第八章 沉管法隧道施工

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。

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。

沉管法施工沉管埋管段法隧道，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。

一、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。

1、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。

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。

沉管法施工的流程如下：1. 在隧址附近修建的临时干坞内预制管段，用临时隔墙封闭后浮运到隧址规定位置。

此时，已于隧址处预先挖好水底基槽。

2. 待管段定位后，灌水压载下沉到设计位置，将此管段与相邻管段水下连接，经基础处理并回填覆土后成为水底隧道。

3. 沉管隧道的施工方法：a. 沉管隧道的施工方法主要包括管段预制、管段浮运、管段沉放、管段接头、管段回填等步骤。

b. 管段预制是在专门的干坞中完成的，首先需要挖去坞中的一部分水，然后铺设底模板，形成一条临时的船坞渠道。

在底模板上铺设钢筋、浇注混凝土，然后进行养护。

c. 管段浮运是指将预制好的管段从干坞中浮出，通过拖轮和驳船进行运输，到达隧址位置。

d. 管段沉放是整个施工过程中的关键步骤，需要在水底基槽中进行。

首先需要将管段精确地定位在预定位置，然后通过灌水压载使管段下沉到设计深度。

e. 管段接头是沉管隧道施工中的重要环节，需要在水下完成。

这个过程需要在特定的工艺船上完成，将两个管段的端部精确地对齐，然后通过特定的连接方式进行连接。

f. 管段回填是在管段连接完成之后进行的，需要在管段周围进行水下回填，以形成隧道的基础。

这个过程也需要特定的设备和技术来完成。

4. 沉管隧道的优点：a. 沉管隧道的最大优点是能够充分利用地下空间，从而避免对地面环境的破坏和干扰。

b. 沉管隧道的另一个优点是它的结构强度高，能够承受较大的荷载和压力，因此适合于长距离、大跨度的隧道建设。

c. 沉管隧道的施工周期较短，因为它的施工可以在干坞中同时进行多个管段的预制，从而大大缩短了施工周期。

5. 沉管隧道的缺点：a. 沉管隧道的施工难度较大，需要高度专业的技术人员和设备支持。

b. 沉管隧道的造价较高，因为需要大量的人力和物力投入，同时还需要考虑水文环境的影响。