1942年建成）首创矩形沉管以 来，目前世界各国（除美国外）大都采用矩形沉管。
矩图形9-折2 拱矩形形折结拱构形结构
(a）六车道六矩车形道矩沉形管沉管 (b)八八车车道道矩矩形形沉管沉管
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干坞
www.themegallery.来自LOGO管段预制
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防锚层施工
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沉管隧道内部
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沉管隧道施工 2 沉管结构设计
2.1、沉管结构浮力计算 计算内容 干舷浮力计算 抗浮安全系数计算 1 干舷：能保持管顶露出水面的管段外露高度， 对矩形截面管段，高度多为10～15cm。 对矩形断面，太小，制作困难； 太大，消除干舷下沉的压载水容量太大 计算方法：按最大的砼容重，最大的砼体积和最 小的河水比重计算干舷
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沉管隧道施工
沉管隧道施工
沉管隧道施工
沉管法：就是在水底预先挖好沟槽， 把在陆地上特殊场地预制的适当长度的 管段浮运到沉放现场，顺序地沉放到沟 槽中并进行连接，然后回填覆盖成的隧 道。
沉管隧道施工
沉管隧道施工
沉管隧道施工
1 概论
1.1 发展史
19 世纪末，美国首先用沉管法建成波士顿的 下水道工程，之后，于 1910 年用此法建成底特 律河水底铁路隧道，这是世界上第一条沉管建 造的铁路隧道。日本是东亚第一个建成沉管隧 道的国家。自 1944 年第一条沉管道路隧道－庵 治河隧道通车以来，已建成铁路和公路隧道 18 条。目前世界上最长的沉管隧道是美国旧金山 海湾地区快速交通隧道，全长 5825 米，由 58 节 管段组成。管段最宽的隧道是比利时亚珀尔隧 道，宽达 53.1m ，全长 336m 。单节管段最长的隧 道是荷兰海姆斯普尔隧道，最长一节管段长 268m，宽21.5m重50000KN。
沉管隧道施工
1.3、优点
7 沉管可作成大断面多车道 一个隧道横断面可同时容纳4～8条车道。而 结构尺寸不限。对盾构受尺寸限制，一般只 能双车道
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沉管隧道施工
1.4、沉管隧道类型
按断面形状
圆形
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沉管隧道施工
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沉管隧道施工
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沉管隧道施工
1.3、优点
1 对地质水文适应能力强 的施工技术比较简单 因沉管受到水的浮力，作用于地基的荷载较 小 因管段采用先预制再浮运沉放的施工工艺， 避免了难度较大的水下作业，故可在深水施 工，且对潮差和水流速的适应能力强 因在基槽中开挖较浅，基槽开挖和基础处理
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沉管隧道施工 1.2 方法实质
先在干坞中或船台上预制大型砼箱形构件，或 是砼和钢的组合箱形构件，每个构件长60～140m， 并于两端用临时隔墙封闭，用拖轮拖至预沉位置， 定位后，将这些构件沉放在河床上预先浚挖好的 沟槽中并联接起来，回填砂石，拆除隔墙形成隧 道。
3 防水性能好 每节预制管段很长，一般约100m,而盾构隧道预 制管片环宽仅为1m，因而沉管隧道接缝数量少 4 沉管隧道施工工期短
由于每节预制管段较长，一条沉管隧道只用几 节预制管段就可完成，预制管段和基槽开挖可 同时进行，且预制管段不在隧址，施工干扰时 间短
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矩形
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沉管隧道施工
按管段制 作方式 船台型
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沉管隧道施工
干坞型
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沉管隧道施工
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沉管隧道施工
浮船坞
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沉管隧道施工
抗浮安全系数 K
K＝管段总重／管段排水重 K=1.05～1.10 管段沉放阶段 K=1.2～1.5 管段使用阶段 设计计算时，应按最小的混凝土容重和体 积，最大的河水比重来计算各阶段的抗浮 安全系数。
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沉管隧道施工 1.1 发展史
根据国际隧道协会沉管与悬浮式隧道到 1994 年的统计资料，世界各国已建、在建或拟建的 沉管隧道共有 93 条，就管段制作而言，混凝土 隧道 59 条，钢壳隧道 34 条；从使用功能上来看， 公 路 隧 道 61 条 ， 铁 路 隧 道 26 条 （ 包 括 地 铁 隧 道），公路、铁路两用隧道 4 条，人行隧道 2 条； 就管段横截面形状来说，矩形截面隧道 73 条， 圆形（含花篮形、八角形、马蹄形、椭圆形） 截面隧道 20 条；从规模上看，早期的沉管多为 双车道或四车道，从 60 年代中期，陆续建成一 些六车道隧道，到目前世界已建的 6 ／ 8 车道共 有19条。
沉管隧道施工
1.3、优点
5 沉管隧道造价低
水底挖基槽土方量少，比地下挖土单价低，管 段预制与盾构相比，所需费用低。 6 施工条件好
沉管隧道施工时，预制和浮运沉放管段等主要 工序大部分在水上进行，水下作业极少，除少 数潜水工外，工人们都在水上作业，且不需在 气压下工作
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沉管隧道施工
1.3、优点
2 可浅埋与两岸道路衔接容易
与埋深较大的盾构隧道相比，沉管隧道路面标高可 抬高，与岸上道路隧道很容易衔接
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沉管隧道施工
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沉管隧道施工
1.3、优点
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沉管隧道施工 1.1 发展史
在我国，香港和台湾借助国内外先进技术共建 成四条沉管隧道，中国大陆第一条沉管道路隧道 －广州珠江隧道于1993年底通车，已建成宁波甬 江隧道。我国目前的沉管隧道设计及施工技术还 处在积累经验阶段，但我国经济的迅猛发展为其 进一步发展创造了良好的条件。如上海外环线吴 淞口越江隧道确定采用沉管法隧道。由于多车道 沉管隧道明显节约投资，因此沉管隧道在我国具 有广阔的前景。