王勇-襄阳汉江沉管隧道设计创新与实践-王勇19.05.13

襄阳汉江隧道设计创新与实践
汇报人：王勇
中交公路规划设计院有限公司
二〇一九年五月
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19I B
T C
Contents
一、项目概况
四、技术创新
三、总体设计
二、工程特点
五、施工实施
六、结论体会
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B
T
C
襄阳
七省通衢汉江明珠
小清河
唐
白河汉
江
鱼梁洲生态绿心文旅中心
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东
西轴线南北轴线
樊城
鱼梁洲襄州
襄城
东津
东外环
襄荆高速
汉十高速
南外环
刘集机场
高铁站
东西轴线：
Ø2014年襄阳市规划建设串联樊城、鱼梁洲、东津城市核心区的城市快速路“东西轴线 ”；
Ø多轮桥隧比选、隧道工法比选后，最终确定过汉江段采用沉管方案，洲上段采用明挖暗埋方案；鱼梁洲段：
Ø路线全长5400m ，其中东西汊沉管总长1011m ，三段明挖隧道合计4389m 。

Ø目前国内整体建设规模最大的内河沉管隧道，三千里汉江第一隧。

樊城段
鱼
梁洲段东津段
樊城
段20
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技术标准
Ø道路等级：城市快速路Ø设计速度：主线60km/h Ø车道规模：双向六车道
Ø车道宽度：（3.5+3.5+3.75）×2Ø建筑限界：宽12.25m，高4.5m Ø设计洪水频率：运营1/100； 施工1/20Ø设计使用年限：100年Ø主体结构安全等级：一级
Ø汽车荷载：城—A级
Ø结构裂缝控制标准：裂缝宽度≤0.2mm Ø人防抗力等级：六级（60kN/m 2）
Ø抗震设防烈度：Ⅶ度 Ø防水标准：沉管隧道防水等级为一级Ø抗浮标准：
沉管压重抗浮安全系数Kf≥1.10 沉管回填覆盖抗浮安全系数Kf≥1.15
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Contents
二、工程特点
四、技术创新
三、总体设计
一、项目概况
五、施工实施
六、结论体会
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项目实施机构：襄阳市城乡建设委员会设计单位： 中交公路规划设计院有限公司项目运作模式：PPP+EPC
社会资本方：项目合作期： 20年（建设期3年+运营期17年）中国交通建设股份有限公司
中交投资基金管理有限公司
中交公路规划设计院有限公司中交第二航务工程局有限公司
施工单位： 中交第二航务工程局有限公司投资及工期： 约50亿，3年
工程特点——建设模式新、工程体量大
国内首例采用PPP+EPC模式实施的
特长沉管隧道项目
2018年2月
2018年3月
2018年6月
项目中标
开工仪式
成立项目公司2019年1月
完成施设
2019年4月
投产6亿
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Ø鱼梁洲：江中沙洲，高漫滩，主要为农田、苗圃和水塘；Ø樊城：汉江一级阶地，老城区，已部分拆迁；
Ø东津：汉江一级阶地，规划未来新区，部分公共设施已建设；
樊城
鱼梁洲
东津
300
m
6
40m 清
河路大
庆东
路
纵四路
横七路
小清河汉江
西汊
汉江
东汊
唐白河
襄州
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Ø第①大层：松散填筑土，主要分布于江堤，高压缩性；Ø第②大层：软塑~流塑淤泥、松散~稍密粉细砂，中高压缩性；Ø第③大层：中密～密实卵石，2-6cm，含量51%，低压缩性；Ø第④大层：硬塑状粉质黏土，主要分布于东津，中高压缩性；Ø第⑤大层：密实圆砾， 2-5cm，砾石含量71% ，低压缩性；Ø第⑥大层：泥岩，半成岩坚硬土，遇水易软化，中等压缩性；
②粉砂③卵石
⑤圆砾
②粉砂
③卵石⑤圆砾
⑤圆砾③卵石
③卵石
①填土④粉粘
②粉砂
①填土
④粉粘⑥泥岩
⑥泥岩
④粉粘
65m
100m
卵石
黏土
连续稳定不透水层埋深
达65~100米
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建设条件特点——砂卵石地层渗透性强
②粉砂③卵石②粉砂
③卵石⑤圆砾
⑤圆砾
③卵石③卵石
①填土
④粉粘②粉砂
①填土
岩土编号岩土名称抽水试验渗透系数渗透系数建议值
渗透性分级K（m/d）
②-2粉细砂1212强透水②-4中砂1214强透水③卵石混圆砾2228强透水③-1
圆砾
1622
强透水
Ø东汊干坞基坑现场群井降水试验l 砂层12m/d，卵石102m/d，圆砾26m/d l 场地综合渗透系数为64.5m/d
l 基坑试验实测涌水量高出预测涌水量60%
现场群井降水试验
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建设条件特点——水文复杂、河床冲淤变化大
Ø河床冲淤稳定问题较突出，预测最大冲刷3-3.5m ，最大淤积1-4米，最大冲淤变化近10米。

Ø洪水期：7~10月；流速：洪水期2.38 m/s；水深：6~10米；
樊城
鱼梁洲
东
津
300
m
6
40m 小清河
汉江
西汊
汉江东汊
唐白河
崔家营水利枢纽
东汊汉江
东津
鱼梁洲
东汊汉江
8m
10m
6m
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建设条件特点——防洪度汛要求高
Ø通航
l 航道规划：工程河段航道规划等级为Ⅲ（2）级，远期为Ⅱ（3）级，代表船型1000t级一顶四驳船队，船队尺度为167×21.6×2.0m （总长×型宽×设计吃水），远期选用2000t级
一顶二驳船队，尺度为182.0×16.2×2.6m。

Ø防洪
l
防洪标准：两岸主城区为100年，鱼梁洲为50年。

隧道线位下游设置有崔家营航电枢纽大坝，襄阳站多年平均水位+62.73m ，水库死水位+62.033m 。

l 防洪要求：河道内应尽量避免设置永久或长时间占用河道的临时结构物。

l
设计控制：采用岸壁保护和陆域最终接头，避免设置水中
临时围堰。

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Contents
三、总体设计
四、技术创新
二、工程特点
一、项目概况
五、施工实施
六、结论体会
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Ø主线隧道：起于樊城区旭东路东侧，设314米明挖隧道下穿樊城堤，设351米沉管下穿汉江西汊，设3580米全暗埋隧道下穿鱼梁洲，设660米沉管下穿汉江东汊，设495米明挖隧道下穿东津堤后于纵四路西侧接地；
Ø主线规模：全长5400米，沉管总长1011米，西、东汊各设置管节4节和6节；
Ø出入口预留：在鱼梁洲上预留两对匝道出入口，实现鱼梁洲与樊城、东津的交通联系；Ø干坞布置：鱼梁洲东西两侧共设置两处轴线干坞，分别用于东、西汊管节预制。

樊城明挖段
314m
西汊
沉管段
351m 洲上明挖暗埋段
3580m
东
汊沉管段660m
东津明挖段495m
西汊干坞
东汊干坞
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Ø埋深控制：沉管段结合最大冲刷包络线、管节长度划分、江中废水泵房设置，按结构顶紧贴最大
冲刷线控制；陆域段结合交叉市政管线等控制埋深1.5~3m。

Ø纵坡设置：采用W形纵坡，-4.8%接 4.8%接 0.3%接 -0.3%接 -4.695%接 -0.9%接4.8%；Ø隧底地质：绝大部分落在卵石土或砂层上；沉管最大覆土厚度15.6米；
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Ø西汊：沉管总长351m（4×86.5m+5m）
Ø东汊：沉管总长660m（5m+4×120.5m+2×86.5m）
W1
W3
W4
W2
WS
E2
E1
E3E4
E6
E5
ES
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项目
指标混凝土混凝土标号C50横截面面积（m 3）101.53浮运阶段可浮性最小干舷值（cm）11~16运营阶段抗浮性
压重后抗浮安全系数 1.11~1.101m回填后抗浮安全系数
1.19~1.16
Ø沉管结构：两孔一管廊矩形钢筋混凝土结构；结构总宽31.2m，总高9.2m；Ø沉管接头：中墙、侧墙竖向钢剪力键，压重层水平混凝土剪力键；
电缆逃生管道
行车孔
行车孔
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Contents
四、技术创新
三、总体设计
二、工程特点
一、项目概况
五、施工实施
六、结论体会
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控制因素方案一：旁建干坞
方案二：轴线干坞
地质适应性
干坞与明挖隧道基坑分设，基坑降隔水处理代价大干坞与明挖隧道基坑共用，基坑降隔水处理代价小航道疏浚
需疏浚两条浮运航道和回旋区利用轴线基槽浮运，无需
疏浚
管节浮运距
离及风险
距离5km，受季节水位变化影响，风险大1km，不受季节水位变化影响，风险大工期33个月36个月综合造价
高低
干坞选型面临的挑战：
Ø水文条件复杂：区域河道平均水深6 ~ 10米，季节平均水位差达3米；
Ø地质条件复杂：周边区域上部均为50~ 100m深的强透水砂卵石地层；
Ø干坞使用周期长：15~22个月，使用期隔降水风险、代价大。

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东汊干坞
Ø干坞平面尺寸：底宽64.2m，长735m； Ø台座纵向布置：E1→E6管节台座及其
间10米施工空间，坞口段长30m；Ø基坑支护：两级坡高5m+5.75，坡率1:3；锚杆框架梁+现浇钢筋砼护面板。

Ø止水帷幕布置：坡顶以外15m处，1m 厚塑性砼墙，深度65~76m，锁口管接头。

Ø干坞施工分期：分管节预制期和明挖隧道施工期两期实施；二次开挖放坡开挖或排桩支护；
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技术创新(一):因地制宜选择长距离双轴线干坞西汊干坞
泥岩
粘土夹层100m深
卵石粉细砂放坡开挖+ 64m深锚索地连墙放坡开挖+ 锚索地连墙+2.6m砼封底
Ø干坞平面尺寸：底宽44.2m，底长446m； Ø台座纵向布置：W1→W4管节台座及其
间10米施工空间，坞口段长40m；Ø材料运输方式：坑外垂直运输；Ø干坞施工分期：分管节预制期和明挖隧道施工期两期实施；
Ø地连墙：上部13m钢砼受力段，下部
8~50米素砼止水段；
Ø锚索：两道，长度15~20m，竖向间
距2.5m，纵向间距1.5m；
Ø二次开挖：增设两道内撑；
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技术创新(二):大型格构地连墙应对坞口无内撑深基坑和岸堤保护
Ø坞口及岸堤面临的问题：
l 防洪度汛：减小岸堤破口、控制汛期防洪风险；l 沉管对接：匹配陆域最终接头方案，实现坞口的快速破除和最终管节沉放后的坞口快速二次封闭；l 基坑深大：最深达25m，不设内支撑
Ø格构地连墙及坞门：
l 结构参数：格形宽8m~9m，长7m~23m
l 横向连接：两道钢筋砼横向连接板提升整体性l 仓内加固：基槽开挖线上下8m高压旋喷加固l 槽段接头：中间槽段接头拉剪问题突出，采用
十字钢板抗拉接头
l 坞门结构：
Ф1190锁口钢管桩+1.2m厚止水墙
基槽开挖线
25m
止水墙
干坞基坑
沉
管基槽江堤
弯矩
水平位移
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Ø摩擦止推：不设独立止推构造，将管节（含小节段）通过PC拉锁拉合成整体，通过管节周边摩擦力提供管节止推力Ø最终接头：坞内排水后，沉管小节段直接与鱼梁洲暗埋段节段刚性连接。

项目GINA回弹反力总止推力安全系数西汊36062.0kN 90478.2kN
2.5
东汊45847.4kN 105618.3kN 2.304
管节接头GINA回弹力PC拉锁承载力安全系数E1-1/E1-229831.7kN 96800kN 3.2W4-1/W4-2
42133.9kN
96800kN
2.3
沉管止推力及安全系数表
东西汊小管节PC拉锁抗拉安全系数表
摩擦止推
钢围堰
卵石垫层
卵石回填
PC拉锁布置
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二次止水钢围堰
格型地连墙
格型地连墙
锁口钢管桩及塑性砼止水墙立面
平面
沉管管节
Ø二次止水结构：采用1米厚双壁钢围堰，设置于格型墙与小管节间，分3片整体吊装拼接，内灌轻骨料混凝土；管节和格型墙上设
置环梁卡槽，坞内设置斜撑；
Ø接缝止水：管节和格型墙环梁卡槽内均预埋钢边止水带，管节底部与干坞底板间设置双道橡胶止水带。

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Ø管节型式：
l 整体式管节，刚性结构体系
l W1/W2/W3/W4/E5/E6：管节长86.5m =节段长21.625m ×4l E1/E2/E3/E4：
管节长120.5m =节段长24.1m ×5
Ø预制工艺：
l 小节段整体全断面浇筑
l 不设后浇带
l 依次顺序浇筑
①②③④①
③
②
④
⑤
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Ø大体积混凝土浇筑控温防裂l 单节段一次浇筑方量2450方，
混凝土标号C50；
l 研发混凝土智能温控系统；l 优化配合比中水泥比例、胶材
量，优选集料级配，提升砼本身抗裂性能；
l 采用30~60kg/m3片冰拌和控
制砼浇筑温度小于26℃ ；
l 控制相邻节段浇筑间隔期小于
10天，温度安全系数大于1.4，抗裂保证率在90%以上。

编号浇注工艺
浇注温度/℃绝热温升/℃浇筑间隔期/d 内部最高
温度/℃最小安全系数1顺浇法28521471.8 1.222顺浇法26501068.5 1.413
跳仓法
28
52
14
71.6
1.11
顺浇法跳仓法
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技术创新(五):
首次在内河沉管中采用浮式整平船高精度先铺碎石基础
Ø沉管基础方案：
l 基于地基条件好、回淤影响小、
工期控制严，采用工艺简单、可
检可靠性好的垄沟状先铺卵石垫层基础，下设调平层；Ø抛石整平装备：
l 基于良好的区域水文条件，采用
自主研发浮式整平船；
l 双侧固定桩，抛石管GPS测斜定
位，整平头声呐监测，配合智能综合控制系统，控制整平精度满
足±40mm。

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技术创新(六):首次采用防冲保护与减载结合应对冲淤急变河床
Ø河床防冲保护
Ø减载回填
l
沉管上下游共计250米范围进行防冲防护，软体排+上部1米厚压载大块石+两端格宾石笼网；
250米
l 大回淤及岸堤段的沉管正上方范围内采用LC15~20轻骨料砼减载回填；
江堤
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技术创新(七):沉管接头止水带国产化产品研发应用
Ø产品研制：GINA、OMEGA 止水带的构造、材料及配套构件；
Ø产品试验：开展了在正常、错动、偏
转等不同工况下的GINA止水带压缩特性、应力松弛、水密性等试验，形成30余组试验数据；经比对，国产化产品在耐久性、水密性等性能上与国外产品相当或更优，可满足项目要求；Ø产品应用：项目已开始国产GINA产
品定做和批量生产；将积累国产化经验，为沉管GINA止水带打破国外垄断、大规模国产化量产
奠定基础。

压缩试验
应力松弛试验
水密试验
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Contents
五、施工实施
三、总体设计
二、工程特点
一、项目概况
四、技术创新
六、结论体会
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施工实施(一):东汊干坞基坑
l基坑周边塑性混凝土止水帷幕完成落底封闭，止水效果良好，基坑开挖实施过半。

汉江东汊
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l
近污水处理厂基坑完成格型墙施工及上部基坑开挖，目前监测变形小于2cm。

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l 西汊干坞岸堤保护格型地连墙及坞口锁口钢管桩等已完成施工；
l 克服了临江砂卵石70m深地连墙成槽、110T钢筋笼吊装等诸多技术难题。

汉江
西
汊20
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施工实施(四):东津段、鱼梁洲段明挖隧道基坑
l 东津段和鱼梁洲段完成地连和排桩施工。

东津段鱼梁洲段
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Contents
六、结论体会
三、总体设计
二、工程特点
一、项目概况
四、技术创新
五、施工实施
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结论体会
Ø针对该隧道冲淤变化大、强透水地层深厚、防洪要求高等特点，襄阳汉江沉管隧道工程采取了多项设计创新：
l 首次采用长距离双轴线干坞，并通过大型格构地连墙和局部混
凝土封底解决强透水地层干坞深基坑支护及隔水难题；l 首次在整体式管节沉管中采用无后浇段全断面一次浇筑技术，
并采用了不设独立止推构造的陆域最终接头；l 首次采用浮式整平装备实现高精度先铺整平卵石基础；
l 首次应用国产化GINA止水带。

Ø上述创新已陆续应用于工程，襄阳汉江沉管隧道的设计创新与
实践可为今后类似沉管隧道的建设提供借鉴。

没有固定的技术模式，创新是行业进步的根本
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让世界更畅通让生活更美好让城市更宜居
谢 谢！
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