港珠澳大桥沉管隧道基础处理方案沉降分析

沉管隧道基础施工方案研究与改进随着城市建设的不断发展，地下交通系统的建设也变得越来越重要。

其中，沉管隧道被广泛应用于河流、湖泊和海底交通建设中。

作为一种常用的基础施工方式，沉管隧道的施工方案一直是研究和改进的热点问题。

本文将重点探讨沉管隧道基础施工方案的研究与改进。

一、沉管隧道基础施工方案的研究1.施工原理及步骤沉管隧道的基础施工方案主要包括两个关键步骤：先沉后挖和先挖后沉。

先沉后挖指的是先将预制的沉管沉入水下，在沉管内部进行泥土的挖除，然后逐渐推进沉管，直至完成隧道的建设。

先挖后沉则是先在水下挖出一个坑，再将预制的沉管逐渐推进坑中，最后再进行泥土的挖除。

对于不同的施工条件和需求，选择合适的施工方案至关重要。

2.影响因素（1）水下地质条件：沉管隧道的基础施工方案必须充分考虑水下地质条件，包括土质、地层、水位等因素。

在选择施工方案时，需要进行详细的地质勘测和水文测量，以确保施工的安全可靠性。

（2）工程要求：根据具体的工程要求，如隧道长度、承载能力、施工周期等，确定适合的施工方案。

例如，对于较长的隧道，可以采用先挖后沉的方案，以提高施工效率。

（3）环境保护：沉管隧道的施工可能对水生生物和水环境造成一定的影响。

因此，施工方案也要考虑环境保护的问题，采取相应的措施减少对环境的影响。

二、沉管隧道基础施工方案的改进1.新材料的应用随着科技的不断进步，新型材料的应用为沉管隧道的基础施工带来了新的突破。

比如，使用高强度钢材替代传统的混凝土沉管，可以减少组装时间和施工难度，提高工作效率。

此外，使用环保材料也可以减少对水环境的影响，进一步提高施工质量。

2.施工技术的改进（1）智能化施工：通过引入先进的机器人技术和自动化设备，可以大大提高施工效率和质量。

智能化施工系统可以实现对隧道设计的精确控制，减少人为因素的影响，提高施工安全性。

（2）模拟仿真技术：利用模拟仿真技术可以对施工方案进行全面的预测和分析。

通过模拟不同方案的施工过程，可以减少施工风险，提前解决问题，提高施工质量。

6月29日凌晨，被英国《卫报》誉为“现代世界七大奇迹”之一的港珠澳大桥主体桥梁宣告成功合龙。

这意味着，离港珠澳大桥最终“蛟龙出海”已为时不远。

作为连接香港、珠海和澳门的超大型跨海通道，从研究、设计、施工到最终接近完成，港珠澳大桥历经十余年的漫长的岁月。

在这过程中，中国的设计者、建设者们承担着难以想象的压力，遭遇过外国设计方案不符合实际情况、沉管沉放“三次回拖两次安装”等各种问题，也面临着新设计方案不被理解，外在因素导致需要多方沟通的局面。

最终，诸多问题被一一克服，中国的工程师们以脚踏实地、勇于创新、不断挑战自我的精神，让这一中国的“超级样板”工程，将于2017年正式向人们展示他的巍巍身姿。

在港珠澳岛隧工程项目中，应用惯例和标准组件包括：桥梁；人工岛陆域形成，软基加固，消浪结构等；沉管预制厂土木结构；沉管基槽开挖、沉管回填、沉管附属工程等约占比35%，涉及造价75亿元人民币。

需要实验及需突破界限部分是工程主要部分包括：沉管基础、沉管预制、沉管岛上段等，占比约50%。

而为应对特殊挑战部分，需要技术创新的，其中很多都是世界上第一次，比如深插钢圆筒、半刚性沉管结构、外海沉管安装系统、沉管最终接头等，占比15%，占投资30多亿元人民币。

最终，港珠澳大桥以64项创新技术，贡献予世界沉管隧道工程。

中国是沉管隧道工程的后来者，然而，“如积薪耳，后来者居上”，这背后是中国工程人员的勤奋、智慧和不屈的斗志。

滴水不漏的海底隧道2015年12月，港珠澳大桥岛隧工程有位特殊客人来访——香港土木工程署前任署长刘正光。

他曾主持设计建造了香港青马大桥、汲水门大桥和汀九大桥，这三座桥梁都被誉为世界级的大桥。

鉴于此，他荣获我国桥梁工程界的最高奖——“茅以升”奖，并在国际桥梁界享有盛名。

长期以来，这位获得英国桥梁硕士学位的第一位华人，一直对中国大陆工程界颇有微词，特别是在一些大型的国际会议上，批评大陆工程的质量，并不掩饰其观点。

在参观的前一天，他给岛隧工程总指挥林鸣打电话，询问参观隧道需不需要穿雨衣水靴。

港珠澳大桥失败的原因是因为遇到了港珠澳大桥失败的原因是原基槽基础构造方案可能出现的隧道
大面积沉降。

在海床上浅挖出沟槽，然后将预制好的隧道沉放置沟槽，再进行水下对接。

沉管隧道安置采用集数字化集成控制、数控拉合、精准声呐测控、遥感压载等为一体的无人对接沉管系统；沉管对接采用多艘大型巨轮、多种技术手段和人工水下作业方式相结合。

在水下沉管对接过程期间，设计师们提出“复合地基”方案，即保留碎石垫层设置，并将岛壁下已使用的挤密砂桩方案移至到隧道，形成“复合地基”，避免原基槽基础构造方案可能出现的隧道大面积沉降风险。

建设者们在海底铺设了2至3米的块石并夯平，将原本沉管要穿越不同特性的多种地层可能出现的沉降值控制在10厘米内，避免整条隧道发生不均匀沉降而漏水。

港珠澳大桥的相关情况：
1、港珠澳大桥海底隧道所在区域没有现成的自然岛屿，需要人工造岛。

受800万吨海床淤泥的影响，施工团队采用了“钢筒围岛”方案。

2、在陆地上预先制造120个直径22.5米、高度55米、重量达550吨的巨型圆形钢筒，通过船只将其直接固定在海床上，然后在钢筒合围的中间填土造岛。

3、这种施工方法既能避免过渡开挖淤泥，又能避免抛石沉箱在淤泥中滑动。

岛上建筑采用表面平整光滑、色泽均匀、棱角分明、无
碰损和污染的新型清水混凝土，施工时一次浇注成型，无任何外装饰，有效应对外海高风压、高盐和高湿度不利环境。

港珠澳大桥沉管隧道安装解决方法
港珠澳大桥沉管隧道的安装解决方法涉及到许多复杂的工程技术和专业知识。

首先，沉管隧道是一种特殊的地下结构，它需要在水下进行安装，因此需要考虑水下施工的特殊性。

在安装过程中，工程师们首先需要对海床进行详细的勘测和测量，以确保沉管隧道的安装位置和方向的准确性。

其次，需要选择合适的沉管材料和规格，这些材料通常是高强度的钢材或混凝土，在选择材料的同时需要考虑到海水的侵蚀和氧化等因素。

随后，需要设计和制造合适的沉管吊装设备和工具，以确保沉管在安装过程中能够精准地下沉到预定的位置。

在实际安装过程中，需要考虑到海床地质情况、海水动力学效应、气候条件等因素，以及如何保证安装过程中的安全性和稳定性。

此外，还需要考虑到沉管隧道与其他桥梁结构的衔接和配合，以确保整个大桥工程的顺利进行。

总的来说，港珠澳大桥沉管隧道的安装解决方法需要综合考虑工程技术、材料科学、海洋工程学等多个领域的知识，以确保安装过程的顺利进行和工程质量的可靠性。

沉管隧道基础处理施工探究1.引言沉管隧道需进行基础处理是因为基槽底部开挖时表面不平，基槽底表面与管节底面之间存有许多不规律空隙，这些空隙会导致地基受力不均而局部破坏，产生不均匀沉降，也会使管段结构受到较高的局部应力而开裂。

因此，在隧道中必须对基础进行特殊处理。

2.沉管隧道基础处理主要方法及适用范围沉管隧道基础处理方法大致可分为先铺法和后填法两大类。

先铺法包括：刮铺法和桩基础；后填法包括：喷砂法、灌砂法、灌囊法、压浆法、压砂法（又称砂流法）。

2.1 先铺法施工工艺2.1.1 刮铺法（1）早期刮铺法早期的沉管隧道多用刮铺法处理基础。

最初的刮平碎石基础是用一个钢板在水底下对碎石进行砂层进行扫平，其导向用钢梁、轨道和轨道系统放在浮船上，只要潮汐变化不大，水流速度低，该系统基本满足要求。

早期的刮铺法工艺作业时间长，对航道影响较大，且精度难以控制。

该施工工艺已基本不采用。

（2）改进后刮铺法近几年建设的的一些国际上大型的沉管隧道工程采用改进后刮铺法，例如韩国釜山隧道和港珠澳大桥岛隧工程。

主要因为这些工程对沉管基础的要求比较高（港珠澳大桥对基础要求：整平精度满足±25mm）；同时由于这些工程隧道规模大，造价高，采用先铺法施工配置的整平设备均摊费用相对较低。

改进后的刮铺法一般配置专用平台式整平船，铺石采用抛石管进行。

抛石管通过机械装置和整平船连接，在整平船上通过台车可操作铺石管的行走路线。

船体多采用自升式，抛石整平作业时可以减少浪、流的影响，有利于提高基床整平的精度。

2.1.2 桩基础桩基础多数在以下情况使用：（1）地基土特别软弱，在隧道轴线方向上基础土层硬度变化大，会使管段产生不均与沉降的地区，例如宁波常洪隧道。

（2）对后期沉降要求较高的隧道或者国家重点大型工程，例如港珠澳大桥岛隧工程。

采用桩基础的关键是采取措施使桩顶标高一致，使管段底部全部坐落在桩基础上。

常用方法有：碎石垫平、囊袋垫平和可调节桩顶等方式。

港珠澳大桥岛隧工程隧道基础沉降计算及参数选取李建宇;梁桁【期刊名称】《水运工程》【年(卷),期】2013(000)007【摘要】港珠澳大桥岛隧工程隧道基础采用了多种基础形式,包括PHC刚性桩复合地基、高压旋喷半刚性桩复合地基、挤密砂桩柔性桩复合地基及天然地基基础.结合《建筑地基基础设计规范》、《建筑地基处理技术规范》以及《Technicalstandards and commentaries for port and harbor facilities in Japan》对上述复合地基及天然地基的沉降计算方法和参数选取进行分析,比较得出挤密砂桩复合地基沉降计算应符合《Technical standards and commentaries for port and harbor facilities inJapan》,PHC刚性桩复合地基沉降计算应符合GB50007-2012《建筑地基基础设计规范》,高喷桩复合地基沉降计算宜符合《建筑地基处理技术规范》水泥土搅拌桩的规定,天然地基沉降应考虑应力历史的e-lgp沉降计算方法以及次固结沉降计算应选取与实际应力相符试验条件下的次固结系数.概述岛隧工程隧道不同基础加固形式的沉降计算方法及沉降计算参数选取原则,为类似工程沉降计算提供参考.【总页数】6页(P84-89)【作者】李建宇;梁桁【作者单位】中交第四航务工程勘察设计院有限公司,广东广州510230;中交第四航务工程勘察设计院有限公司,广东广州510230【正文语种】中文【中图分类】TU413【相关文献】1.港珠澳大桥岛隧工程西人工岛隧道防水施工技术 [J], 李步恩;邱辉元2.港珠澳大桥岛隧工程西人工岛暗埋段隧道模板设计及施工技术 [J], 赵传林;张怡戈;杨润来3.港珠澳大桥岛隧工程沉管隧道接头差异变形监测方案设计 [J], 朱爱玺4.港珠澳大桥岛隧工程东人工岛岛隧结合部清淤施工工艺浅析 [J], 杨秀武;何波5.沉管隧道与人工岛的理念与实现——港珠澳大桥岛隧工程 [J], 林鸣;刘晓东;林巍;尹海卿;卢永昌;梁桁;高纪兵因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

港珠澳大桥沉管隧道工程１　工程意义港珠澳大桥东连香港，西接珠海、澳门，一桥连三地，有助于提升珠江三角洲地区的综合竞争力、打造粤港澳大湾区世界级城市群。

沉管隧道是港珠澳大桥的控制性工程，是中国第一条外海沉管隧道，是目前世界上最长的公路沉管隧道，是世界唯一的深埋沉管隧道。

２　工程概况港珠澳大桥东接香港，西接珠海、澳门，全长约５５ｋｍ，其中海中主体工程长２９．６ｋｍ，按双向６车道高速公路标准建设，采用桥岛隧结合方案，是目前世界上规模最大、标准最高、最具挑战性的集桥、岛、隧为一体的交通集群工程。

港珠澳大桥平面布置见图１。

图１　港珠澳大桥总平面图沉管隧道是大桥的控制性工程，设计方案见图２和图３。

隧道全长６７０４ｍ，是世界最长的公路沉管工程；沉管段长５６６４ｍ，共３３节，标准管节尺寸为１８０ｍ（长）×３７．９５ｍ（宽）×１１．４ｍ（高），每节近８万ｔ的质量成为世界之最；为满足通航要求，沉管管顶埋于海床面以下２３ｍ的长度达３ｋｍ，是目前世界上唯一的深埋沉管隧道工程；沿线基底软土厚度为０～３０ｍ，地处珠江口外开敞海域，水文气象环境复杂，航线繁忙，通行船舶日均４０００艘，是当今世界范围内综合建设难度最大的沉管隧道之一。

图２　沉管隧道纵断面图 图３　沉管隧道横断面图３　工程难点及解决方案１）为“一国两制”条件下大型跨界工程，需同时满足三地要求。

通过专项研究，并按“就高不就低”的原则，制定本项目专用技术标准。

２）世界上最长的公路沉管隧道，标准高，规模大，为全桥控制性工程。

设计及施工秉承“大型化、工厂化、标准化、装配化”理念，确保了工程质量及工期。

３）沿线基底软土厚度０～３０ｍ，纵向管底地质复杂且不均匀；埋深大，管顶回淤荷载大。

采用“复合地基＋组合基床沉管”基础方案，管节沉降控制水平世界领先。

４）沉管管顶埋于海床面以下２３ｍ的长度达３ｋｍ，是目前世界唯一深埋沉管，节段接头受力及防水风险高。

通过自主研发半刚性纵向结构体系，有效提高了结构及防水安全度。

记忆支座——沉管隧道管节接头差异沉降问题解决方案
林鸣;林巍;尹海卿;刘晓东;刘可心
【期刊名称】《中国港湾建设》
【年(卷),期】2018(038)006
【摘要】港珠澳大桥沉管隧道的顶部覆土厚度高达21 m,作者发明了记忆支座来保护沉管管节接头结构,避免其因差异沉降而受损.记忆支座置于竖向剪力键之间,用最合理的方式分配差异沉降引起的结构内力与地基反力,起到既保护结构,又发挥结构最大能力的作用.港珠澳大桥沉管隧道33节管节的接头部位已经全部装上了记忆支座.文中详述记忆支座概念的产生、试验与设计、港珠澳隧道应用案例,并讨论其未来的发展与研究方向.
【总页数】8页(P1-8)
【作者】林鸣;林巍;尹海卿;刘晓东;刘可心
【作者单位】港珠澳大桥岛隧工程项目总经理部,广东珠海 519015;港珠澳大桥岛隧工程设计分部,广东珠海 519015;港珠澳大桥岛隧工程项目总经理部,广东珠海519015;港珠澳大桥岛隧工程项目总经理部,广东珠海 519015;港珠澳大桥岛隧工程中心试验室,广东珠海 519015
【正文语种】中文
【中图分类】U452.27
【相关文献】
1.沉管隧道大比尺管节接头压弯试验研究 [J], 萧文浩;徐国平;禹海涛;袁勇
2.沉管隧道节段接头剪力键受力阶段与沉降控制标准研究 [J], 胡指南;冯怀平;马超超;赵玉成;张骞
3.大型沉管隧道管节接头刚度特性研究 [J], 姜志威;白云;苏权科
4.沉管隧道管节柔性接头模型研究现状及展望 [J], 魏纲;陆世杰
5.沉管隧道大比尺管节接头力学性能试验简介 [J], 本期作者
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