沉管隧道施工方案

沉管隧道的发展综述及琼州海峡沉管隧道方案

李兴碧 王明洋 钱七虎

（解放军理工大学工程兵工程学院，南京，210007）

摘要：本文总结了国内外沉管隧道的发展情况，并通过对沉管隧道特点的分析，针对琼州海峡的水文、地质、气象条件，提出铁路穿越琼州海峡的推荐方案—沉管隧道方案。

关键词：琼州海峡，沉管隧道，越海通道

1沉管隧道的发展

1.1国内外越海隧道工程建设和研究现状

世界上由于海峡存在，陆地被分割，在不同条件下形成两个区域，并造成交通障碍及文化差异。连接海峡两岸主要有三种方式：轮渡、修建桥梁和修建隧道。轮渡受气象条件的影响较大，并且不能直接连通，造成人员物资转运十分麻烦。修建桥梁往往受跨度、水深的影响，且建成运营后也同样受气象条件的影响。而修建海峡隧道既可以穿越较大跨度直接连通海峡两岸，又可以在运营后很少手气象条件影响，能保持连续通行。

世界上已建成了许多海峡隧道,许多正在研究中。

日本关门海峡在本世纪40年代即用隧道连接，以后又建了桥梁，是世界是上最早的海峡隧道。经过艰苦努力，日本于1988年建成了青函隧道，使本州——北海道之间实现了铁路运输。

英法海峡隧道从拿破仑时代（1800年）以来就曾两次开挖，但都停了下来。1993年隧道全部贯通，投入运营。

1996年，丹麦大海峡隧道竣工，它把丹麦和欧洲本上连接起来，实现把瑞典和德国连成一体的计划，从而使欧洲范围内几乎都能陆路相通。

直布罗陀海峡通道从七十年代开始调查，西班牙及摩洛哥交换了协议，分别设立勘察机构，依靠自身力量和日本、英、法等协作进行勘察设计。最初有桥梁及隧道两个方案，原定1990年内确立其中一个，由于种种原因而未能如愿。海峡水深300 m（从摩洛哥的丹吉尔向北的海上距离约28km，桥梁方案在技术上十分困难，还有政治因素。现在方案初步确定为桥梁和隧道的组合方案，即在航道下用隧道，其余部分架浮桥通过。这个海峡通道和仅是两个国家间的英法海峡通道相比，它将连接欧亚及非州两片大陆，而具有划时代的意义。

沉管施工方案

1. 引言

沉管施工是一种常用的海底隧道建设方法，适用于海洋、湖泊等水域环境中的隧道施工。本文档旨在介绍沉管施工的方案及相关考虑因素，以帮助施工方顺利进行施工。

2. 施工方案概述

沉管施工是通过将预制的沉管下沉至水底，将沉管与作业区域相连接，并进行补填等工作来完成隧道建设的一种方法。具体施工方案包括以下几个主要步骤：

2.1 设计和准备

在施工前，需要进行设计和准备工作。首先，根据隧道设计要求，确定施工的沉管数量和尺寸。然后，进行沉管的制造，并对沉管进行维护和检查，确保其质量符合要求。同时，还需准备施工所需的设备、材料和人力资源。 2.2 水下沉管

沉管施工的关键步骤是将预制的沉管下沉至水底。通常采用浮船作业的方式，将沉管浮运至施工地点，并确保沉管的准确定位。然后，采用逐节下沉或整体下沉的方法，将沉管逐渐降至水底，直至沉入到设计位置。整个过程需要精确的测量和控制，以确保沉管的平稳下沉。

2.3 连接和固定

下沉后，需要将沉管与作业区域相连接，并进行固定工作。连接可采用螺栓连接、焊接或其他方式，根据具体情况选择最适合的方法。固定工作包括将沉管与水底土壤之间进行补填，增加沉管的稳定性和密封性。

2.4 泵沙和封堵

连接和固定完成后，需要进行泵沙和封堵工作。泵沙是将沙水注入到沉管和水底之间的空隙中，以增加沉管的稳定性。封堵是在沉管的两端进行堵塞，防止水流进入隧道内部。这些工作可以采用人工或机械设备进行，以确保施工质量和效率。 2.5 检测和验收

施工完工后，需要进行检测和验收工作。通过各种检测手段，对沉管的连接、固定、泵沙和封堵等工作进行检查，以确保施工质量符合要求。验收合格后，方可正式交付使用。

3. 施工安全与环保考虑

在沉管施工过程中，施工方需要密切关注安全和环保问题，并采取相应的措施来保护工作人员和环境。以下是一些常见的施工安全和环保考虑因素：

• 施工现场的安全管理，包括施工人员的安全培训、安全设施的设置和施工过程中的安全操作等。

沉管隧道工程施工监理的重点与难点

龚定演

生物岛～大学城隧道土建工程是连接仑头～生物岛～大学城隧道交通土建工程的二期工程，起点为生物岛，与仑头～生物岛隧道连接，终点止于大学城26号路与中环路交叉处，中间穿越生物岛与大学城之间的官洲河。生物岛～大学城隧道全长1338.587米，其中：水中沉管隧道长214米。

水中段沉管隧道施工采用固定轴线干坞法，在干坞内完成管节预制（管节分为E196m、E2114m、E34m三节），分E1、E2+E3二次浮运出坞，按由南端岸上段向北端依次沉放，在水下采用水力压接法完成E2+E3与E1的对接（E2与E3在干坞内完成对接）。本工程的特点是：工程量大（土方开挖60万方，造价人才网水下基槽土石方17.5万方，结构混凝土方量共40590方、钢筋用量6412吨，边坡支护锚杆97080根，围护桩110根，连续墙47槽段.）、工程范畴大、技术面广、涉及工法多、工序转换频繁（分为水中段、接口段和岸上段）、管节预制精度要求高（几何尺寸误差会影响管节浮运沉放、隧道安装位置、对接质量及接头水密性）、混凝土抗渗、抗裂、配比要求高（大面积混凝土温度裂缝控制难度大，干舷高度有严格要求，混凝土配比控制很关键）、工程防水施工要求高（各项技术细节的处理极为重要，管节结构防水为一级防水、工程监理岸上段为二级防水，一级防水设计要求不能出现渗漏——滴水不漏）、钢构件预埋件多且安装精度非常高、管节的浮运、沉放、对接、基底处理及最终接头施工工艺复杂，姿态测量定位难度大、管底处理填充难度大（为确保填充均匀、密实、管节运营期间不发生不均匀沉降，施工过程有大量的水下、水上作业，施工难度大）。

根据生物岛～大学城隧道土建工程施工情况，监理部总结沉管隧道施工监理的重点与难点主要包括以下几个方面：

一、沉管隧道工程施工监理的重点

1、干坞支围护结构的安全稳定与基坑变形的监控。干坞深度平均为14米，坞口最深达22.826米且支围护结构形式多、止水抗渗要求高，干坞距官洲河仅15米，干坞深度范围均为遇水易崩解、裂隙发育较好且地下水丰富的<6>、<7>全风化岩和强风化岩地层。因此，干坞支围护结构的施工质量控制或支围护结构的安全稳定性与干坞基坑变形的监控是监理工作的重点。

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。因管段宽度大而创造了喷砂作垫层的基础处理方法。在欧洲由于向多车道断面发展，都采用这种矩形的钢筋混凝土管段，为第二代沉管隧道奠定了基础。