(完整版)沉管隧道的发展与展望
德国隧道工程施工现状(3篇)
第1篇1. 项目背景费马恩带隧道项目位于丹麦洛兰岛和德国费马恩岛之间，全长18公里。
该项目旨在连接德国与丹麦，缩短汉堡到哥本哈根的火车旅行时间，提高交通运输效率。
2. 项目规模费马恩带隧道项目总投资约为86亿美元，其中隧道主体部分采用沉管隧道形式，全长18.1公里，包括79个标准管节和10个特殊管节。
隧道主体部分沉管管段总长为17.6公里，管节宽度40米，深度40米。
3. 项目意义费马恩带隧道项目是欧洲最大、最重要的交通基础设施项目之一，对丹麦、德国乃至整个欧洲都具有重要的战略意义。
项目建成后，从汉堡到哥本哈根的火车旅行时间将缩短至2小时30分钟，大大提高铁路运输效率。
4. 项目进展费马恩带隧道项目于2012年开始采购工作，2013年首次向德国提交了环境规划申请。
2015年，项目正式开工，预计于2027年完工。
项目已完成开工仪式，目前正处于施工阶段。
5. 隧道结构费马恩带隧道采用沉管隧道形式，两端建设明挖隧道，将隧道与门户连接起来。
隧道主体部分沉管管段由79个标准管节和10个特殊管节组成，标准管节设有两条车辆行道与两条轨交行道，车行道之间设置通道，用于通风、管线安置和逃生。
6. 项目影响费马恩带隧道项目建成后，每天可容纳70列货运列车和38列客运列车。
火车旅行预计需要7分钟，汽车旅行将需要10分钟。
该项目将极大地促进德国和丹麦之间的经济、文化交流，提高区域竞争力。
7. 环保措施费马恩带隧道项目在建设过程中注重环保，采取了一系列环保措施，如减少施工过程中的噪音、粉尘污染，确保隧道施工对周边环境的影响降到最低。
总之，费马恩带隧道项目是德国和丹麦之间的一项重要交通基础设施项目，对于促进区域经济发展、提高交通运输效率具有重要意义。
随着项目的不断推进，预计将在2027年完工，为两国人民带来更多便利。
第2篇德国作为世界上隧道工程技术的佼佼者，其隧道工程施工现状一直备受关注。
德国隧道工程不仅在国内广泛应用于交通、能源、通信等领域，而且在国际上也具有很高的声誉。
日本交通沉管隧道的发展与经验
日本交通沉管隧道的发展与经验林鸣;林巍;刘晓东;花田幸生【摘要】日本总共建设了约24座交通用沉管隧道,文章根据工作经验及文献调查,将日本的沉管隧道的发展按空间与时间分为国际交流、规模生产、因地制宜和海外建设四个部分进行回顾.讨论了日本沉管项目体现的务实创新及周转使用的工程哲学.%Around 24 traffic-used immersed tunnels had been constructed in Japan.In this paper,based on working experience and literature,the development of Japan immersed tunnel was reviewed as per time and space from four aspects,such as international communication,large scale construction,appropriate work as per the circumstances,and development abroad.Discussions were made on the engineering philosophy such as innovation and reuse in Japan immersed tunnel projects.【期刊名称】《水道港口》【年(卷),期】2017(038)001【总页数】7页(P1-7)【关键词】沉管隧道;钢壳结构;混凝土结构;三明治结构;可持续发展;周转使用;务实创新【作者】林鸣;林巍;刘晓东;花田幸生【作者单位】中国交通建设集团有限公司,北京100088;中交公路规划设计院有限公司,北京100088;中交公路规划设计院有限公司,北京100088;中交港珠澳大桥岛隧工程项目总经理部,珠海519015【正文语种】中文【中图分类】U455.1日本自1935年建设了20多座交通沉管隧道，从地域上基本可划分为东、西两个区，参考图1。
沉管隧道的沉放和连接
《地下铁道》8.5 沉管隧道的沉放和连接隧道与地下工程系8.5 沉管隧道的沉放和连接起重船吊沉法（浮吊法）船组杠吊法（方驳船舶）水上作业平台（SEP、骑吊法）沉放方法拉沉法（柱墩地垄）吊沉法浮箱（或浮筒）吊沉法◆采用吊沉法的居多1.沉放方法1.沉放方法(3)自升式平台吊沉法——骑吊法●自升式平台一般由4根柱脚与船体平台两部分组成。
移位时靠船船体浮移，就位后柱脚靠液压千斤顶下压至河床以下，平台沿柱脚升出水面，利用平台上的起吊设备吊起沉放管段。
管段沉放施工完后落下平台到水面，利用平台船体的浮力拔出柱脚，浮运转移使用。
1.沉放方法(4)船组杠吊法●采用两副钢珩架梁或钢板梁形成的“杠棒”担在两组船体上组成的船组，完成管段吊沉作业。
●每组船体可用两组浮箱或两只铁驳船组成，将两组钢梁(杠棒)两头担在两只船体上，构成一个船组，再将先后两个船组用钢珩架连接起来形成一个整体船组。
●在船组杠吊法中，需要四只铁驳或浮箱，其浮力只需用1000～2000kN。
●主要特点：船组整体稳定性好，操作方便，并且可把管段的定位锚索省去，而改用对角方向张拉的斜索系定于整体稳定性好的双驳船组上。
●双驳杠吊法大型驳船等设备费较贵。
1－管段；2－大型铁驳；3－定位索双驳杠吊法1.沉放方法(5)拉沉法●不用浮吊、方驳、浮筒、浮箱等设备，不靠压载水取得下沉力；利用预先设置的水下桩墩，利用卷扬机，通过钢索将管段拉下水，沉设到指定位置。
●此法必须设置水底桩墩，费用较大，因此未得推广。
只在荷兰的埃河隧道(1968年建成)和法国的马赛港隧道(1969年建成)中用过。
1.沉放方法◆以上各种沉放方法中，最常用且最方便的方法是浮箱吊沉法和方驳吊沉法。
◆一般顶宽在20m以上的大、中型管段多用浮箱沉法，而小型管段则以采用方驳扛吊法为最佳。
3.沉放作业(1)沉放前的准备●在沉放开始前的一、二天，应完成沟槽清淤工作，在沉放开始前应事先和港务部门商定航道管理有关事项，并及早通知有关方面。
沉管隧道的设计与施工
沉管隧道的设计与施工随着城市交通的不断发展和人口的增长，传统的地面道路已经无法满足日益增长的交通需求，因此，地下隧道建设成为了解决交通拥堵问题的重要手段之一。
在众多的隧道施工方法中，沉管隧道作为一种相对安全、可靠且成本效益高的选择，近年来受到了广泛关注和应用。
沉管隧道是一种利用人工沉降法在水下或土层中安置预制的箱形隧道段，形状近似于长方体，沉入到事先挖掘好的沉管沟槽内。
沉管隧道的设计与施工需要考虑多个方面的因素，包括地质条件、水文特征、结构设计、材料选择和施工技术等等。
首先，在沉管隧道的设计阶段，地质条件是一个至关重要的因素。
地质勘探和分析结果必须清楚地了解地下的地质成分和地质构造特点，以便选择合适的施工方式和材料。
例如，在软弱地层中，可能需要采用压实土壤、注浆加固或者其他地质改良措施来增强地层的稳定性。
其次，水文特征也是沉管隧道设计与施工中不可忽视的因素之一。
特别是在水下施工的情况下，水的渗透和排水问题需要得到妥善解决。
在设计隧道的过程中，要合理安排隧道的排水系统，避免水压过大导致隧道失稳或进水事故的发生。
沉管隧道的结构设计也需要充分考虑隧道的使用要求和承载力。
在设计隧道结构时，需要确保隧道的强度、刚度和稳定性，以承受来自地下水压、地震、车流等各种作用力。
为此，工程师需要进行细致的计算和模拟，确保隧道结构的安全可靠。
材料选择也是沉管隧道设计与施工的一个重要方面。
隧道结构所选择的材料必须具备足够的强度和耐久性，以应对长期的使用和外界环境的影响。
同时，材料还需要有良好的防水、防腐和防火性能，以提高隧道的整体安全性。
最后，沉管隧道的施工技术也是成功完成工程的关键。
沉管隧道的施工过程需要高超的技术和经验，确保沉管的准确沉放，确保各个隧道段的连接牢固。
常用的施工方法包括液化注浆、封闭河道施工、空气、水压平衡和盾构法等等。
每一种施工方法都有其适用的场景和特点，需要根据具体情况进行选择和调整。
总的来说，沉管隧道的设计与施工是一个复杂而庞大的工程，需要多个专业的团队协同合作。
公路隧道工程的未来发展及安全质量案例总体分析
广州地铁二、三、五、九号线穿越石灰岩溶洞地层
广深港铁路狮子洋隧道穿越上软下硬 地层
盾构刀具损坏的“骨排效应”，面板和刀具都发生磨 损 硅质地层中盾构刀具的磨损
二、 公路隧道施工新方法
2）盾构施工的经济效益 ①直径6.23米的盾构一台6000万元，资金沉
积，周转太慢，要3.5~4年才可收回6000万元， 第五年开始盈利，每年最多赚1000万元。直 径15米每台3~3.5亿元，价格昂贵且风险大。 ②盾构搬家，一般城市之间每次要300~400万 元； ③与钻爆法、浅埋暗挖法相比，经济效益要低 10倍左右，所以要合理慎重用盾构。
（铁路隧道）按长度分为短隧道（全长500 m及以下）、中 隧道（500 m以上至3000 m）、长隧道（3000～10000 m）和特长隧道（10000 m以上）四种；按位置分为傍山 隧道、越岭隧道、水底隧道和地下隧道；此外按隧道等级、 隧道跨度、横断面布置形式等分类如下：
公路隧道等级分类
隧道等级
项目名称
穿越江 河
西气东输南京三 江口隧道
武汉长江公路隧 道
长江 长江
上海崇明岛 隧道
长江
南京长江公路隧 道
南水北调中线隧 道
长江 黄河
隧道长 度
（米）
隧道直径 （外径米）
1992
3.8
2540
11.0
7170
15.0
3825 4250
14.8 7.9
最大埋深 （米）
65 57
55
约50 约40
工程状态
3、近年来发展起来的新型公路隧道修筑技术： ①围岩动态量测反馈分析技术 ； ②组合式通风技术 ； ③运营交通监控技术 ； ④新型防水、排水、堵水技术 ； ⑤围岩稳定技术 ； ⑥支护及衬砌结构技术 。
高速路隧道施工的现状和发展趋势
高速路隧道施工的现状和发展趋势高速公路隧道施工的现状和发展趋势随着城市化进程的加快，高速公路建设成为现代交通领域的重点。
而其中，隧道工程作为高速公路建设的重要组成部分，在实际施工中也展现出其独特的现状和发展趋势。
一、技术创新促进高速公路隧道施工随着科技的快速发展，高速公路隧道施工中涌现出了一系列的技术创新。
例如，隧道施工中的机械化和自动化水平不断提高，大型施工机械设备得到广泛应用，极大地提高了施工效率。
同时，隧道监测技术的不断进步也确保了隧道施工的质量和安全。
技术创新的不断推进，为高速公路隧道施工带来了新的发展机遇。
二、绿色施工提升高速公路隧道的生态环保在高速公路隧道施工中，绿色施工已经成为一个重要的发展趋势。
采用环保材料、节能减排、资源再利用等技术手段，既可以保护生态环境，又可以提高施工效率。
隧道施工企业也开始更加注重施工过程中的环境保护，有效减少了对周边环境的负面影响。
高速公路隧道施工的生态环保，既是对自然资源的保护，也是对人们生活质量的提升。
三、隧道防火技术应对高速公路隧道火灾风险隧道火灾是高速公路建设中的常见隐患，对人身安全和财产造成巨大威胁。
因此，隧道防火技术成为隧道施工中必不可少的重要环节。
通过采用多种防火措施，如防火材料的选用、火灾自动报警系统的安装以及隧道通风系统的设计等，有效降低了隧道火灾风险，提高了隧道的安全性。
四、地质灾害防治为高速公路隧道施工提供支持隧道施工所处的地质条件往往较为复杂，地质灾害防治是高速公路隧道施工中必不可少的一项工作。
通过地质灾害调查、风险评估和防治措施的合理选择，可以有效降低地质灾害对隧道施工的影响。
此外，结合现代技术手段，如遥感技术和地质雷达等，可以提前探测地质灾害隐患，及时采取预防和处理措施，保证了隧道施工的顺利进行。
五、智能化技术在高速公路隧道施工中的应用随着智能化技术的飞速发展，其在高速公路隧道施工中的应用也日益普及。
例如，人工智能、无人机和激光测量等技术手段的应用，不仅可以提高施工效率，还可以减少人员伤亡的风险。
大兴沉管施工方案(3篇)
第1篇一、项目背景大兴沉管施工项目位于北京市大兴区，是北京市重点交通基础设施项目之一。
该项目旨在通过沉管技术建设一条全长约10公里的海底隧道，连接大兴区与通州区，缓解北京南部地区的交通压力，提高区域交通效率。
二、项目概况1. 工程规模：全长10公里，采用双向六车道设计，设计速度80公里/小时。
2. 沉管段长度：约5公里，采用预制沉管技术。
3. 沉管直径：14米。
4. 沉管材料：采用高强度混凝土，抗渗性能优良。
5. 沉管接口：采用柔性接口，确保沉管连接处的密封性和稳定性。
三、施工方案1. 施工准备（1）施工图纸和技术资料准备：组织施工图纸会审，明确施工要求和技术标准。
（2）人员组织：成立项目组织机构，明确各部门职责，配备充足的技术人员和管理人员。
（3）设备准备：根据施工需求，配备必要的沉管预制、运输、安装、检测等设备。
（4）材料准备：提前采购高质量混凝土、钢筋、防水材料等，确保材料供应。
2. 沉管预制（1）预制场地选择：选择合适的场地进行沉管预制，确保场地平整、排水良好。
（2）预制工艺：采用流水线生产方式，按照设计图纸进行沉管预制，确保沉管质量。
（3）质量检测：对预制沉管进行严格的质量检测，确保其满足设计要求。
3. 沉管运输（1）运输方式：采用专用运输船进行沉管运输，确保运输安全。
（2）运输路线：根据现场实际情况，制定合理的运输路线，避免影响航道交通。
（3）运输时间：合理安排运输时间，避免与航道交通高峰期冲突。
4. 沉管安装（1）基础处理：对沉管安装基础进行加固处理，确保基础稳定性。
（2）沉管定位：采用GPS定位系统，精确控制沉管位置。
（3）沉管吊装：采用大型起重船进行沉管吊装，确保吊装过程安全。
（4）沉管对接：采用柔性接口技术，确保沉管对接密封性。
（5）沉管沉降：对沉管进行沉降观测，确保其符合设计要求。
5. 施工质量控制（1）质量控制体系：建立健全施工质量控制体系，明确各环节质量要求。
（2）过程控制：对施工过程进行全程监控，确保施工质量。
欧美的沉管法隧道
第20卷第6期水利水电科技进展2000年12月作者简介:俞国青(1943—),男,浙江绍兴人,教授级高级工程师,从事水工建筑物、水力学及河流动力学研究.欧美的沉管法隧道俞国青,傅宗甫(河海大学水利水电工程学院,江苏南京 210098)摘要:简单介绍沉管法隧道的优点和局限性以及欧美建造沉管法隧道的历史.针对沉管法隧道设计和施工中的关键技术问题,如结构型式、管身防水、水下基槽开挖和地基处理、管段水下对接和接头防水等,综述欧美的实践经验和最近进展.关键词:沉管法隧道;结构型式;水下基槽开挖;地基处理;管段对接;接头防水中图分类号:U455.46 文献标识码:A 文章编号:1006Ο7647(2000)06Ο0011Ο041 沉管法隧道现代交通系统的发展,在沟通江河湖泊、河口、海湾、海峡两岸陆上交通时,除了采用建桥跨越外,还常采用隧道方式进行水下穿越.目前在构筑水下隧道时,主要采用三种方法:矿山法、盾构法和沉管法.矿山法和盾构法在隧道工程中应用已久,为广大工程技术人员所熟悉.应用沉管法构筑水下隧道,在欧美已有百年历史,而在我国大陆还只是最近十几年的事.沉管法是将隧道分段(管段),以内部毛坯形式在合适的地点预制,分段两端设临时止水头部,然后浮运至隧道轴线处水下基槽的上方,下沉就位,完成管段间的水下连接,移去临时止水头部,回填基槽保护沉管,铺装隧道内部,从而形成一个完整的水下通道.沉管法隧道对地基要求较低,特别适用于软基、河床或海床较浅易于用水上疏浚设施进行基槽开挖的工程地点.由于其埋深小,包括连接段在内的隧道线路总长较矿山法和盾构法隧道显著缩短.沉管断面形状可圆可方,选择灵活.基槽开挖、管段预制、浮运沉放和内部铺装等各工序可平行作业,彼此干扰较少.管段预制质量易于控制.而矿山法要求对隧道沿线的地质情况进行详细的水下钻探,其困难和成本、在高外水压力下裂隙岩体中进行开挖和衬砌所面临的工程问题以及施工期的通风排水等问题常成为方案比选时的制约因素.另外,矿山法和盾构法要求使用大断面的T BM 机械和盾构机械,这些机械的制造和供应亦是必须考虑的因素.盾构法常用预制管片拼装衬砌,接缝很多,防渗处理任务繁重,而沉管法隧道分节长度常在100m 左右,接缝显著减少.鉴于上述原因,沉管法隧道在很多情况下占有明显优势,而成为最经济的水下穿越方案.自1896年美国首次利用沉管法建造穿越波士顿港Shirley G ut 的输水隧道以来,利用沉管法,美国于1910年建成穿越底特律河的密歇根中央铁路隧道;1914年建成穿越哈莱姆河的纽约地铁隧道;1928年建成位于加利福尼亚州奥克兰和阿拉美达之间的第一条混凝土沉管公路隧道;1930年建成连接美国底特律和加拿大温特索的公路隧道,外表呈八边形,这种体型的钢壳隧道后来流行于北美.仅美国境内,在最近50年里已建成20条钢壳沉管法隧道.其中最长的是旧金山的穿湾(T rans 2bay )隧道,其沉管基槽最深处位于海平面下41m ,沉管段全长5.8km ;最大的是巴尔的摩市的福特—麦克亨利隧道,全宽53.3m ,高12.8m ,分4孔,总共8个车道.在欧洲,第一条沉管法隧道(马斯隧道)建成于1942年,这是一条矩形断面混凝土沉管法隧道,位于荷兰鹿特丹市.1969年在比利时安特卫普建成的沉管法隧道宽约48m ,高10m ,可通行2条3车道公路,一条双车道铁路.自马斯隧道建成至1986年底,欧洲已建成24条混凝土沉管法隧道,其中荷兰就占了一半[1].据1993年国际隧道协会的统计,从1910年以来,全世界已建成91条沉管法隧道[2].在1986年前建成67条,其中32条是钢壳沉管法隧道[1].我国香港自70年代以来已先后建成4条沉管法海底隧道;台湾于1984年在高雄港区内建成1条[3].90年代,我国大陆先后在广州珠江和宁波甬江・11・各建成1条沉管法越江隧道.前者系公路和地铁合用,后者仅为公路隧道,其断面尺寸分别为宽33m,高8m和宽11.9m,高7.5m[3].用沉管法建筑水下隧道,对建设地点的水文、泥沙、床面土质和场地有一定的要求.为保证水下基槽成型,水下床面的土质应相对稳定.泥沙条件应至少满足施工期不会在基槽内形成快速淤积.潮汐水域应有足够长的平潮期以便于管段沉放.应有合适的场地用于管段预制和疏浚排出物的处置.此外,为进行水下基础的构筑、管段沉放和水下对接,需要某些专用设备.随着我国现代化交通建设和城市的发展,预计有更多的越江、越海隧道需要兴建,其中一些工程将用沉管法施工.据悉,上海黄浦江、宁波甬江常洪、京沪高速铁路南京越江隧道和琼州海峡等均在进行水下隧道沉管法建造方案的研究.由于沉管法隧道具有其独特的设计和施工问题,我国在这方面经验不多,本文对沉管法隧道的一些关键技术,介绍欧美的建设经验,以供有关工程技术人员借鉴和参考.2 沉管法隧道的结构型式按管身的防水和材料分类,欧美的沉管法隧道分为两类———钢壳隧道和钢筋混凝土隧道.北美多用前者,而后者在欧州建造较多.2.1 钢壳沉管钢壳隧道又分单层钢壳和双层钢壳两种,单层钢壳隧道的钢壳通常采用10mm厚的钢板焊制,既作为管身的永久防水(通常用阴极保护系统或喷浆防腐)又作为受力构件.钢壳内侧布置加劲系统,施工时钢壳皆作浇捣内衬钢筋混凝土的外模.混凝土浇筑后形成钢混凝土的组合结构,管顶加混凝土或块石压重.对此种型式的结构需特别注意在浮运和沉放作业中的稳定性.美国马里兰州C ove point LNG 隧道施工中,曾有一个管段在沉放时因一条钢缆断裂而发生管身上下窜动.双层钢壳隧道的内层钢壳常用8mm厚的钢板焊接而成,加劲系统布置于内层钢壳的外侧,其内侧再衬以钢筋混凝土.外层钢壳常用6mm钢板焊制,管顶不封闭,以导管混凝土充填内外层钢壳间的空隙,用以产生必要的压重并保护作为永久防水的内壳不受腐蚀.内壳连同内衬钢筋混凝土形成与单壳隧道类似的钢混凝土组合结构.由于外壳仅作为模板,不作为永久防水也不加防腐,因此在有些工程中外壳以其它材料代替,例如香港的一条海底隧道使用了木质外模.钢壳隧道断面内部形状通常为圆形,顶部天花板以上和底部车道板以下的空腔用以排气和通风.车道较少时用单孔管道,例如美国弗吉尼亚汉普顿的第二隧道(内径11m).车道较多时则用双孔并联,例如美国旧金山的穿湾隧道(每孔1条地铁线,孔径5.2m);或多条双孔并联管道并靠,如美国巴尔的摩市的福特—麦克亨利隧道(两条双孔管道并靠共4孔8车道).此外也有用其它体型的,如美国弗吉尼亚州朴次茅斯伊利莎白过河隧道采用城门洞型(内宽10.1m,高7.5m).纽约六十三街沉管法隧道则采用矩形断面,内部分隔为上下两层、左右两舱共4个孔,每孔布置1条地铁线(宽均为4.72m,上下层高分别为4.14m和4.47m).钢壳隧道管段自重较小,通常在造船厂预制,可长途拖运.如上述伊利莎白过河隧道管段是在美国德克萨斯州制造的,经3000多km海上拖运,至弗吉尼亚州工地.钢壳管段在工厂制造完毕时,应经过严格的水密性试验,除了焊接过程中用肉眼检测,并取一定数量的部位作射线照相、超声波、染色法或磁性探伤以外,所有壳板焊缝在下水前,均在壳外涂肥皂液,并用约2.7个大气压(27316kPa)的压缩空气持喷嘴在离板面不大于7.5cm的距离上于壳内侧施压,或采用真空法检查焊缝的水密性.管段下水前,一般先浇好龙骨混凝土,以增加下水拖运时管段的强度、刚度和稳定性.下水方法通常有端部下水和侧边下水两种.浮运时干舷高度一般控制在30～45cm.在美国,钢壳沉管法隧道的设计,壳板厚度不是由应力条件控制而是主要按永久防水的要求,兼顾制作时的变形控制、合宜的加劲系统的布置和方便混凝土浇注.钢壳中的最大应力出现在施工阶段.内衬钢筋混凝土的厚度也不是应力条件控制而由抗浮稳定性决定.混凝土开裂与否并不重要,因为管身防水全部依赖于钢壳.下水和拖运时管身的应力必须进行校核,必要时应采用临时结构措施预以加强.管段的内衬钢筋混凝土通常在管段悬浮状态下浇注,此时应控制浇筑顺序,保持对称施工,平衡受力,逐渐增加钢壳上因管段渐次下沉而增加的水压力荷载,注意因不均匀荷载引起的纵向弯曲.2.2 混凝土沉管[4]混凝土沉管法隧道在欧洲建造较多,断面多呈矩形,对4车道以上的公路隧道尤为适用.通风排气孔道常设于管道两侧,以减少基槽的开挖深度.混凝土沉管一般在接近工地的干坞或临时的预制场内(如土坞)制作,破坞充水使管段上浮,拖运至安装地点沉放.有时会由于预制场地和相应设备的要求,从造价和工期方面考虑,使混凝土沉管方案变为不经济.例如香港的一条海底隧道,原设计为4车道矩形钢筋混凝土沉管,后经过比较改而采用2孔・21・单层钢壳隧道,节省了几百万美元投资,并缩短了一年半工期.混凝土沉管因其重量较大,对预制场的地基有一定要求.矩形断面的混凝土沉管的顶板、底板和边墙均为大体积钢筋混凝土结构.结构设计受混凝土抗裂要求、施工温控、收缩和徐变控制.为提高混凝土的不透水性,需对混凝土的用料,如水泥用量、水泥和骨料的品质进行严格的监控.施工时还需采取一些必要的辅助措施,如减少浇筑块内各部分间的温差,跳仓浇筑及设置必要的施工缝等.混凝土沉管法隧道在欧洲的成功实践主要归功于混凝土裂缝控制,提高混凝土沉管水密性,基础处理和管身沉放等方面的技术进步.荷兰人在这方面积累了丰富的经验,他们认为,只要在混凝土抗裂且达到不透水或设置独立的防水系统两者中有一个达到要求,即可使混凝土沉管法隧道做到不漏水.在设置独立的防水系统方面,他们使用过在底板、边墙外包钢板,顶板以双层沥青外包混凝土或多层纤维织物夹煤焦油沥青的止水,在顶板和边墙用专门的粘结剂粘贴,以氯丁橡胶或维尼龙橡胶制成的塑性薄片或环氧涂层止水等,由于让保护涂层和止水膜层不受机械损伤很困难,自80年代末以来,他们已将混凝土沉管法隧道的防水重点放在加强混凝土裂缝控制,使混凝土成为永久的防水屏障,以及伸缩缝、管身间接缝的处理上.最新的例子是荷兰阿姆斯特丹的Z eeburger混凝土沉管法隧道,矩形断面宽26.7m,高7.2m,分2舱,每舱3车道,管段长112.8m,桩基础.该隧道的新颖之处是消除了外防水系统,在桩头与沉管之间采用了专门的连接装置.3 基槽开挖和水下地基处理沉管法隧道的基槽深度应能包容隧道底部铺筑的基层、管道全高及管顶至少1.5m的回填保护层.某些情况下,例如航道以外及两岸附近,允许部分管段凸出于天然河床之上,但管身两侧需筑水下抛石护堤.基槽边坡取决于当地土质,欧美的做法是根据地质资料确定设计边坡,而后允许承包商施工时视现场情况放陡,承包商在获利的同时必须承担相应的风险.基槽开挖分粗挖(常全线施工,用水力疏浚,抓斗或铲斗挖泥船)和细挖(挖至最后尺寸,一般有2～3个管段的提前量,以尽量缩短基槽完工至管段沉放的时间间隔)两步.铺筑基层前,检查基槽中的淤积和边坡坍塌情况,必要时应用抓斗或吸泥船予以清除.由于包括回填料的沉管重量与基槽处原土重量相差不太多,沉管法隧道对基础的承载力要求不高.沉管基础做法有:①摊铺耙平法(screed),在开挖好的基槽面上铺以60～90cm厚的粗沙或级配良好的砾石,再以重质耙平器耙平;②喷沙法(jetting sand)和沙流法(sand flow),在经定位和临时固定的管段底部和基槽之间的空间中用喷沙门机或沙船泵送机组以水沙混合物填充.喷沙法始用于1946年的荷兰马斯隧道,此后用于许多隧道的建设.由于喷沙法主要是水上作业,喷沙门机沿管顶的临时桥梁行走,占用航道,对于水上交通繁忙的场所无疑是一个缺点.为此,荷兰人于1969年提出并于1975年在Vlake隧道工程中首次实地运用沙流法,此法将沙船和泵送系统锚泊于岸边,并将输沙管线接到沉管底板上,不占用航道.另外它还具有一大优点———可实现对沙流模式的较好控制,特别是对局部流速高达2m/s的地区.当隧道下的土质太弱,不足以承受隧道和回填料的重量,或基槽的开挖及换土不经济时,可采用桩基.弱土层可用挤压桩加固,桩头低于基础面30～60cm,再以摊铺耙平法做出基层;或将沉管直接支承于桩顶.荷兰阿姆斯特丹1961年建成的I J隧道和1990年建成的Z eeburger隧道均采用了桩基.20多年来,日本人运用注浆法构筑基础.将管段临时支承于千斤顶上,通过隧道底板上预留的注浆孔,将低粘滞性低离析性膨润土浆,以高于当地水压力9.81～19.62kPa的压力注入地基,形成连续基础.施工时以超声波间隙计检测管底与浆液顶面的间隙.一般浆层厚度为50cm.基础边缘设止浆袋,外侧再堆以碎石以阻挡浆液流出基础以外.此法于1976年首先应用于东京港隧道,现已流行于日本.为确保沉管法隧道在沉放安装和运用期的抗浮稳定性,需对沉管重量进行控制.所浇注的混凝土需经试拌取样测定容重.基槽中泥水的比重必须考虑.在美国德克萨斯的Washburn隧道施工期间,曾发生过洪水一夜之间将淤泥冲进新近沉放但尚未完成回填的管段基槽中,迫使该管段上浮至水面.为确保沉管法隧道的抗浮稳定性,设计时应通过精细的计算,通常采用一定的安全系数,并对施工期不同阶段和运用期选用不同的数值.但荷兰人则是用最大上浮力和最小自重条件下应满足的最小支承反力来控制[5].在正常情况下,沉管法隧道对基土沉陷相对不敏感,因其浮重与原基土和邻近的回填土重相差不多.但当隧道沿线土质或荷载分布变化显著时,将产生不均匀沉陷.荷载的重分布将会产生显著的弯矩,・31・这对于脆性材料的混凝土沉管法隧道,设计时预估沉陷显得特别重要.当采用喷沙法和沙流法构筑管道基础,在移去管段的临时支撑后,沉管管段可能产生高达7.5cm 的初期沉陷,正常条件下平均沉陷为1cm[6].为此在荷兰对混凝土隧道每隔18～22.5m设置一道可传递剪力并允许转动的伸缩缝,使混凝土管道仿佛如一种链式结构,可跟随沙基和基土的组合沉降而不产生纵向弯矩.钢壳隧道能允许较大的沉陷,美国的汉普顿第二隧道[7],基土性质变化很大,从粗沙、细沙到淤泥质细沙,施工中曾进行频繁的监测.结果发现平均沉陷15cm,最大位移达25cm,但没有造成结构和运用方面的问题.巴尔的摩的福特—麦克亨利隧道,有三个管段顶部回填层厚达15m(5万t船舶的泊地),施工期最大沉陷达15cm,其余16条管段平均沉陷5cm,同样也没有造成结构和运用方面的问题.而且上述两个工程峻工后没有观察到进一步的沉降.4 管段水下对接和接头防水,因平潮历时较短,故采用快速正确的定位对接方法显得很重要.在美国通常用双体驳船将管段悬吊起来沉放,所有的受力缆绳和定位控制缆绳均予以锚定.进行水平错位微调时,对采用橡胶止水接缝的管段,利用一组调整楔片放置于水平中心线橡胶止水的两侧,试放后将接头处的水抽干检查定位情况.必要时再将接头处充水,调整楔片至合适位置.整个操作通过水上的液压系统进行,所化时间平均不超过半小时.在荷兰,当基层施工时,对管段采用三点临时支承系统,外端(向水端)用单枢支座,以便于调整定线,减少接缝施工时所需的校准次数.管段间接缝通常用导管混凝土或橡皮止水封堵.用导管混凝土法时,管段两端设有专门设计的法兰和挡板,在管段定位后以钢销加楔锁定,导管法浇筑接缝处的外环混凝土,焊接接缝两侧的内衬钢板作为连续的止水膜,移去临时止水头和挡板,然后浇筑混凝土内衬;近来有用带Ω形橡皮的综合止水系统代替接缝处内衬钢板的焊接,形成止水膜,并实现管段间柔性连接.用橡皮止水法时,以液压千斤顶实现管段端部止水橡皮环的初始压缩,抽干接缝两侧临时止水头部间的积水,借助作用于外端(向水端)的静水压力将止水橡皮压缩一半,然后施工人员可从临时止水头部上的门进入,继而完成接缝处全部处理工作.橡皮止水环有用截面较大的单圈和截面较小的双圈两种,管段接缝处,由于设置多层防水屏障和精心施工,已建工程中尚未见接缝处严重漏水报道.沉管法隧道不允许穿过活断层,但对建于地震影响区内的隧道,可通过特殊的接缝构造减少或消除地震波的影响.例如美国旧金山的穿湾隧道采用获得专利的特殊装置,可适应地震引起的伸缩滑移和转动等,接缝处任意方向上相邻结构间的位移差可允许高达10cm.参考文献:[1]Culverwell D R.C omparative merits of steel and concrete formsof tunnel[A].Proceedings of the Immersed Tunnel T echniques Symposium,Manchester,UK,1989.[2]International Tunneling Ass ociation Immersed and FloatingTunnels S tate of the Art Report[R].W orring G roup N o.11, Tunneling and Underground S pace T echnology,Pergam on Press,1993,V ol.8,N o.2(April).[3]张永龄.城市水底交通隧道及其施工技术[J].建筑施工,1998,20(4):41～43.[4]G urs oy A.“Immersed Tube Tunnels”in Tunnel EngineeringHandbook[Z].John O,et al eds,1997.[5]K uesel T.R oyal Institution of Engineers and The NetherlandsTunnels[A].Immersed Tunnels Proceedings of Delta Tunnling Symposium,Amsterdam,1987.[6]Rasmussen N,R omhild C J.Settlement of immersed C N tunnels[A].Proceedings of the Second Symposium on S trait Crossing,N orway,1990.[7]Schmidt B,G rantz W.Settlement of immersed tunnels[J].Journal of the G eotechnical Division,ASCE,1979,105(P): 1031～1048.(收稿日期:1999Ο09Ο21 编辑:熊水斌) 简讯英国在韦尔河南岸铺设沥青防护层获得成功赫塞尔伯格水利公司(Hesselburg)完成了一项价值为72万美元的加固工程.该工程旨在增强位于英国大雅茅斯附近,布莱顿沃特的韦尔河南岸长5km河段的防洪能力.该公司在含量低的沥青反滤层上铺设了一层露天石料沥青涂层以保护钢板桩前面的土堤,提高该地区的防洪能力.114万m2面积的保护层,使用了约6000t沥青.1995年,赫塞尔伯格公司曾在韦尔河下游铺设了露天石料保护层.该设计包括在堤顶开一填土沟槽及在护坡上铺设表土层.这样,一旦建立起植物群,有助于工程与环境的协调.(张惠英摘自《水力发电与坝工建设》,1999年第10期)・41・。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
沉管隧道的发展与展望
概述
为了跨越江河的阻隔 , 人们除了修建各种各样的桥梁来满足交通发展的需
要 , 同时也修建了许多的跨海湾、 海峡、 大江河的水下隧道。 沉埋管节法 (简
称沉管法 ) , 也称预制管节沉放法是在干船坞内或大型驳船上先预制钢筋混凝
土管节或全钢管节 , 然后浮运到指定的水域 ,再下水沉埋到设计位置固定 ,
建成需要的过江隧道或大型水下空间。这种修建隧道的技术因其显著的优点而被
广泛采用。
1 隧道—— 地下空间的开发
随着全球城市化进程的加快 , 人们出行必然要求交通和运输系统不断增加
和完善 ,由此而来 ,引起了跨越江河和海湾 (峡 ) 的问题。水下隧道因能很好
地解决水域的跨越问题 , 同时又降低了对周围环境的影响 ,解决了大面积水域
的航运问题等 , 使得大江大河上修建的大型水下隧道工程数量逐日增多。但水
下隧道方式因为受到技术水平的制约 , 一直没有得到足够的重视和发展。 随着
修建水下隧道的一些关键技术的不断突破 , 隧道已逐渐成为了工程界普遍认同
的跨越航运繁忙河道的第一选择 , 包括中国在内的许多国家已经掌握了建设水
下隧道的全部技术 , 加快发展水下隧道的时机趋于成熟。
与桥梁方案相比 , 采用隧道越江 (海 ) 的主要优点有:
( 1) 全天候运营。
( 2) 对航运、 航空无干扰
( 3) 隧道线路短 , 可快速过江 (海 ) , 且两岸拆迁少。 ( 4) 保持原有生
态和自然环境不变
( 5) 抗地震能力好。 ( 6) 防战能力强。
( 7) 多用途 , 易维护 , 造价相对降低。
在我国 ,越江隧道的优越性也逐渐得到认同 ,在内河航运水道上发展水下隧
道建设可能成为一种趋势。 以桥梁或隧道跨越江河各有优缺点 ,在规划跨越江
河的通道时 ,应该对两者进行认真的比选。随着社会的发展 ,越江隧道的优越性
将会突出地表现出来 , 并必将促进大型水下隧道工程的建设 , 从而推动中国
水下隧道建设技术的大发展。
2 沉管法用于隧道建设
目前修建水下隧道有以下几种施工方法: 矿山法、盾构法、 围堰明挖法、 沉
埋管节法 (简称沉管法 )、 暗挖法、 气压沉箱法、 顶推法等。在大型的水下
隧道工程中 , 沉管法和盾构法适用范围较广 ,几乎不受地质条件限制 ,被世界
各国广泛采用。而其他几种施工方法因要受到地质条件限制 ,难以推广使用。盾
构法和沉管法越来越受到工程界的青睐 ,且沉管法工期最短、 隧道延长最短、
地质条件制约小 , 虽然管节沉放时对航道有影响 , 但总体上优于其它方法。
沉管法与盾构法相比存在以下几个方面的优点:
( 1) 沉管断面形状选择自由度大 , 大断面容易制作 , 断面利用率高 , 可
做到一管多用 , 而盾构法大截面施工困难 , 而且以圆形为主。
( 2) 沉管有利于缩短工期 , 防水性能优越。 ( 3) 沉管隧道埋深浅 , 总长
短。
( 4) 因沉管比重小 , 对基底地质适应性强 , 不怕流砂。 ( 5) 沉管隧道抗
震性能优越。
( 6) 沉管隧道的防水技术比较成熟 ,而且对施工要求并不高 , 同时具有良
好的自防水功能。
( 7) 沉管隧道具有较好的经济性 ,这主要得益于沉管隧道的回填覆盖层薄 ,
埋深浅 , 可以有效地缩短路线长度; 另外 , 管节的集中制作可以达到高效 ,
节约资金。
( 8) 隧道的施工质量容易保证。沉管结构和防水层的施工质量均比其它施工
方法易于作好 ; 隧道接缝极少 ,漏水机会大为减少 , 实际施工质量易达到完
全防水。
( 9) 隧道现场的施工期短。浇制管节大量工作均不在现场进行 , 一节
100～ 120 m 的管节一个月内可以完成出坞、沉埋连续作业。
( 10) 操作条件好。 基本上没有地下作业 , 水下作业也极少 , 因此施工较
为安全 , 且能保证施工精度。
与盾构法相比较有以下的缺点: 占用的施工场地多 , 对通航有一定干扰 ,
施工受气象、 水文等自然条件影响较大
由于沉管隧道在经济、 技术上的独特优点 ,并随着沉管法隧道设计和施工中
的关键技术问题 ,如结构型式、管身防水、 水下基槽开挖和地基处理、管节水
下对接和接头防水等的逐步解决和日趋完善 , 并随着沉管法在世界各国的广泛
采用和技术之间的经验交流 , 沉管隧道受到越来越多国家的重视 , 逐渐成为
了水下大型隧道工程的首选施工方法。
3 沉管隧道现状
沉管法修建隧道的施工方法越来越广泛地得到应用 , 我国的香港、 台湾、
广州、 宁波和上海已先后建成多座沉管隧道。沉管隧道自 1910年在美国首次
兴建以来 , 世界各国 , 特别是美国、 荷兰、日本等几个国家在沉管技术领域
已有了长足的进展。据统计 , 目前世界上已建成 130余座沉管水下隧道 , 仅
美国就有 30余座 , 日本和荷兰均已建成 20余座。根据国际隧协到 1994年的
统计资料 , 世界各国已建、 在建或拟建的沉管隧道共有 93条 , 其中 , 就沉
管节制作形式而言 , 混凝土隧道 59条 ,钢壳隧道 34条 ; 从使用功能上来
看 , 公路隧道 61条 , 铁路隧道 26条 (包括地铁隧道 ) , 公路、 铁路两用
隧道 4条 , 人行隧道 2条; 就管节横截面形状来说 , 矩形截面隧道 73条 ,
圆形 (含花篮形、 八角形、 马蹄形、 椭圆形 ) 截面隧道 20条; 从规模上看 ,
早期的沉管隧道多为双车道或 4车道 , 从上世纪 60年代中期 , 陆续建成一
些 6 车道隧道 , 到目前世界已建的 6 /8车道隧道共有 20余条。我国内地修
建沉管隧道起步较晚 , 已建成的有宁波甬江隧道、 广州珠江隧道和上海外环越
江隧道 ,其中上海外环越江隧道是一条世界第二、 亚洲第一的沉管越江隧道。
全世界已建的沉管隧道、 沉埋隧道的最大水深 50 m , 最大海水流速3. 0 m /s,
最大长度 5 825 m , 最长管节 268 m, 最多车道 8车道。
结束语
世界各国建筑历史表明，继19世纪的城市桥梁和20世界的摩天大楼之后，
21世纪将是地下空间开发的新纪元。沉管隧道在世界上受到各国的普遍重视，
施工技术也日新月异。中国的施工水平已经达到世界前列，但还是需要我们年轻
一辈去努力发展。