11.5 沉管法隧道施工
沉管隧道施工技术
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。
1.3 沉管隧道的技术发展1、沉管法隧道组成一般由敞开段、暗埋段、岸边竖井与沉埋段等组成。
沉埋段两端通常设置竖井作为起讫点，竖井起到通风、供电、排水和监控等作用。
沉管隧道施工要点
沉管隧道施工要点随着城市建设的不断发展，地下交通建设成为了现代城市规划的重要组成部分。
沉管隧道作为一种常见的地下交通建设方式，具有施工周期短、对环境影响小等优势，因此在城市交通建设中得到了广泛应用。
本文将介绍沉管隧道施工的要点，包括设计前期准备、施工过程中的关键环节以及施工后的监测与维护。
一、设计前期准备在进行沉管隧道施工之前，设计前期准备工作至关重要。
首先，需要进行详细的地质勘察和测量工作，了解施工区域的地质条件和地下水位，以便确定合适的施工方案。
同时，还需要进行结构设计，包括沉管的尺寸、材料选择等。
此外，还需要进行风险评估和安全设计，确保施工过程中的安全性。
二、施工过程中的关键环节1. 沉管制造与运输沉管的制造是沉管隧道施工的第一步，制造过程中需要严格控制沉管的尺寸和质量。
一般情况下，沉管会在工厂进行制造，然后通过水上运输或陆上运输的方式运送到施工现场。
在运输过程中，需要注意保护沉管的表面免受损坏。
2. 沉管沉放沉管的沉放是整个施工过程中的关键环节。
在进行沉管沉放之前，需要对施工区域进行清理和平整，确保沉管能够顺利下沉。
沉管下沉过程中，需要通过控制沉管的浮力和使用沉管沉放机械，确保沉管的准确沉放。
同时，还需要进行沉管的定位和调整，确保沉管的位置和方向符合设计要求。
3. 沉管连接与固定沉管沉放完成后，需要对沉管进行连接和固定。
连接方式一般有搭接式和搭接焊接式两种。
在进行连接过程中，需要确保连接的牢固性和密封性，以防止水和土壤的渗透。
同时，还需要对沉管进行固定，以保证沉管的稳定性。
三、施工后的监测与维护沉管隧道施工完成后，还需要进行监测与维护工作，以确保隧道的安全运行。
监测工作主要包括沉管的沉降和变形监测、地下水位监测等。
通过监测数据的分析，可以及时发现并处理潜在的问题，保证隧道的安全性。
同时，还需要进行定期的维护工作，包括隧道的清洁和排水，以保持隧道的良好状态。
综上所述，沉管隧道施工要点包括设计前期准备、施工过程中的关键环节以及施工后的监测与维护。
沉管隧道施工方案
沉管隧道施工方案一、工程背景与目标沉管隧道作为一种先进的隧道施工方法，在城市交通建设以及水利工程中具有广泛的应用前景。
本项目拟建设一座沉管隧道，通过实施科学的施工方案，确保工程质量与施工效率的同时，最大程度地减少对周边环境的影响。
二、工程概述本项目计划在河底建设一座沉管隧道，总长度为XXX米。
隧道将承载机动车交通，通过设计合理的通行能力，缓解城市交通压力并提高交通运行效率。
三、施工工艺1.采用桩基础施工工艺，先在隧道两端的河岸处施工预制桩基础，然后通过钢筋联络把桩基础连接为整体。
2.进行沉管施工前，需先进行切割开挖。
采用刀盘和泥水平衡法进行土方开挖，根据地质情况选取最适合的方案。
3.开挖完成后，进行沉管的吊装与拼接工作。
沉管采用钢质材料制作，根据设计要求进行模块化拼接。
吊装过程中应控制沉管的下沉速度，确保沉管的重心和平衡。
4.沉管下沉到位后，进行地基填充与加固工作。
采用灌浆法进行地基填充，确保地基的稳定性与承载能力。
5.施工期间还需要进行相关设备的安装与调试工作，如隧道照明、通风系统、消防设施等。
6.最后进行隧道的防水与防渗处理，确保隧道在长期使用过程中的稳定性和安全性。
四、施工方案1.施工准备：包括人员、设备与物资的组织与调度，施工现场的布置等。
2.河床处理：对隧道周围的河床进行清理与整治，确保施工过程中的安全。
3.预制桩基础施工：按设计要求进行桩基础施工，确保基础的稳定性和承载能力。
4.土方开挖与支护：采用刀盘和泥水平衡法进行土方开挖，并及时进行支护工作，确保施工过程的安全和土体的稳定。
5.沉管吊装与拼接：采用合适的吊装设备对沉管进行吊装，并通过预先设计的拼接方案进行沉管的拼接。
6.地基填充与加固：进行地基填充与加固工作，选用合适的材料和方式确保地基的稳定和承载能力。
7.设备安装与调试：根据设计要求安装隧道的相关设备，并进行调试和验收工作。
8.防水与防渗处理：采用先进的防水与防渗技术对隧道进行处理，确保隧道的安全性和持久性。
沉管法隧道施工基本原理及施工工艺
别注意液化问题
10.3.2 临时干船坞的构造与施工
（1）规模 取决于管段节数、管段宽度与长度、管段预制批量，同事考虑 工期因素。
小型干圬：分批制作 瑞典Tingstad隧道（5节管段，长93.5 m，80 m，宽30 m）：干圬 3500 平米（100×35 m） 大型干圬：一批制作 日本东京港水底隧道（9节管段，长115 m，宽37.4 m）：干圬 81270 平米（645×126 m）
沉管法隧道施工基本原理及施工工艺
10.1 基本原理
沉管法：在隧址附近修建的临时干坞内(或船厂船台)预制
管段，用临时隔墙封闭，然后浮运到隧址规定位置，此 时已于隧址处预先挖好水底基槽。待管段定位后灌水压 载下沉到设计位置，将此管段与相邻管段水下连接，经 基础处理并最后回填覆土即成为水底隧道。
在已修筑好的干坞内预制管段
2. 压浆法：开控基槽时应超挖1m左右，然后摊铺一层厚40~60cm的 碎石。两侧抛堆沙石封闭槛后，通过隧道内预留压浆孔注入由水泥、 膨润土、黄砂和缓凝剂配成的混合砂浆。
3. 压砂法：与压浆法相似，但注浆材料为砂水混合物。
10.4 沉管隧道施工特点
（1）隧道深度与其它隧道相比，因能够设置在只要不妨碍通航的深度 下，故隧道全长可以缩短；
绞吸式挖泥船
耙吸式挖泥船
抓斗式挖泥船
链斗式挖泥船
铲斗式挖泥船
10.3.6 管段沉放
影响因素：管段尺寸、地形、水流条件、气象条件、航运条件
管段下沉全过程一般需要2~4h。下沉作业分为初步下沉、靠拢下 沉与着地下沉3个步骤。 A. 初步下沉
压载至下沉力达50％规定值后校正位置，之后再继续压载至下沉力 达100％规定值，然后20-50cm/min的速度下沉，直到管段底部离设 计高程4~5m为止。 B. 靠拢下沉 将管段向前节既设管段方向平移至距前节管段2~2.5m处，再将管段 下沉到管段底部离设计高程0.5m左右，再次校正管段位置。 C. 着地下沉 先将管段底降至距设计高程10~20cm处，再将管段继续前移至距既 设管段20~50cm处，校正位置后即开始着地下沉。下沉速度缓慢， 随时校正管段位置。
沉管隧道施工方案
沉管隧道施工方案1. 概述本文档旨在提供沉管隧道施工方案的详细信息，为施工人员提供清晰的指导，确保施工过程安全、高效。
2. 施工准备在开始施工前，需要进行以下准备工作：- 评估沉管隧道的设计参数和地质条件；- 进行现场勘察，确定施工场地；- 确定施工所需的设备和材料，并进行采购；- 制定详细的施工计划，包括施工序列和时间表。
3. 施工步骤沉管隧道的施工一般可分为以下步骤：1. 准备工作：- 清理施工场地，确保无障碍；- 搭建施工临时设施，如办公室、供应站等；- 部署施工团队，明确各自职责。
2. 打桩：- 根据设计参数和地质条件，确定打桩的位置和数量；- 使用合适的打桩设备进行桩基施工；- 检查打桩质量，确保桩基的稳定性。
3. 挖掘沟槽：- 根据隧道设计要求，进行地面挖掘；- 采取合适的支护措施，防止沟槽坍塌；- 保持施工现场的安全和整洁。
4. 安装沉管：- 根据设计要求，将沉管制作好，并进行检查；- 使用起重设备将沉管逐个安装到沟槽中；- 定位和调整沉管位置，确保准确度和稳定性。
5. 固定沉管：- 使用引导设备和锚杆等工具，将沉管固定在沟槽中；- 检查固定效果，确保沉管的稳定性和安全性。
6. 后续工程：- 进行隧道内部的完善工作，如管道布置、电气安装等；- 进行隧道出入口的施工和调试；- 进行通风系统、照明系统等设备的安装。
4. 安全措施在沉管隧道的施工过程中，需加强以下安全措施：- 指定专人负责安全管理；- 建立安全培训制度，确保工人具备必要的安全知识；- 严格执行施工标准和规范，确保施工质量；- 定期进行安全检查和隐患排查，及时采取措施进行整改；- 做好应急预案，应对突发事件。
5. 施工结束施工结束后，需要进行以下工作：- 清理施工现场，恢复环境；- 进行沉管隧道的功能性和质量检验；- 编制施工报告，总结经验教训；- 交付相关部门，并进行验收。
以上为沉管隧道施工方案的概要内容，请根据具体情况制定详细的施工方案，并严格按照相关标准和规范进行施工。
地下工程施工沉管隧道施工
05
沉管隧道的修建应考虑到土地利用和水上通航的问题，尽量少占用土地和在施工过程中最小的妨碍水上交通。
第一节 概述
01
04
02
03
在规划沉管隧道时，首先要充分调查建设现场的地理、物理、以及人为等各种条件，并与桥梁及其他水底隧道方案进行比较；在充分调查的基础上，进行利用规划、选址、交通量和交通组成规划、线形和横断面选择、沉管的结构和长度、设备布置等规划。
02
水底隧道的施工方法有盾构法、沉箱法、明挖法等。其中沉箱法、明挖法可在较浅的河道中采用。因此，能够与沉管法进行实质性比较的只有盾构法。
03
盾构法的最大不同之点是，如何确保隧道上浮的稳定性以及为保证掘进的安全，要有比沉管隧道更大的埋深。所以，隧道长度要长些。
第二节 沉管隧道调查规划
第二节 沉管隧道调查规划
沉管隧道的分类
钢壳方式: 不需修建特殊的船坞，用浮在水上的钢壳箱体作为模板制造管段.
按施工方式分类:
干船坞方式: 在干船坞内制造箱体，而后浮运、沉放的 方式.
第一节 概述
第一节 概述
钢壳方式与干船坞方式的比较
项 目
钢壳方式
干船坞方式
用 途
双车道公路，单线铁道，下水管等管段宽宽在10m以内的
6、进度
根据上述各点，最后研究整个工程的大概进度规划。
5、沉放
沉放方式有：固定脚手架方式，浮桥方式和沉放作业船方式。各有利弊，应考虑管段规模、现场作业条件等选择。
第二节 沉管隧道调查规划
沉管隧道技术综合了土木、建筑、机械、电气等各专业领域。因此在设计时应从总体观点出发慎重的进行研究，以便能满足其目的和功能。不要各专业单独考虑，而应以建成后的隧道状态为中心综合的设计。
沉管法隧道施工
在综合考虑管段外形尺寸、混凝土重度、结构 含钢量、水体重度、施工荷载和制作误差等因素的情 况下，矩形断面管段完成拼装后的干舷高度宜控制在 100-200m，其值可近似按下式计算：
Hb=H-������������������������+������������������������ 式中：Ws——管段自重（KN）
管段制作的流程一般是将一根管段分为若干节， 分节浇筑。
二、管段浮运、沉放与水下对接
管段浮运是将干坞中制作的沉管管段通过水路 拖运至沉放地点的工序。管段起浮前应先在干坞中 进行管段检漏。为保证浮运过程中管段稳定，要求 管段有一定的干舷。干舷是指管段浮运时，管段顶 部露出水面的部分。
管段沉放是沉管隧道施工中用于使管段下沉就 位的工序。按工艺特点可分为吊沉法和拉沉法。
此外，还需对管段安装压载设置。管段下沉一般由向 压载设置加压实现，压载设施一般采用水箱。
管段在出坞前最后需做渗漏检查和调整干舷值。
管段制作的难点主要在于：
① 管段制作精度高
主要体现在对管段总质量、总体积、干舷高度、 沉放对接精度的要求上。
② 管段防水要求高
主要体现在管段结构不允许出现贯穿裂缝，并 尽量避免和控制表面裂缝。特别是目前沉管管段防水 设计的趋势是以结构本体放水为主，在管段外侧不再 采用外部防水设施。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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5）管段沉放技术
（1）管段沉放方法
分吊法
管段沉 放方法
吊沉法 拉沉法
扛吊法 骑吊法
管段沉放的目标是需满足隧道设计对不同位置的 管段提出的定位精度要求，采用何种沉放方式需根 据管段尺寸、水流随度、水位深浅以及以往施工经 验。
沉管法隧道施工安全技术与风险控制
沉管法隧道施工安全技术与风险控制一、风险分析（1）浮运过程中的水深不足以承载沉管重量，可能会造成船体抛锚、运输过程受阻等事故。
（2）发生动力机械故障，可能会发生船体抛锚、运输过程受阻等事故。
（3）未能及时系上系泊缆，遇到水面风大浪大等情况，船体可能会被风浪吹离固定地点。
（4）沉管系泊时走锚，可能发生船体偏离航道等事故，影响运输进度。
（5）沉放时发生走锚，可能会发生沉管沉放位置错误，后续沉管打捞耗费大量人力物力，造成巨大经济损失。
（6）沉放时压载水量偏少，沉管自动起浮，将造成沉管安装失败。
（7）基础灌砂压力过大，可能造成基础沉陷，对潜水人员作业造成不利影响。
（8）沉管在寄放区放置一定时间后，管内积聚有害气体，可能导致工作人员在沉管内施工时不慎吸入，造成中毒。
（9）潜水员水下作业被渔网等漂浮物缠绕，可能造成潜水员被捆缚而无法进行水下作业。
（10）潜水员水下作业遇有塌方，可能造成潜水员被水下塌方崩射的物体击伤，造成人身伤害。
（11）潜水作业时，船舶大范围走锚，可能导致潜水员水下作业失去指挥和帮助，导致潜水员淹溺事故发生。
（12）船舶失控，如主机故障、舵机失灵、失电，可能导致船舶失去航向抛锚、与其他船舶碰撞导致倾覆事故。
二、风险控制重点沉管法施工过程中，应重点防范淹溺、坍塌、中毒和窒息等事故和伤害。
风险控制的重点在于：（1）运输管段的船只应保证能正常工作且应及时系上系泊缆。
（2）沉放管段时，应保证压载水量充足。
（3）沉管在寄放一段时间后应及时清理有害气体。
（4）应保证潜水员工作区域的水上漂浮物数量不至于影响其作业。
（5）应做好水面情况监测工作，防止大风大浪对水上作业的影响。
三、风险控制技术措施（1）浮运中水深不足时的控制措施：浮运前，用仪器检测航道情况，同时检测航道附近水深及范围，以备适当调整航向，避开浅点；沉管尾部用拖轮协助调整航向，或直接反向将沉管拖离浅点区；利用系泊锚，将沉管调整到合适的航道。
（2）发生动力机械故障时的控制措施：由于江面窄，大马力拖轮反而作用不大，可调配小型拖轮浮运前到现场协助；用两艘作业方驳在管节旁协助，方驳上配备人员、锚只及同样型号和功能的卷扬机及起重设备；浮运时的专用卷扬机由专人维护、试验、使用；当发生动力故障时，拖轮、方驳立即靠近管节下水位接拖或抛锚相对固定，避免管节漂流或搁浅：同时增调大马力拖轮到现场协助。
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砂土回填。
5．管段水下连接 管段水下连接方法有水下混凝土法与水力压接法两种。 水下混凝土法是在管段接头处用水下混凝土加以固结使接头
与外部水隔绝，现已极少采用。 水下压接法是利用作用在管段上的巨大水压力使安装在管段
端部周边上的橡胶垫圈发生压缩变形，而形成一个水密性良好而 又可靠的管段接头。几乎所有的沉管隧道都采用这种简单而又可 靠的管段连接方法。水力压接法的主要工序为对位、拉合、压接、 拆除隔墙。当管段沉放到临时支承上后，首先进行初步定位，而 后用临时支承上的垂直和水平千斤顶进行精确定位。对位之后， 在已设管段和新铺设管段之间还留有间隙。拉合工序就是用一个 较小的机械力量，将刚沉放的管段拉向前节已设管段，使橡胶垫 圈的尖肋部被挤压而产初步变形，使两节管段初步密贴。拉和作 业除了可采用拉和千斤顶以外，也可采用定位卷扬机进行。拉和 作业完成之后，抽掉在管段临时隔墙内的水，作用在新设管段自 由端的巨大静水压力就将管段压向已设管段，橡胶垫圈再一次被 压缩，接头完全封住。压接完毕后即可拆除隔墙。
管段下沉作业，一般按初步下沉、靠拢下沉和着地下沉三 个步骤进行，如图11.18 所示。
（3）管段沉放方法 到目前为止，常用的管段沉放方法有两类。一类吊沉法，
另一类为拉沉法。吊沉法又分为：以起重船或浮箱为主要机具的 分吊法（如图11.19与图11.21）；以利用方驳船及架设其上的 “杠棒”（所谓“杠棒”，一般是型钢梁或钢梁板）为主的杠吊 法（如图11.22）和以水上作业平台为主的骑吊法（如图11.20）。 拉沉法利用预先设置在沟槽中的地垄，通过架设在管段上面的钢 桁架顶上的卷扬机牵拉扣在地垄上的钢索，将具有具有一定浮力 的管段缓缓地拉下水（如图11.23）。
美国和日本大多数采用钢壳管段修建海湾隧道，海湾水深
深于内河，钢壳管段多为圆形。钢壳管段由结构钢壳和混凝土 环组成的薄壁复合结构，钢壳提供防水屏障，混凝土起到镇载 作用，镇载的混凝土被浇筑在结构隔板之间形成的空间内。先 在造船台、干船坞或临时性船坞预制部分钢壳，再在结构内添 加浇注一些龙骨混凝土以增加其稳定性和刚度，然后可让这一 钢结构下水。钢结构的其余部分便可浮在水上安装。最后浇筑 剩余的混凝土。沉放前安装临时性挡头板，接缝的结构和其他 水上作业特殊需要的装置，最后铺设附加镇载——混凝土和砾
11.5 沉管法隧道施工
2．管段的制作 混凝土管段一般是在干船坞内或专门建造的内水湾中预先
制作。钢筋混凝土管段通常为矩形，每节长60m～140m，多数 为100m左右。预制大体积的混凝土箱涵，必 的质量引起渗漏。此外箱涵的模板尺寸要准确，混凝土砂石骨 料要均匀，以保证沉管管节各部分重力协调平衡。混凝土箱涵 的底模通常为钢板，在侧墙和顶板外侧，视工程质量状况，可 增加外贴的刚性或柔性防水层。
6．地基处理 沉管隧道的地基所承受的荷载通常较低，一般情况下地基承
载力都能满足，但为了避免有害的沉降产生，保证隧道的安全正 常使用，需要对地基进行处理。沉管隧道的地基处理，早期采用 多采用先铺法（又称刮铺法），即在管段沉放之前用刮砂法或刮 石法将基槽整平，将来管段直接沉于其上。此法比较费时，而且 整平密实度也不高，难以适应隧道宽度的不断增加。后来出现了 后填法，即在管段沉放后，再将管段与基槽之间的空隙灌砂、喷 砂或者压砂和压浆。
4．管段沉放 管段的沉放在整个沉管隧道施工过程是比较重要的一个工
序，也是最危险最困难的工序，沉放过程的成功与否直接影响 到整个沉管隧道的质量。成功的沉放作业需要有各种环境条件 的信息，还需要作业的技能和经验，为设备准备足够的后援设 施。 （1）沉放作业
沉放作业全过程可按三个阶段进行： 1）做好沉放前的各种准备工作，如管段基槽的清理、沉放现在 封锁区的布置、管段定位设施的设置等；拖运管段至沉放现场。 2）用缆绳定位管段，使管段的中心线与隧道轴线基本重合。 3）施加镇重物（如灌注压载水），使管段下沉。
3．管段的浮运与沉放 在干坞内预制管段完成后，可向干坞内灌水，使预制管道逐
渐浮起，并利用绞车将管段牵引出坞。管段出坞后，一般采用拖 船或者岸上绞车向隧址拖运。当拖运距离较长，水面较宽时，一 般采用拖轮拖运管段。拖轮的大小和数量可根据管段的尺寸、拖 拉航速及拖运条件（航道形状、水深、流速等），通过力学计算 分析选定。当水面较窄时，可采用岸上设置绞车拖运或者拖轮顶 推浮运管段。对于海上及某些近海的江上，管段的整个拖运过程 可能都与潮汐有关，通常根据潮汐的周期性变化确定最佳拖运时 间，特别时拖运的困难阶段，保证在潮汐上有利时刻通过。