沉管法施工概述

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沉管法施工概述沉管埋管段法隧道，常簡稱為沉管隧道，該工法是把預制好的管段通過浮運沉放，并在水下對接成一整體隧道的沉管段的工法簡稱，沉管隧道通常由兩岸上段（或人工島）、沉管段組成，一般用于建造道路、軌道交通水下隧道。該工法將在預制場（岸上干塢或半潛駁）中預制好的鋼筋混凝土結構管段，兩端用臨時的封板封閉，然后向塢內灌水使管段起浮出塢，或半潛駁下潛管段起浮脫離半潛駁，分節(jié)把處于正浮力的管段浮運至隧道水中沉管段沉放位置，然后向管段內灌水至一定的負浮力，借助水面船舶組成的吊掛系統(tǒng)，將管段按定線要求準確沉放于預先挖好并經(jīng)過處理的水下溝槽內或經(jīng)過處理的河（海）床面上，管段之間、管段與岸上段之間的接頭由特制的GINA橡膠止水帶，通過水壓接原理形成初始密封，拆除臨時封板，進行各接頭最終處理，使各管段聯(lián)成一整體隧道的沉管段。沉管隧道縱斷面根據(jù)規(guī)劃航道通行限定的水深、水道排洪納潮的要求結合河（海）床標高可按全埋式、半埋式或直接放置經(jīng)過處理的河（海）床的方式進行設計。相對其他工法修建的水下隧道，其埋深是最淺的?！癯凉芩淼朗┕し桨赋凉芩淼赖氖┕し椒ǜ鶕?jù)干塢類型的不同、沉管基礎形式的不同而不同。在選擇確定沉管施工方法的時候要根據(jù)沉管隧道的長度、規(guī)模、既有設備、隧址周邊環(huán)境等綜合因素考慮，選擇最經(jīng)濟使用的施工方法。一般說來，距離較長的海底隧道多采用碎石基礎+固定干塢；距離較短的過河隧道多采用灌砂基礎+移動干塢、灌砂基礎+移地干塢或灌砂基礎+軸線干塢。⑴碎石基礎+固定干塢的施工方法首先根據(jù)隧止周邊環(huán)境，選擇一地質條件好、拆遷少、島四周水深大、離隧道近的地方修建固定干塢，干塢修建的同時開始水下基槽的開挖，水下基槽開挖可根據(jù)地址情況及工期要求采用抓斗、耙吸式挖泥船、絞吸式挖泥船開挖，當采用挖泥船挖不動時，可采用水下爆破的方法開挖；干塢修建完成后開始管段制作，一般說來對于這樣的長隧道需要多批次制作管段，管段制作完成一批次后，放水將管段浮在水面上，然后打開塢門，將管段浮運至臨時存放區(qū)（部分管段可直接浮運至隧址沉放），基槽開挖一般是先粗挖再精挖，在管段滿足沉放要求的前提下，開挖一段，馬上進行碎石鋪設，并及時進行管段的沉放對接施工。⑵灌砂基礎+移動干塢的施工方法采用半潛駁作為移動干塢來制作管段，管段制作完成一段可將管段寄存在河流中的臨時存放區(qū)；管段制作的同時開始水下基槽施工，基槽精挖完成后及時施工臨時墊塊，然后將臨時存放區(qū)的管段浮運至隧址進行沉放對接，然后進行灌砂基礎施工。⑶灌砂基礎+移地干塢的施工方法干塢修建完成后開始管段制作，一般說來短隧道可一次性制作完成，管段制作完成后，放水將管段浮在水面上?；劬谕瓿珊蠹皶r施工臨時墊塊，然后打開塢門將管段浮運至隧址沉放對接，然后進行灌砂基礎施工。⑷灌砂基礎+軸線干塢的施工方法軸線干塢的沉管隧道與移地干塢沉管隧道的施工方法基本相似，最大的區(qū)別就是管段浮運出塢（干塢完成使命）后，需要在塢口修建圍堰，對干塢基坑進行二次開挖至隧道設計位置?！癯凉芩淼赖膬?yōu)點沉管法在世界各國得到廣泛應用，技術日臻成熟，具有眾多優(yōu)點。⑴隧道結構的主要部分沉管段的管段由于在干塢或半潛駁船上澆筑，施工條件好，場地開闊，質量容易保證，并可方便施作外防水層。不須像其它工法修建隧道那樣在遭受到土壓力或水壓力荷載作用下的狹窄空間內進行施工，能保證隧道質量與安全，且防水性能較好。如采用平行作業(yè)（兩岸上段、基槽開挖、干塢、管段預制同步施工）時，管段沉放對接、基礎處理水上作業(yè)時間短，對航運與環(huán)境影響不大，同時可大大縮短工期；-433-⑵沉管隧道的單位體積密度小，有效重量小，再加上附加壓重以及混凝土防護層，隧道總重比基槽內的挖掘出的土體要輕（除直接放置河床的情況外），可有效控制隧道的沉降。對地質條件適應性強，要求低，廣泛適用于各種地層（各種地層的承載力幾乎都可滿足要求），甚至能在流砂與軟弱地基中施工，而不需特殊設備或措施；

1-434-⑶可用于修建大斷面水底隧道，如修建雙管六車道，甚至四管八車道的水底道路隧道；⑷管段長度可達100m～185m，且可以整體澆制，水密性好。⑸沉管法隧道可淺埋在最小限度的深度上，從而使隧道全長縮短至最小限度，對于水底道路隧道則易于與岸邊道路銜接。⑹防護條件雖較深埋隧道稍差，但比橋梁好，而且還可以在沉管隧道頂面作防護層提高防護能力；⑺因管段制作采用預制方式，且浮運與沉放施工機械裝置已集成大型化，使大斷面隧道的施工的安全與質量可控，且大大縮短了工期，滿足了現(xiàn)代化交通樞紐的需要；⑻隧道位址深度較淺，與兩岸道路銜接容易相對較短，總工程量減小，并且沉管隧道能充分利用凈空，可節(jié)省土建投資和通風運營費用，建筑單價和工程總價均可降低；⑼綜合工期短，沉管隧道最大優(yōu)點是現(xiàn)場施工工期短，兩岸工程、基槽開挖、管段預制可同時施工，管段的浮運、沉放、水下對接和基礎處理等工序相對總工期來講比較短?！癯凉芩淼赖拇嬖诘膯栴}盡管沉管隧道具有眾多的優(yōu)越性，我國在沉管隧道修建技術方面也取得到了一系列成果，但由于目前我國采用沉管法修建的隧道比較少，在許多方面仍不成熟，仍存在許多問題有待解決。⑴沉管接頭沉管接頭是沉管隧道區(qū)別于其它隧道的最大特點，目前已建沉管隧道的接頭方式過于復雜，受力機制不明確，而且不利于防水，沉管接頭的形式及其防水結構設計等都有待研究。⑵水下邊坡主要包括水下基槽成槽技術與精度控制、水下基槽邊坡的合理經(jīng)濟性設計等方面，施工過程應嚴格控制基槽開挖過程導致的泥砂流失。⑶基礎處理沉管基礎的處理方式較多，但是對其最終密實性與整體質量的控制都差強人意，致使工后差異沉降嚴重，對工后管段結構安全不利；⑷回淤與環(huán)境評價對于水環(huán)境的影響研究得不夠，導致回淤嚴重、工控不良。嚴重的甚至嚴重影響施工過程中水下基槽邊坡失穩(wěn)與管段沉放與對接，影響施工質量與工期，工后泥沙淤積現(xiàn)象嚴重，進而造成嚴重環(huán)境問題；⑸防水問題關于防水問題主要包括如下幾個方面：管段自身防水、底鋼板與外防水板的采用與類型、管段接頭防水等；⑹耐久性與長期可靠性隧道整體及管段的抗?jié)B透與耐久性及長期可靠性缺少合理評價措施與手段；⑺管段長度及澆注段的合理劃分問題；⑻溫控與防裂問題；⑼超長管段與超大斷面情況下的設計與施工技術問題；⑽管段浮運、沉放與對接控制技術問題；⑾相關配套工程也未形成體系；⑿修建技術尚未規(guī)范化；⒀基槽開挖、管段浮運、沉放對水域生態(tài)及航運的影響問題；⒁岸上段及護岸工程對水利防洪影響問題；⒂造價偏高；⒃目前我國尚未形成沉管隧道的設計、施工與驗收規(guī)范?！癯凉芩淼赖倪m用范圍⑴多修建在江河的中下游河勢演變較穩(wěn)定和淺海（港）灣處在下游河床比較平坦，水流速度不會過大。但如水流速度大于3.0m/s，或水流方向極不穩(wěn)定，或河床有深溝、地形陡峭．都會造成管段浮運、沉放、對接閑難。若水深超過60m，則矩形鋼筋混凝土管段的沉放、對接困難，亦難以實現(xiàn)水下水壓對接形成臨時密封，也難以采用水中的最終接頭。對于圓形鋼殼與混凝土組合的管段，由于難以實施水下焊接及水下混凝土的澆注工藝，水下接頭處理亦十分困難。

2-435-⑵廣泛適用于各種軟弱地基條件沉管隧道對地基承載能力要求不高、廣泛應用于地層承載力差的軟弱地基上，地基的標準貫入度N不大于30的情況對修建沉管隧道極為有利。對于需在巖石地層河（海）床開槽沉放管段的情況下，需要進行水下爆破開挖，導致工期長、造價提高。⑶合適的干塢條件選用沉管工法修建水下隧道，必須具有合適的干塢條件，一般應具備合適的異地干塢條件，才能發(fā)揮沉管工法兩岸上段、沉管段基槽、管段預制同步動工的優(yōu)勢。異地干塢必須有足夠的土地面積、良好的工程地質和水文地質條件、合適的管段浮運航道。如沒有合適的異地干塢條件，對于較短沉管隧道，預制管段數(shù)量少時，可采用軸線干塢或半潛駁船預制管段。