隧道沉管干坞施工工艺(隧道 工艺标准系列之二十五)

沉管隧道干坞施工技术章仁财李侃一、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7节管段，其长度为100～108m不等。

干坞是沉管工程中的一项临时工程，作为沉管管段的预制场地。

根据工程的总体施工流程和现场的场地条件，位于浦东新堤的东面设2个干坞，分列隧道轴线南北两侧，可同时制作7节管段。

其中A干坞占地约4.9万m2，位于隧道南侧，一次制作E7、E6两节管段;B 干坞占地约8.1万m2，位于隧道北侧，一次制作E1、E2、E3、E4、E5五节管段，如图1。

图l 干坞示意图干坞场区(除新老大堤之间的空置场地外)为大片农田，场地地面标高(吴淞高程)平均为+4.5m左右，干坞坞底标高为-7.40m。

在干坞边坡上设有入坞坡道，边坡采用钢筋混凝土格梗护坡方式。

为了保证干坞的坞底排水要求，坞底纵向设有排水明沟，横向设排水盲沟，并连通至周边的排水沟，汇集至坞底的集水井。

干坞坡面排水由平台上截水沟通过顺坡面的排水沟流人坞底边沟，最后汇集至坞底集水井中。

为满足管段制作时的承载力和变形要求，干坞基底1.0m厚土层将作地基处理，故干坞的基坑开挖深度为13.1m,局部将达13.9m。

基坑边坡采用四级边坡，中间设三级1.5m宽平台，综合边坡1：3.5(在新大堤侧局部综合边坡设计为1：4左右)。

为保证干坞基坑和坞口的稳定，采用深层搅拌桩作为隔水帐幕。

二、工程水文地质按照工程地质勘察报告，工程场区位于现代长江三角洲前缘，70m深度以浅为第四纪松散堆积物，成因类型较为复杂，粘性土、粉性土在垂直方向上相向分布。

在干坞开挖范围内主要有人工填土、①2淤泥、②3灰色砂质粉土、③l灰色淤泥质粉质粘土、③2-1灰色砂质粉土、③2-2灰色粉砂；坞底地基为③2-2灰色粉砂层，渗透性大，极易产生流砂现象；坞底下卧土层为④灰色淤泥质粘土层，届流塑、高压缩性土。

场地地下水属微承压水，地下水一般距地表0.5m。

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。

28管段浮运与沉放施工工艺28.1 总则28.1.1适用范围本标准适用于采用沉管法施工的水下公路隧道工程。

28.1.2编制参考标准、规范28.1.2.1地下铁道工程施工及验收规范(GB 50299-1999)。

28.1.2.2公路隧道施工技术规范(JTJ042－94)。

28.1.2.3公路工程质量检验评定标准(第一册土建工程)(JTGF80/1-2004)28.1.2.4陈韶章. 沉管隧道设计与施工，科学出版社，2002年。

28.1.2.5铁道部西南科研所. 世界沉管隧道技术，1997年。

28.2 术语28.2.1 起重船吊沉法采用起重船提着管节顶板预埋的吊环沉放管节的方法（见图28.5.2.2-1）。

28.2.2浮箱吊沉法在管节顶板上方安装浮箱和卷扬机，直接将管节吊起和沉放的方法（见图28.5.2.2-2）。

28.2.3 自升式平台吊沉法(简称SEP法)采用船体作业平台吊沉管节的方法，这种作业平台的4根柱脚可通过液压千斤顶自由升降(见图28.5.2.2-3)。

28.2.4 船组杠吊法采用两副“杠棒”担在两组船体上组成的船组，完成管节吊沉作业的方法。

所谓“杠棒”即钢珩架梁或钢板梁(见图28.5.2.2-4)。

28.3施工准备28.3.1 技术准备28.3.1.1为保证管节浮运与沉放的顺利进行，施工前应收集气象、水文等基础资料，其中包括：（1）管节沉放期间的天气预报。

天气、风向、风力、温度、风速、相对湿度等。

（2）水文资料。

历史最高与最低水位，百年一遇洪水推算水位，最高与最低潮位。

（3）流速。

涨急与落急最大、最小断面流速，涨急与落急平均断面流速。

（4）涨急平均流向。

（5）江(河、海)水重度。

（6）绘制典型日水位过程线。

28.3.1.2制定管节浮运与沉放方法与实施计划。

28.3.1.3进行管节浮运与沉放过程的力学验算。

28.3.1.4进行管节沉放地段的沟槽开挖与清淤工作。

28.3.1.5准备浮运与沉放机具与设备。

固定干坞沉管预制施工工艺技术的探讨本文结合沉管隧道工程实例，介绍沉管隧道其分项工程管段预制的施工技术，以及施工过程中对预制质量的控制。

管段预制是沉管隧道施工的主要环节，对其施工技术、预制质量的要求较高。

管段预制结构的尺寸、预埋件安装精度、混凝土容重及干舷值控制直接关系到管节浮运、沉放。

管段预制混凝土应满足不渗、不裂、不漏的设计要求，并保证其耐久性及使用寿命的设计要求。

因此，在管段预制施工过程中施工技术对质量的控制及保证尤为重要。

标签：干坞沉管1.前言沉管隧道干坞可分为固定干坞和移动干坞，固定干坞又可分为异地干坞和轴线干坞。

其中，轴线干坞就是在河岸的一侧先修建基坑用作制造沉管管段的场地（干坞），该基坑位于隧道轴线上，管段浮运出坞后施工二次开挖围堰（简称二次围堰），再对基坑进行二次开挖并施工隧道主体结构，国内沉管隧道大多采用轴线干坞法修建。

与常规基坑施工不同，轴线干坞基坑除基坑正常开挖施工外还要经历灌水加载、排水卸载以及二次开挖3个阶段，在这3个施工阶段内，每个阶段时间很短，但基坑内水位变化很大，必然对坑外水位带来比较大的影响，进而影响到干坞基坑的稳定。

目前国内尚未有人对这3个阶段坑外地下水变化规律进行研究，本文采用现场测试的手段，详细测试、分析、归纳总结了3个施工阶段内坑内外水位变化规律，对今后类似工程有一定参考意义。

2.工程介绍本沉管隧道工程设计全长1338.587m，隧道段长810m，其中沉管长214m，两端明挖暗埋段长596m，其两侧引道长为528.587m，其中过江沉管段长214m。

隧道净宽度23m，双向4车道，隧道净宽2m×9.5m，中间有廊道宽1.4m，隧道净高5.45m，工程总投资约5亿元。

水中沉管管段采用矩形框架断面结构，其标准为宽度为21.2m，净高为5.45m，外部结构23m宽，8.7m高，图1为沉管断面结构。

3.工程难点及措施作为一种先进的水下隧道修建法的沉管法，目前世界已有100座沉管隧道运用了这种方法，施工工艺及技术也相当成熟。

26管段制作工艺26.1总则26.1.1适用范围本标准适用于采用钢筋混凝土管节的沉管隧道。

26.1.2编制参考标准及规范26.1.2.1 公路工程技术标准(JTJ001－97)。

26.1.2.2公路隧道勘测规程(JTJ063－85)。

26.1.2.3 公路工程质量检验评定标准(第一册土建工程)(JTGF80/1-2004)。

26.1.2.4沉管隧道设计与施工.陈韶章主编.科学出版社.2002年26.1.2.5世界沉管隧道技术.铁道部西南科研所.1997年26.2术语26.2.1 端封门端封门属于施工过程的临时设施，其功能是使管节成为密封的箱体，从而能浮在水中，或灌水后沉放至基槽内。

26.2.2 压载水箱压载水箱是安装在管节内的施工用临时设施。

管节预制好后，根据计算往压载水箱内注入适度水量，使管节起浮时保持纵向、横向平衡，并调节干舷高度。

管节浮运至沉放位置，注入足够水量，使管节顺利沉放、定位、对接。

对接完成后，再注入适度水量，使管节保持有一定的抗浮力，以确保施工过程的安全。

26.3施工准备26.3.1技术准备26.3.1.1 混凝土生产线布置。

混凝土生产线包括：水泥和粉煤灰储罐、粗细骨料堆栈和水洗筛分楼、混凝土拌和楼以及混凝土输送泵等。

根据施工组织要求确定混凝土生产线的生产能力和主要材料的储备量，包括砂、石、水泥、粉煤灰等。

26.3.1.2钢筋制作生产线布置钢筋加工能力应满足管节制作的需要。

钢筋原材料、制作区、半成品及成品堆放区的相互关系要合理，形成流水线，避免重复搬运。

26.3.1.3 模板制作生产线的布置管节预制的模板系统应以钢模台车为主，钢模台车在场外制作、现场安装。

如需模板，则要设置木工车间。

木工车间应包含原材料仓库及半成品堆放场的用地面积。

26.3.1.4 金工车间布置管节预制时所要的金属结构较多，可能包括端钢壳、钢底板、压载水箱、端封门、拉合装置、定位装置、系泊设施及各类预埋件等。

应根据生产要求，确定金工车间的加工能力，金工车间应包括原材料、半成品及边角料堆放场的用地面积。

30 沉管基础处理与覆土回填施工工艺30.1总则30.1.1适用范围本标准适用于采用沉管法施工的水下公路隧道工程。

30.1.2编制参考标准、规范30.1.2.1地下铁道工程施工及验收规范(GB 50299-1999)。

30.1.2.2公路隧道施工技术规范(JTJ042－94)。

30.1.2.3公路工程质量检验评定标准(第一册土建工程)(JTGF80/1-2004)30.1.2.4陈韶章. 沉管隧道设计与施工，科学出版社，2002年。

30.1.2.5铁道部西南科研所. 世界沉管隧道技术，1997年。

30.2 术语30.2.1 先铺法先铺法是在管节沉放前用专用的刮铺船上的刮板在基槽底刮平铺垫材料(如粗砂或碎石或砂砾石)作为管节基础(见图30.5.2.1)。

先铺法基本上只有刮铺法一种30.2.1后填法先将管节沉埋在预置在沟槽底上的临时支座上，随后再进行充填垫实。

30.3施工准备30.3.1技术准备30.3.1.1根据技术要求选定基础处理与回填方法，制定实施计划。

30.3.1.2准备基础处理与回填机具与设备。

30.3.1.3准备基础处理与回填的各种工程材料。

30.3.1.4制定航道管制计划，与港务、港监等部门商定航道管理有关事项，并通知有关部门。

30.3.1.5准备和设置施工质量监视仪器和设施。

30.3.2 材料准备30.3.2.1先铺法(刮铺法)：砂砾石、碎石、水泥膨润土混合砂浆、钢管、锚块。

30.3.2.2后填法：碎石、砂、尼龙囊袋、粘土、水泥、混合砂浆(砂浆成份视施工方法而定)等。

30.3.2.3回填：砂砾、碎石、矿渣、片石等。

30.3.3主要机具30.3.3.1先铺法(刮铺法)主要机具设备：驳船、刮铺机、车架等。

30.3.3.2后铺法主要机具设备：驳船、液压千斤顶、输料管(或喷管与吸管)、台架、压力泵等。

30.3.4作业条件30.3.4.1基础处理与回填方案和实施计划已经确定，并经业主和监理部门批准。