上海外环沉管隧道关键施工技术概述
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。
沉管隧道施工技术
沉管隧道施工技术1.基糟开挖：可选用戽斗式挖泥机、带切泥头的吸泥机或挖泥机、带爪斗的起重机等设备。
切泥头挖泥机是对要浚挖的泥土进行混搅成浆后吸走。
如使用浮放管路排泥时，这种挖泥机的垂直运输和水平运输都是封闭的，对环境的影响就比较小。
戽斗式挖泥机、带抓斗的起重机在垂直运输泥土时，以及当泥土卸进驳船中供水平运走时产生的溢出都会对环境造成污染。
2、基础施工：现有3种不同的基础，欧洲普遍使用喷砂和注砂基础，美国普遍使用样板刮平的砾石基础。
（1）样板刮平的砾石基础：一般用于北美的钢壳管段隧道。
地槽挖好后，接着便在地槽底上铺一层粗砂或砾石。
砾石和砂的粒度级配必须与水力条件相适应。
这层厚度约0.7m。
砾石基础的刮平度要求为±3cm，这取决于当地条件、砂或砾石的级配以及使用的设备。
刮平是用一块样板来进行的，样板从滑架上的绞盘车悬挂下来，滑架沿支承在两个浮筒上的轨道移动。
这套设备锚定在要刮平处的水面上，样板的悬挂高度可以调节，以补偿潮汛水位的变化。
也可采用按半潜水的原则制成的特殊设备。
这种方法允许样板直接连到锚墩上。
（2）喷砂基础：建造杉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滚动的钢门架，与门架相连的3根毗邻的管子，这3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的限定和良好的控制的型样沉淀下来。
门架位于隧道管段上面，并可使管子绕垂直轴转动，这样就可以达到隧道管段下面的整个空间以便移动管子。
砂的平均粒径约为0.5mm。
砂水混合物的浓度和排出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。
（3）注砂基础：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门架系统，而是在隧道管段底板上开许多孔口，这些孔口在管段里面相连。
上海外环沉管隧道关键施工技术概述(续)
上海外环沉管隧道关键施工技术概述(续)
朱家祥;陈彬;刘千伟;白云
【期刊名称】《矿产勘查》
【年(卷),期】2003(006)009
【摘要】@@ 6 管段浮运与沉放rn管段浮运沉放的技术关键是管段水平和垂直控制的方法,以及管段水下沉放对接的姿态监控和管段沉放后的稳定.
【总页数】4页(P7-10)
【作者】朱家祥;陈彬;刘千伟;白云
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】U45
【相关文献】
1.上海市外环沉管隧道管段沉放施工技术 [J], 吴小羊
2.上海外环沉管隧道关键施工技术概述 [J], 朱家祥;陈彬;刘千伟;白云
3.上海外环沉管隧道关键施工技术概述 [J], 朱家祥;陈彬;刘千伟;白云;
4.上海外环沉管隧道关键施工技术概述(续) [J], 朱家祥;陈彬;刘千伟;白云;
5.上海市外环沉管隧道基础处理技术研究 [J], 诸岧;徐炜家;张鹏;丁思玲
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上海外环沉管隧道大型管段浮运方法
施 工 技 术C ONSTRUCTI ON TECH NO LOGY 2004年5月第33卷 第5期上海外环沉管隧道大型管段浮运方法潘永仁(香港建设(控股)有限公司,上海 200120)[摘要]管段浮运是沉管隧道施工的重要环节,本文以上海外环沉管隧道重量超过41000t 的管段浮运为工程背景,首先介绍管段拖曳阻力的模型试验,然后说明拖轮配备、浮运工艺流程及浮筒助浮措施,最后简述黄浦江航道交通管制方法。
[关键词]沉管隧道;管段浮运;航道交通管制[中图分类号]U455;U49116[文献标识码]A [文章编号]100228498(2004)0520052203The Floating Transport Method of Large E lementsEmployed for Shanghai Out 2ring Immersed Tube TunnelPAN Y ong 2ren(Hong K ong Construction (Holdings )Limited ,Shanghai 200120,China )Abstract :The floating transport of elements is the key step in the construction of immersed tube tunnel.In this paper ,the towingof element ,weighing over 41000t ,of Shanghai Outer 2ring immersed tube tunnel are taken as an engineering background.First ,the laboratory test of m odel for determining towing force is briefed.Second ,the technique and program of element towing ,tug 2boat ar 2rangement and assistant 2floating of element through pontoons are introduced.Finally ,the method of waterway control in the Huang 2pu river during element towing is presented.K ey w ords :immersed tube tunnel ;element towing ;waterway control [收稿日期]2003209223[作者简介]潘永仁(1965—),男,浙江东阳人,香港建设(控股)有限公司上海外环隧道管段沉放项目部副经理,高级工程师,博士,上海市政立路1588弄21号502室 200434,电话:(021)55396100 上海外环隧道是城市外环线跨越黄浦江下游的越江工程,距吴淞口约2km ,是上海市首次采用沉管法修建的双向八车道的大型水底公路隧道。
沉管隧道施工
第八章沉管隧道施工国内第一条大型越江沉管式隧道—上海外环路黄浦江沉管隧道效果图（3孔2管廊、双向8车道：3+2+3，宽43m、高9.55m、节长100~108m，全长2880m，规模上亚洲第一，国际第二。
2003年6月21日正式通车）1 沉管法简介●1942年，荷兰最早采用●沉管法又叫预制管段沉放法。
即：先在干坞中预制大型混凝土管段，并在两端用临时隔墙封闭，舾装好拖运、定位、沉放等设备，然后将管段浮运到江中预先浚挖好的沟塘中，并连接起来，最后回填砂、石将管段埋入原河床中●工艺流程临时干坞管段制作出坞、系泊、舾装基槽浚接沉放与水下连接基础处理回填、覆盖内部安装●2 干坞●用途：用于制作管段的场地，临时性工程●坞址：位于隧道设计轴线上，只仅一个工程使用位于隧道设计轴线外，有利于多个工程使用●规模：大型，一次完成所有管段制作小型，分项完成所有管段制作●坞底：应进行地基处理，铺200～300mm厚混凝土或钢筋混凝土●坞门：大型干坞可用土或钢板桩围堰作坞首，不设坞门中小型干坞，因多次使用，要设坞门(浮箱式)3 管段●多为钢筋混凝土管段。
在干坞中预制。
附图：正在施工中的管段●每节管段多为80m～150m,多为100m左右，最长达268m●断面形状：多为矩形，高6～10m，宽度变化较大，十几米到数十米，单孔、双孔、三孔上海外环过江隧道：3孔2管廊、8车道：3+2+3，宽43m、高9.55m、节长100~108m●管段端封墙：离端面0.5~1.0m处设封墙。
封墙用钢筋混凝土，再加工字钢●4. 管段的出坞4.1 向坞内放水附图：放水后浮起的管段4.2 管段的浮运用干坞坞顶的绞车将管段逐节牵引出坞。
出坞后先在坞口系泊。
分批预制管段时，可在航道边临时选一个水域系泊，以便下批管段按时制作。
管段浮运可用拖轮拖运或岸上绞车拖运。
5.管段的沉放沉放方式：起重船吊沉法、浮箱吊沉法、驳船扛吊法、骑吊法、拉沉法等5.1起重船吊沉法最初的沉管隧道规模较小，采用此法。
上海外环沉管隧道关键施工技术概述(续)
上海外环沉管隧道关键施工技术概述(续)朱家祥 陈 彬 刘千伟 白 云6 管段浮运与沉放管段浮运沉放的技术关键是管段水平和垂直控制的方法,以及管段水下沉放对接的姿态监控和管段沉放后的稳定。
6.1 管段水平控制系统管段出坞采用坞内绞车和拖轮结合的方法,过江浮运采用4艘3400匹全回转拖轮拖带管段的方法,另用2艘拖轮辅助克服管段在江中浮运受到的水流阻力。
管段沉放采用双三角锚的锚缆系统(图6),该系统最大的特点是对航道的影响小,理论上仅为管段的长度。
沉放时江中沿管段两端延长线距管段100m 布置2对4只170t 沉放用横向定位锚碇,为吸附式重力锚块。
沉放时以安置在管段前后两个测量塔上的6台10t 卷扬机控制管段在水中的平面位置。
图6 双三角锚缆系统示意图6.2 管段垂直控制系统管段沉放采用双浮箱吊沉法。
钢浮箱按1%的管段负浮力设计。
管内水箱的储水量按1.04的管段抗浮安全系数设计,可为管段在沉放的各个阶段提供相应的负浮力。
水箱设计除考虑黄浦江河道积淤严重的问题外,还考虑了管段拖运沉放时±6°的最大纵、横摆角,管段内共设置18个容量为300m 3的水箱。
管段每孔中的各个水箱由1根进排水总管连接,并配水泵1台。
左右2孔的两根水管之间设1根连通管,以便2根总管相互备用。
进排水系统可采用强制进水、自然进水和隔腔排水等操作方式。
管段支承采用四点支承方式,前端搁置在2个鼻托上,后端两个垂直千斤顶搁置于临时支承上。
临时支承采用钢管桩。
6.3 管段浮运、沉放作业(1)作业计划:管段过江浮运和沉放一般选定在每月中潮差最小、流速最缓的一天中进行。
其中将过江浮运安排在施工当天一个慢流的时间段内,而潜水检查、管段对接则安排在下一个慢流时间段内进行。
(2)管段浮运:管段坞内抽水起浮后即由坞内绞车和拖轮配合将管段移至位于坞口出坞航道处的系泊位置,系泊后由浮吊完成管顶钢浮箱及测量塔等舾装设备的安装,同时做好管段浮运准备。
大型沉管隧道管段沉放施工技术
and adjustment of tube sections
编号 1 2 3 4 5 6
名称 重力锚块 横调锚缆定滑车 横调锚缆动滑车 测量定位控制塔 液压绞车 人孔
·3 ·
现代隧道技术
图 5 4 号管段开始沉放 Fig. 5 Photo of tube section No. 4 at the beginning of sinking
2. 2 管段沉放对接步骤 管段沉放施工步骤 : (1) 压载水箱注水至管段负浮力为 400 t ,通过
压舱水箱的加水量的调整 ,使管段处于水平状态 。 (2) 管段初步下沉 下沉管段 3 m ,调整管段纵坡至设计坡度 ,分步
图 3 压舱水加减系统 Fig. 3 The system for feeding in and pumping out ballasting water
1. 4 拉合千斤顶 、竖向千斤顶系统
拉合千斤顶是使 GINA 橡胶止水带鼻尖压缩 , 接头达到初步止水的施工设备 ,共设 2 个拉合千斤 顶 ,最大拉合力为 2 ×1 000 kN ,配套的油泵等控制 设备位于 A 塔的绞车平台上 。
200 kW
数量
2只
4个 4个 4卷 4台 2台
1. 3 压舱水加减系统
管段内布有 2 ×9 个压舱水箱 ,管段制作完毕 , 坞内放水管段检漏时压舱水箱内存有一定量的压舱 水 。管段起浮和拖运过程 ,又要排干压舱水 。管段 沉放过程 ,压舱水箱内需要一定量的压舱水 ,以保证 管段沉放过程有 1. 01 的抗浮安全系数 。管段沉放 结束 、管段基础施工及管内压舱混凝土和压舱水置 换过程 ,压舱水箱内需要更多的压舱水 ,以保证管段 有 1. 04 的抗浮安全系数 。能满足以上作业工况的 压舱水加减系统可有多种布置 ,图 3 为上海外环隧
上海外环沉管隧道防水设计
图１
各种ＧＩＮＡ止水带形式和ＧＩＮＡ止水带的卡箍式固定装置
（３）ＧＩＮＡ止水带的固定方式研究
一般沉管接头的ＧＩＮＡ止水带采用卡箍固定方式或穿孔固定方式。卡箍式方法即采用 焊接于端钢壳上的压块和压板，卡住安装到位的ＧＩＮＡ止水带两侧的凸缘，起到固定就位的 作用。优点是ＧＩＮＡ止水带本身不破坏，安装便利，但如若管段接头受到突然猛烈地冲击
ｃｏｎｃｅｒｔｅ
ｅｌｅｍｅｎｔ；ｓｅｌｆ—ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆｎｅｓｓ ｏｆ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｅｘｔｅｒｉｏｒ ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆ ｃｏａｔ—
ａｔ
ｉｎｇ；ＧＩＮＡ ｗａｔｅｒ ｓｔｏｐ；ＯＭＥＧＡ ｗａｔｅｒ ｓｔｏｐ；ｔｉｅ—ｂａｃｋ ｃａｂｌｅ
ａｎｔ
ｊｏｉｎｔ；ｅｌａｓｔｉｃ ｇｒｏｕｔ—ｒｅｔａｒｄ—
头密封用弹性阻浆带的设计等内容，以供有关设计人员参考。 关键词
沉管管段；混凝土结构自防水；外防水层；ＧＩＮＡ止水带；（）ＭＥＧＡ止水带；接头拉
索；弹性阻浆带
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｍａｉｎｌｙ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ—ｐｒｏｏｆ ｄｅｓｉｇｎ ｐｈｉｌｏｓｏｐｈｙ ａｎｄ ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆ
管段十分有利，而若沉埋前已有结晶形成，就无涂层擦损之忧。按规范要求，此涂料无需保
７３３
大直径隧道与城市轨道交通工程技术
护层，现场作业省工省时。最终，水泥基渗透结晶型防水涂料作为外防水层用于管段Ｅ１至
管段Ｅ５的顶板面。由于管段Ｅ６、管段Ｅ７顶板埋深较浅，故采用可不设保护层，材料性能稍
逊于水泥基渗透结晶型防水涂料的无机水性渗透液涂料。从实际施工效果来看，水泥基渗 透结晶型防水涂料对一般的细小裂缝能产生良好的封闭作用，但对因偶发事件造成管段产 生较大的裂缝的封闭功效欠佳。 ２．３管段接缝防水设计 （１）管段横向施工缝（包括后浇带）防水设计
沉管隧道结构的设计与施工105页
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
上海外环沉管隧道管段基础压砂法施工技术(沉降)
文章编号:1009-6582(2004)01-0041-05上海外环沉管隧道管段基础压砂法施工技术3潘永仁 彭 俊 Naotake Saito(香港建设(控股)有限公司,上海200120)摘 要 管段基础处理是沉管法隧道施工中的重要环节,文章以上海外环沉管隧道管段基础处理为工程背景,对压砂法的机理及其试验进行说明,对压砂施工的流程及工艺、安全与质量的控制方法进行了介绍,并对管段的沉降进行了分析。
关键词 沉管隧道 压砂法 安全与质量控制 管段沉降分析中图分类号:455.46 文献标识码:A 上海外环隧道是城市外环线跨越黄浦江下游的越江工程,距吴淞口约2km ,是上海市首次采用沉管法修建的双向八车道的大型水底公路隧道。
江中沉管段长736m ,由7个管段组成,管段宽度43m 、高度9.55m 、长度100～108m 不等,最大水下埋深超过30m ,管段基础采用压砂法施工。
管段基础压砂就是用砂泵把砂水混合物通过预埋的压砂孔泵入管段底与基槽原状土之间不规则的空隙中,形成砂积盘,使管段底与基础面接触,以达到管段荷载均匀地传到地基上的目的。
在国内,仅广州珠江沉管隧道采用过压砂基础,它的地基基本上是风化基岩,地质条件较好。
而上海外环沉管隧道的地基为软弱饱和土层,承载力低且不均匀,江底回淤量大,需考虑砂基础抗地震液化的要求。
如何减小回淤对砂基础质量的影响,保证基础的密实度及充满度,防止管段不均匀沉降,减小绝对沉降量,是上海外环沉管隧道基础压砂法施工中的难题。
下面对压砂法机理及压砂试验、施工工艺及流程、安全与质量控制等进行介绍,最后对管段沉降进行分析。
1 压砂法机理及压砂试验1.1 压砂法机理砂积盘的形成过程可以分为两个阶段(图1):(1)流动阶段,砂水混合物离开压砂孔后,形成的流柱喷入周围水中,随着深度的增加,流柱的直径不断扩大;(2)沉积阶段,砂水混合物接近基槽底面后,砂水混合物向四周水平散开,离压砂孔一定距离后,砂流水平速度大大降低,砂子便慢慢沉积下来,形成环形砂积盘[1,2]。
国内首次桩基沉管式施工成功案例
国内首次桩基沉管式施工成功案例摘要上海外环隧道工程采用沉管法施工,江中沉管段分为7节管段,管段为现浇钢筋混凝土结构。
文章叙述了大体积混凝土的裂缝控制技术、管段施工的关键技术及端钢壳的加工与安装。
关键词沉管隧道管段制作裂缝控制技术1、工程概况上海外环线隧道工程是上海城市外环线过黄浦江下游的越江隧道工程,设计为双向八车道,采用沉管法施工。
江中沉管段长736m,分为7节管段,长度为100"108m不等。
沉管管段为现浇钢筋混凝土结构,管段横截面宽43.00m,高9.55m(在风机壁龛处为10.15m),为3孔2管廊形式,管段断面形状及尺寸如图1所示。
其中,底板厚1.50m,顶板厚1.45m,外侧墙厚1.0m,中隔墙厚0.55m,横截面积约400m2,为亚洲第一,世界第三。
图1:江中沉管段标准横断面图沉管管段是在位于隧道轴线两侧的预先开挖完成的两个干坞A坞和B坞内进行施工的。
其中A坞内制作E7(108m),E6(108m)管段,共计3.4万m3混凝土,自2000年10月23日浇第一块E7-3底板混凝土开始,至2001年5月完成;B坞内制作E1(108m),E2(104m),E3(100m),E4(100m),E5(100m),其中E1,E2,E3,E4,E5为曲线管段,共计7.8万m3混凝土,自2000年11月浇第一块E2-3底板混凝土开始,至2001年7月全部完成。
由于管段断面属亚洲第一,世界第三,而且管段的质量要求非常高,因此,在管段施工中,面临了许多技术难题。
如大体积混凝土的裂缝控制,管段的几何精度控制,端钢壳的加工及安装精度控制,最终接头的张拉施工等。
承担施工的上海隧道工程股份有限公司依靠科技攻关和严格管理,在仅仅9个月的工期内成功地完成了11.3万m3混凝土的管段结构施工,工程质量达到优良级。
2、混凝土配比研究及供应2.1 混凝土配比研究管段混凝土的配比设计研究是大体积混凝土控制裂缝的关键技术之一。
上海外环沉管隧道关键施工技术概述
为减少结构埋深以及江中基槽浚挖 、回填覆盖 等工作量 ,隧道平面采用半径为 1200 m 的曲线从 深潭中心下游穿越过江 ,同时在河床断面深潭处将 隧道顶抬高出河床底 3. 61 m ,如图 1 。
外侧墙模板支靠在由水平间距为60cm的70m50mm横向方钢围檩和纵向间距为1m的700400h型钢组成的水平支承体系上型钢底脚焊接在管段外侧坞底的预埋铁板上上端与顶板上下排钢筋连接形成两侧侧墙的对拉形式而内侧墙模板则由内孔支架水平支承
业界视窗
GEOTECHNICAL ENGINEERING WORLD VOL. 6 No. 8
岩土工程界 第 6 卷 第 8 期
业界视窗
位受黄浦江水位变化控制 ,含水介质为砂质粉土及 粉细砂 ,水平向渗透性较大 ,竖向渗透性小 。
浦西 ⑦层为区域承压含水层 ,实测承压水位标 高 - 6. 35 m ; 浦 东 段 ⑤2 层 实 测 承 压 水 位 标 高 - 4. 90 m。
3 干坞施工
上海外环沉管隧道关键施工技术概述
朱家祥 陈 彬 刘千伟 白 云
在我国 ,采用沉管法修建大型水底交通隧道的 历史不长 ,工程也较少 。上海外环隧道于 1999 年 12 月 28 日动工 ,2003 年 6 月 21 日正式建成通车 。 工程建设中涉及的干坞施工 、管段制作 、基槽浚挖和 回填覆盖 、岸壁保护工程 、管段基础处理 、管段接头 和管段拖运沉放等一系列关键技术 ,直接关系到整 个工程的成败 ,其中的经验对今后大型沉管隧道的 施工也有借鉴价值 。
浦东段主要土层为 : ①2 淤泥 、②3 灰色砂质粉 土 、③1 灰色淤泥质粉质粘土 、③2 - 1灰色砂质粉土 、 ③2 - 2灰色粉砂 ;其中 , ②3 、③2 - 1 、③2 - 2层渗透性大 , 极易产生流砂现象 。
矿产
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
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。
谈建筑沉管隧道施工技术
谈建筑沉管隧道施工技术【摘要】沉管法也称预制管段沉放法，简单地说就是先在干坞中或船台上预制大型混凝土箱形构件或是混凝土和钢的组合箱形构件，并于两端用临时隔墙封闭，舾装好拖运、定位等设备，然后将这些构件浮运沉放在河床上预先浚挖好的沟槽中并联接起来，最后回填砂石并拆除隔墙形成隧道。
标签建筑；沉管；隧道；施工；技术悬浮隧道是沉管隧道的一种特殊形式，其特殊性表现在沉管管段不是埋在河底沟槽内，而是悬浮于水中，隧道用锚索锚固于一定间隔的海底锚座上，锚索另一端则通过各固定在隧道上的套环与隧道主体结构相连。
1.国内外沉管隧道现状根据国际隧协沉管与悬浮式隧道工作组到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，其中，就管段制作形式而言，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，早期的沉管隧道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，前者一般为圆形断面，后者一般为矩形断面，美国及日本大多采用钢壳沉管。
沉管技术在本世纪经历过多次革新。
1958年古巴哈瓦那建成第一座完全预应力的沉管隧道；荷兰于60年代发明了举世闻名的吉那止水带，使得水力压接法更加简洁有效，这是管段水下连接的重大革新。
在基础处理技术方面，丹麦于40年代发明出喷砂法；瑞典于60年代首先成功采用灌囊法，荷兰在70年代发明了更为先进的压砂法，这是沉埋技术中的又一项重大革新；日本在70年代推出压注混凝土法和压浆法。
此外，日本在接头抗震方面也取得不少进展，过去在地震区修建隧道时，对地震缺乏特别的预防措施，而现在设计的接头处可以有相当挠度和纵向位移，在允许范围内对沉陷和温度影响也采取了类似的措施。
近年来，随着现代科学技术的发展，激光测量仪、电子定位系统等先进设备已应用于施工中，使得沉管隧道质量更加优良，同时工期大大縮短。
沉管法施工概述
沉管法施工概述沉管埋管段法隧道，常简称为沉管隧道，该工法是把预制好的管段通过浮运沉放，并在水下对接成一整体隧道的沉管段的工法简称，沉管隧道通常由两岸上段（或人工岛）、沉管段组成，一般用于建造道路、轨道交通水下隧道。
该工法将在预制场（岸上干坞或半潜驳）中预制好的钢筋混凝土结构管段，两端用临时的封板封闭，然后向坞内灌水使管段起浮出坞，或半潜驳下潜管段起浮脱离半潜驳，分节把处于正浮力的管段浮运至隧道水中沉管段沉放位置，然后向管段内灌水至一定的负浮力，借助水面船舶组成的吊挂系统，将管段按定线要求准确沉放于预先挖好并经过处理的水下沟槽内或经过处理的河（海）床面上，管段之间、管段与岸上段之间的接头由特制的GINA 橡胶止水带，通过水压接原理形成初始密封，拆除临时封板，进行各接头最终处理，使各管段联成一整体隧道的沉管段。
沉管隧道纵断面根据规划航道通行限定的水深、水道排洪纳潮的要求结合河（海）床标高可按全埋式、半埋式或直接放置经过处理的河（海）床的方式进行设计。
相对其他工法修建的水下隧道，其埋深是最浅的。
●沉管隧道施工方案沉管隧道的施工方法根据干坞类型的不同、沉管基础形式的不同而不同。
在选择确定沉管施工方法的时候要根据沉管隧道的长度、规模、既有设备、隧址周边环境等综合因素考虑，选择最经济使用的施工方法。
一般说来，距离较长的海底隧道多采用碎石基础+固定干坞；距离较短的过河隧道多采用灌砂基础+移动干坞、灌砂基础+移地干坞或灌砂基础+轴线干坞。
⑴碎石基础+固定干坞的施工方法首先根据隧止周边环境，选择一地质条件好、拆迁少、岛四周水深大、离隧道近的地方修建固定干坞，干坞修建的同时开始水下基槽的开挖，水下基槽开挖可根据地址情况及工期要求采用抓斗、耙吸式挖泥船、绞吸式挖泥船开挖，当采用挖泥船挖不动时，可采用水下爆破的方法开挖；干坞修建完成后开始管段制作，一般说来对于这样的长隧道需要多批次制作管段，管段制作完成一批次后，放水将管段浮在水面上，然后打开坞门，将管段浮运至临时存放区（部分管段可直接浮运至隧址沉放），基槽开挖一般是先粗挖再精挖，在管段满足沉放要求的前提下，开挖一段，马上进行碎石铺设，并及时进行管段的沉放对接施工。
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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1 工程规模
上海城市外环线是上海市“三环 、十射”快速道 路系统的重要一环 。越江沉管工程是外环线北环中 连接浦东 、浦西的一个重要节点 ,是外环线的咽喉工 程。
上海外环越江沉管隧道工程位于距吴淞口约 2 km的吴淞公园附近 ,工程西起浦西同泰北路西
侧 ,东至浦东三岔港 ,为双向八车道公路沉管隧道 。 越江地点江面宽度为 780 m ,工程全长 2882. 8 m , 包括江中沉管段 736 m (2 节 100 m 、1 节 104 m 和 4 节 108 m ,并内含一段长为 2. 5 m 的最终接头) 、浦 西暗埋段 457 m 、浦西引道段 282. 7 m 、浦东暗埋段 177 m 、浦东引道段 207. 3 m 、接线道路 1022. 8 m 。 浦东设有隧道管理中心大楼 ; 浦西设有风塔 1 座 。 全线设 2 座降压变电所 、2 座雨水泵房 、2 座消防泵 房 、2 座江中泵房 。
浦东段主要土层为 : ①2 淤泥 、②3 灰色砂质粉 土 、③1 灰色淤泥质粉质粘土 、③2 - 1灰色砂质粉土 、 ③2 - 2灰色粉砂 ;其中 , ②3 、③2 - 1 、③2 - 2层渗透性大 , 极易产生流砂现象 。
场区为多层孔隙含水层结构 。场地浅部地下水
2
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每列冷却管为独立的冷却系统 。每个系统的冷 却水流量和进水温度根据混凝土水化热历时曲线和 环境温度进行调节 ,以防止混凝土温度过度降低而 使冷却管周混凝土冻裂 。当测点的混凝土温度回落 2～4 ℃时 ,及时停止混凝土冷却 。每小节管节制作
坡为 1∶4) ,中设 3 级 1. 5 m 宽平台 。边坡采用混凝 土护坡方式 ,并设置纵横向钢筋混凝土梗格 。
干坞土方施工时分 4 个工作面同时进行 ,每个 工作面配 1 台 1. 4 m3 挖掘机 、1 台长臂挖掘机和 1 ～2 台 0. 4 m3 挖掘机 。开挖施工设三级临时施工 平台 ,临时边坡控制在 1∶3 左右 。
表 1 每立方混凝土配合比 (单位 :kg ,混凝土等级 :C35P10)
525 # P. O. 水泥 水 砂 石子
粉煤灰
296
185 739 10 管底换填基础结构
(2) 坞底换填基础施工 :坞底基础换填施工分区 分块进行 。坞底最后 30 cm 土体采用人工修挖 ,避 免挖土机械扰动坞底土体 ,影响坞底基础承载力 ;块 石抛填后采用压路机充分碾压 ,使块石挤入土体 ,以 达到相当密实度 ;盲沟管排设保持畅通 ,并与坞底中 部及周边的排水管沟连通 ,以确保基底地下水及时 排除 ;上部 42 cm 厚起浮层选用颗粒级配均匀的材 料 ,以保证起浮效果 ,施工时采用压路机分层碾压密 实 ,并严格平整 ,以达到良好的管段制作基础标准 。
图 3 干坞平面图
3. 1 干坞基坑的边坡稳定 (1) 干坞加固 :为提高干坞边坡的稳定性 ,达到
基坑隔水的目的 ,在干坞东 、南 、北三侧坡顶处设置 2 排 <700 mm 深层搅拌桩 ,西侧临江处设 4 排搅拌 桩 。搅拌桩深至 - 16. 0 m ,穿过透水层至粘土层作 为封闭隔水帷幕 。搅拌桩的水泥掺入量为 13 % ,浆 液水灰比不大于 0. 5 ,并掺入 1 %～3 %的早强剂 。
4 管段制作
江中段的混凝土管段采用本体防水结构 ,管段 制作时的裂缝控制和干舷控制是管段制作的关键 。
4. 1 管段混凝土结构裂缝控制 (1) 混凝土的配合比设计和生产 :混凝土配合比
4
为了达到混凝土配合比的设计要求和性能 ,首 先对原材料的供应和计量进行严格控制 ;其次根据 夏季施工的环境温度 ,搭设原材料凉棚 ;再是通过外 加剂中缓凝组份的调节来控制混凝土配合比在不同 季节条件下的施工性能 。
由于工程区段河床断面深潭位置紧逼浦西侧凹 岸 ,所以隧道江中段最低点偏向西侧 ,江中线路设 1 个变坡点 ,竖曲线半径为 3000 m 。
为减少结构埋深以及江中基槽浚挖 、回填覆盖 等工作量 ,隧道平面采用半径为 1200 m 的曲线从 深潭中心下游穿越过江 ,同时在河床断面深潭处将 隧道顶抬高出河床底 3. 61 m ,如图 1 。
图 1 隧道纵剖面图
管段断面宽 43 m 、高 9. 55 m (风机壁龛处高为 10. 15 m) ,为 3 孔 2 管廊 8 车道形式 ,结构底板厚 1. 5 m ,顶板厚 1. 45 m ,外侧墙厚 1 m ,内隔墙厚 0. 55 m (图 2) 。
图 2 管段横断面图
2 工程地质和水文条件
根据现场试验所得参数进行的三维有限元分 析 ,采用换填基础可满足管段制作时差异沉降不大 于 20 mm 的要求 。
3
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业界视窗
GEOTECHNICAL ENGINEERING WORLD VOL. 6 No. 8
为了保证临江侧搅拌桩结构的整体性 ,内外两 排桩施工时纵向不允许出现施工冷缝 。同时 ,搅拌 桩施工完成后 ,在其上构筑钢筋混凝土挡墙结构 ,以 满足防汛要求 ,并在内侧加宽作为坞顶施工便道 。
(2) 干坞开挖及边坡处理 :根据分析计算结果 , 干坞分四级放坡 ,综合坡度为 1∶3. 5 (迎江侧综合边
岩土工程界 第 6 卷 第 8 期
业界视窗
位受黄浦江水位变化控制 ,含水介质为砂质粉土及 粉细砂 ,水平向渗透性较大 ,竖向渗透性小 。
浦西 ⑦层为区域承压含水层 ,实测承压水位标 高 - 6. 35 m ; 浦 东 段 ⑤2 层 实 测 承 压 水 位 标 高 - 4. 90 m。
3 干坞施工
的设计中应用了掺加粉煤灰和外加剂的“双掺”技 术 ,以减少水泥用量 ,降低水化热 ,提高混凝土工作 性和抗渗性 ,并可补偿收缩 ,从而最终达到减少裂缝 产生 、提高混凝土抗裂和抗渗性的目的 。通过对多 组配合比的混凝土强度 、抗渗 、重度 、施工性能 ,以及 绝热温升等指标的测定比较 ,选择了如表 1 的管段 混凝土配合比 。
(3) 坞底排水 :坞底排水系统分为地下排水系统 和坞底明排水系统 。地下排水系统采用 <100 PVC 打孔排水管 ,排水管横向间隔布置于管底换填基础 中的倒滤层中 ,双向坡度为 3 ‰,并与纵向排水明沟 相接 ,以将坞底地下水收集后排入排水明沟 ,最后流 入集水井里 。坞底明排水系统由顺管段方向的明沟 和周边边沟以及设于干坞转角处的集水井组成 。主 要用来汇集和排除边坡和坞底的水 。
3. 2 干坞坞底处理
(1) 坞底处理方法 :为了避免管段制作因干坞地 基变形产生裂缝 ,干坞施工时对干坞的坞底基础作 了换填处理 ,换填厚度为 1. 0 m 。由于坞底基础不 但要满足承载变形要求 ,而且要能消除管段起浮时 的吸附力 ,因此管段下换填基础的上层为 42 cm 的 碎石起浮层 。管底换填基础设计如图 4 所示 。
(3) 支模体系优化 :为了减少混凝土结构的渗水 路径 ,在模板设计中取消了外侧墙模板的对拉螺栓 , 而改为采用具有大刚度的侧墙靠模系统 ,且模板采 用具有低热传导的竹夹板 。
(4) 混凝土冷却措施 :管段结构采用的混凝土的 绝热温升较高 ,如不采取降温措施 ,墙体的内外温差 可能超过 40 ℃,裂缝比较容易产生 ,所以必须采取 冷却措施 。根据理论计算 ,底板和顶板的温度应力 远小于同期混凝土的抗拉强度 ,所以冷却管的布置 范围仅为外侧墙内 。冷却管双排布置 , 排间距为 500 mm 。底层冷却管布置在底板与侧墙的施工缝 以上 200 mm 处 ,共布置 2 列 20 根冷却管 (图 5) 。
边坡土体的水由 3 m 间隔设置的 <100 泄水孔 排出 ,并流入坡面上的截水沟 。
边坡坡面每级平台上设横向截水沟 ,与顺坡向 排水沟构成坡面排水系统 ,可及时将坡面汇集的和 泄水孔流出的水引排到坞底排水系统中 ,确保边坡 的安全 。
(3) 井点降水 :由于干坞基坑开挖面积大 ,深度 大 ,且又处透水地层中 ,所以除在周边设置隔水帷幕 外 ,还在边坡和坞底设置了降水井点 ,以保证开挖和 使用期间的工程安全 。
分级边坡在标高 + 3. 4 m 、- 0. 4 m 、- 3. 9 m 处 布置轻型降水系统 ,井点管长 7. 2 m ,井点间距 1. 2 ～2. 4 m 。坞底采用深井真空泵降水 ,井深 16 m ,有 效降水面积 400 m2 ,降水深度至基坑下 1 m 。
(4) 坡脚处理 :边坡坡脚处采用浆砌块石结构 , 由人工分段开挖砌筑 。为避免坡脚处开挖过深 ,将 坞底周边的排水沟设于距坡脚 3. 0 m 处 。施工时 分段从坡脚处按 1∶2 的坡度放坡开挖 ,并立模浇筑排 水边沟 。
工程浦西段主要地层为 : ①1 填土 、②1 褐黄色
粉质粘土 、②2 灰黄色粉质粘土 、③2 灰色砂质粉土 、 ③3 灰色淤泥质粉质粘土 、④灰色淤泥质粘土 、⑤灰 色粘土 、⑥2 草黄色粉质粘土 、⑦1 灰色砂质粉土 ;其 中 , ③2 层易产生流砂 ; ④层含水量高 、孔隙比大 、强 度低 。
江中段主要土层为 : ③2 - 2灰色粉砂 、⑥草黄色 粉质粘土 、⑦1 灰色砂质粉土 ; 除 ④灰色淤泥质粘 土 、⑤1 灰色黏土层含水量高 、孔隙比大 、强度低外 , 其余土层为低含水量 、孔隙比小 ,强度高 。