沉管隧道的设计与施工

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。

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。

总第１２２期　２００６年第６期　西部探矿工程　ＷＥＳＴ　ＣＨｌＮＡ　ＥＸＰＬ（）ＲＡＴ１０Ｎ　ＦＮＧｌＮＥＥＲＩＮＧ　ｓｅｒｉｅｓ　Ｎｏ．１２２　Ｊｕｎ．２００６　

文章编号：ｌＯＯ４—５７ｌ６（２００６）０６—０ｌ３６—０３　

沉管隧道施工初探　

杨小勇　（中铁隧道股份有限公司，河南新乡４５３０００）　中图分类号：Ｕ４５５．４６文献标识码：Ｂ　

摘要：对沉管隧道的概念、特点以及关键工序进行阐述，对盾构法、矿山法与沉管法进行了比较；并对沉管隧道施工技　术做了简单、必要的介绍。　关键词：沉管；隧道；施工　随着经济的迅猛发展，为适应生产、生活的需要，中国将陆续　修建或筹建一些越江跨海的水底隧道，这将无疑为国内从事地　下工程的施工单位提供了良好的机遇。从已有的工程实践来看，　在水底隧道领域占主导地位的工法主要为沉管法、盾构法和矿　山法。因为工作的关系，对沉管隧道施工技术进行了专项学习研　究，从中受益匪浅。　１沉管隧道概念　

井　沉管隧道是在一种应用于跨越江河及海峡（湾）水下隧道方　式，其施工方法是利用船坞或干坞预制管段，然后将管段拖运至　隧道位置（此时已完成基槽的浚挖），进行管段况放、对接、埋设等　作业，以形成水底隧道。　沉管隧道一般由敞开段、暗埋段、沉埋段等部分组成，部分工　程在沉埋段两端设置岸边竖井，供通风、供电、排水等使用。如图　ｌ所示。　

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图１沉管纵断面示意图　沉管隧道大致可以分为两大类：钢壳沉管和钢筋混凝土沉　管。钢壳沉管隧道是钢壳与混凝土的组合结构，有单层和双层钢　壳隧道之分。北美地区大多采用钢壳沉管隧道形式，日本也修建　了几座，欧洲则采用的不多。钢筋混凝土沉管隧道又称为矩形沉　管，属于大体积多孔箱式混凝土结构，最早出现在欧洲，已建成的　混凝土管段沉管隧道，大多数在欧洲，其中约有一半在荷兰；日　本、中国电修建了几座混凝土管段沉管隧道。　２沉管法、盾构法和矿山法之比较　（１）地质条件：沉管隧道的基槽开挖较浅，基槽开挖与基础　处理的施工技术相对比较简单；而且沉管由于受到水浮力的作　用，作用于地基的荷载较小，因而对基础承载力的要求较低，对各　种地质条件的适应能力较强。矿山法与盾构法隧道则对地质条　件的要求相对较高，而在一些地区，由于特定的地质因素影响，根　本不允许使用矿山法与盾构法进行施工；　（２）隧道埋深：沉管隧道的埋深只要０．５～１．０ｍ即可，也可　为零覆盖，甚至可凸出河床面；而盾构隧道的埋深至少在ｌ倍隧　道洞径以上；矿山法隧道的埋深则要求更大。因此三者相比，沉　管隧道的坡降损失最小，同一隧址处，隧道的长度也．最短，运营条　件ｄ土相对较好，造价也会相对较低；　（３）防水性能：沉管的管段每节长一般在１００ｍ以上，这　样沉管隧道的接缝很少；并且管段是在工作条件较好的露天　干坞内进行预制的，混凝土浇筑质量易于控制，因此管段的防　水性能是完全有保证的。同时管段接头处采用ＧＩＮＡ和（）　ＭＥＧＡ两道橡胶止水带，已经经过了工程实践的验证，管段　之间的连接完全可以做到“滴水不漏”。盾构隧道由于采用预　制管片作为衬砌结构，　此施工缝分布广泛，尽管采取紧固、　密封、防水等各种措施，但保证隧道不发生渗漏或滴水不漏仍