沉管法隧道施工

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。

一、定义沉管法是在水底建筑隧道的一种施工方法。

沉管隧道就是将若干个预制段分别浮运到海面（河面）现场，并一个接一个地沉放安装在已疏浚好的基槽内，以此方法修建的水下隧道。

二、适用条件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。

三、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。

２）几何尺寸控制。

几何尺寸误差将引起浮运时管段的干舷及重心变化，进而增加浮运沉放的施工风险。

特别是钢端壳的误差，会增加管段对接难度和质量、影响接头防水效果，甚至影响隧道整条线路。

因此，几何尺寸误差控制是管段预制施工技术的难点、重点之一。

管段几何尺寸控制措施主要包括精确测量控制、模板体系控制、钢端壳控制，钢端壳采用二次安装消除安装误差。

３）结构裂缝预防。

管段混凝土裂缝的控制是沉管隧道施工成败的关键之一，也是保证隧道稳定运行的决定性因素，因此需要在所有施工环节对缝控制予以充分考虑。

４）结构裂缝处理虽然采取了一系列防裂措施，但管段裂缝是不可能避免的。

出现裂缝后，应采取补救措施。

首先对裂缝观察描述认定，依据其性质选用合理的方案补救。

第一类为表面裂缝，可采用表面封堵方案处理；第二类为贯穿性裂缝，可采取化学灌浆方案处理。

四、管段沉放管段沉放: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。

五、管段的水下连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。

地下工程沉管法施工8.1 沉管隧道简介8.1.1 施工工艺流程在江、河、海等基床上用沉管法修建的隧道称为沉管隧道或水下隧道。

所谓沉管法，即按照隧道的设计形状和尺寸，先在隧址以外建造的临时干坞中或船台上预制隧道管段，并在两端用临时隔墙封闭，然后舾装好拖运、定位、沉放等设备，将其拖运至隧址位置，沉放到江河中预先浚挖好的沟槽中，并在水下连接起来，最后充填基础和回填砂石将管段埋入原河床中。

沉管法施工的工艺流程如图8.1所示，其中管段制作、基槽浚挖、管段的沉放与水下连接、管段基础处理、回填覆盖是施工的主体。

图8.1 沉管法工艺流程8.1.2 隧道基本结构1）沉管隧道的横断面结构水下沉管隧道的整体结构是由管段基槽、基础、管段、覆盖层等部分组成，整体坐落于水底，如图8.2所示。

图8.2 沉管隧道的横断面图（台湾高雄）沉管隧道管段断面结构形式，按制作材料主要分为钢壳混凝土管段和钢筋混凝土管段两种；按断面形状可分为圆形、矩形和混合形；按断面布局可分为单孔式和多孔组合式，如图8.3所示。

图8.3 沉管隧道断面结构形式（1）钢壳混凝土管段钢壳混凝土管段是钢壳与混凝土的组合结构。

钢壳有单层和双层两种。

单层钢壳管段的外层为钢板，内层为钢筋混凝土环；双层钢壳管段的内层为圆形钢壳，外层为多边形钢壳，内外层之间浇筑混凝土。

钢壳管段一般用于双车道隧道，若需设4车道，则可采用双筒双圆形组合式断面。

钢壳管段的优点有：外轮廓断面为圆形或接近圆形，在外荷载作用下所产生的弯矩较小，因此在水深较大时比较经济；管段的底宽较小，基础处理的难度不大；钢壳可在造船厂的船台上制作，充分利用船厂设备，工期较短。

钢壳管段的缺点有：圆形断面的空间利用率低，耗钢量大，造价较高；钢壳的防腐蚀、钢壳与混凝土组合结构受力等问题不易得到较好解决，且施工工序复杂。

（2）钢筋混凝土管段钢筋混凝土管段的横断面多为矩形，可同时容纳2～8个车道，有的还设置有维修、避险、排水设施等的专用管廊。

公路隧道施工沉管法盾构法介绍公路隧道的施工方法有很多种，其中比较常见的有沉管法和盾构法。

下面将分别介绍这两种施工方法。

一、公路隧道施工沉管法介绍：沉管法是一种常用的公路隧道施工方法，主要应用于水下或有水的地质条件下。

该方法的施工步骤如下：1.剖开工作面：首先，在水面上建立一个工作平台，然后将施工区域剖开，形成一个混凝土施工坑。

2.打入沉管：然后，在施工坑中修建一个临时基坑，用于安装沉管。

沉管一般是预制的柱状混凝土结构，会通过吊装设备逐个打入到基坑中，直至达到设计位置。

3.固定沉管：一旦沉管安置妥当，泵送混凝土至沉管和基坑之间的空隙中，以用于加固和固定沉管。

4.施工坑回填：沉管固定后，将施工坑中的背填土重新回填，并进行打压和加固，以确保施工坑的稳定性。

5.施工坑整平和回复水流：最后，对施工区域进行整平并恢复水流，使得施工区域重新与周围环境融为一体。

沉管法适用于较小规模的隧道，施工周期短且不受地质条件的限制，能够在水下施工，减少地面对交通的干扰。

但是沉管法施工成本较高，需要特殊的设备和工程技术。

二、公路隧道施工盾构法介绍：盾构法是一种常用的公路隧道施工方法，主要适用于地下较浅，土质较好的地层。

该方法的施工步骤如下：1.洞口暗挖：首先，在隧道起点位置挖掘一个洞口，以便盾构机的进出。

2.安装盾构机：然后，在洞口安装盾构机，盾构机是一个大型的钢铁筒体，内部有刀盘和装土螺旋机构，能够逐步挖掘和转运土层。

3.盾构推进：一旦盾构机安装妥当，就开始启动盾构机，盾构机会逐步推进，并同时挖掘和装运土层。

4.隧道衬砌：盾构机在推进过程中，需要同时进行隧道衬砌工作，即在挖掘的土层后方衬砌预制的混凝土环片，以保证隧道的稳定性。

5.推进和衬砌循环：盾构机在推进过程中，会不断循环进行挖掘和衬砌工作，直到达到设计位置。

6.完工和拆机：当盾构机推进到隧道终点位置后，盾构机停止工作，开始进行隧道施工的完工工作，包括清理隧道和进行最后的施工验收。