沉管隧道沉管基础处理与覆土回填施工工艺(隧道工艺标准
沉管隧道地基处理
压浆孔
活动桩顶法
三
覆土回填（最终工序）
1. 回填工作内容 2. 注意事项
回填工作包括：沉管侧面回填和管顶压 石回填。
说明： 沉管外侧下半段，一般采用砂砾石。矿渣 等材料回填，上半段则可用普通砂土回填。
注意事项
1. 全面回填工作必须在相邻的管段沉放完后方能进行，采 用喷砂法进行基础处理或采用临时支座时，则要等到管 段基础处理完，落到基床上再回填。 采用压注法进行基础处理时，先对管段两侧回填，但要 防止过多的岩渣存落管段顶部。 管段上、下游两侧应对称回填。 在管段顶部和基槽的施工范围内均匀地回填，不能在某 些位置投入过量而造成航道受阻，也不得在某些地段投 入不足而形成漏洞。
砂、石 封闭栏
碎石垫 层
压 入 砂 浆压浆孔Fra bibliotek压浆法
（4）压砂法
• 压砂法与压浆法相似，但压入 的是砂、水混合料。所用砂粒 径以0.15~0.27㎜为宜。 • 做法：在管段内沿轴项铺设 ∮200㎜的输料钢管，接至岸 边或水上砂源，通过吸料管将 砂水混合物泵送到已接好的压 浆孔，打开单向球阀，将混合 料压入管底空隙。停止压砂后， 在水压作用下球阀自动关闭。 • 优点：此法设备简单，工艺容 易掌握，施工方便。而且对航 道干扰小，受气候影响小。
4.按导轨所规定的厚度、高度以及坡度，用刮铺机刮平，刮平后的表面平整 度，对用于刮砂法，可在±5㎝左右；用刮石法，约在±20㎝左右； 5.为使管底和垫层密贴，管段沉设完毕后，可进行“压密”工序。 “压密” 可采用灌压载水，或加压石料的办法，使垫层压紧密贴。
缺点：刮铺法费工费时，平整度不高，逐渐被后填法所取代。
3压浆法
• 前提：采用此方法时，沉管沟槽须先超挖1m左右， 摊铺一层碎石（厚约40~60㎝），大致平整后， 再设临时支座所需碎石堆和临时支座。 • 施工方法：管段沉设结束后，沿管段两侧边缘及 后端底部边缘堆筑砂、石封闭栏，栏高1m左右， 用来封闭管底周边。然后从隧道内部，用砂浆设 备通过预埋在管段底板上的压浆孔（直径80㎜）, 向管底空隙压注混合砂浆（混合砂浆由水泥、膨 润土、黄砂和适量缓凝剂配成）。
11.5 沉管法隧道施工
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。
土木工程施工
第十一章 地下工程
11.5 沉管法隧道施工
一、 概述 沉管法亦称沉埋法或沉放法，该法施工时，先在隧址以外
的预制场(船厂与干坞)制作沉放管段，管段两端用临时封墙密 封，待混凝土达到设计强度后拖运到隧址位置（此时设计位置 上已预先进行了基槽开挖，设置了临时支座），然后沉放管段。 待沉放完毕后，进行管段水下连接，处理管段接头及基础，然 后覆土回填，再进行内部装修及设备安装，以完成隧道。
挖浚基槽最常用的挖泥船有：①吸扬式挖泥船，②抓扬式
挖泥船；⑧链斗式挖泥船；④铲扬式挖泥船。吸扬式挖泥船靠 铰刀和泥耙把基槽的土体搅拌成泥浆，然后再由泥浆泵排泥管 卸泥于水下或输送到陆地上。另外三种方法则靠铲斗、抓斗、 链头把泥块挖起，装入驳船运走。
隧道施工方法之沉管法
隧道施工方法之沉管法沉管法是预制管段沉放法的简称，是在水底建筑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，以保安全。
水底隧道的水下段，采用沉管法施工具有较多的优点。
50年代起，由于水下连接等关键性技术的突破而普遍采用，现已成为水底隧道的主要施工方法。
用这种方法建成的隧道称为沉管隧道。
适合于沉管法施工的主要条件是：水道河床稳定和水流并不过急。
前者不仅便于顺利开挖沟槽，并能减少土方量；后者便于管段浮运、定位和沉放。
历史发展：19世纪末已用于排水管道工程。
第一条用沉管法施工成功的是美国波士顿的雪莉排水管隧洞，于1894年建成，直径2.6米，长96米，由6节钢壳加砖砌的管段连接而成。
20世纪初叶，开始用于交通隧道，1910年美国建成了第一条底特律河铁路隧道，水下段由10节长80米的钢壳管段组成。
至1927年，德国于柏林建成了一条总长为120米的水底人行隧道。
采用沉管法修建的第一条水底道路隧道为美国加利福尼亚州的奥克兰与阿拉梅达之间的波西隧道，建成于1928年，水下段长744米，使用12节62米长的管段。
它是钢筋混凝土圆形结构，其外径为11.3米。
该隧道采用圆形的双车道断面等许多重要特点，成了美国后来用沉管法的楷模。
但从1930年建造的底特律—温莎隧道起又采用了钢壳制作的管段，而将其横断面的外形改为八角形。
沉管法修建水底隧道一个明显的进步，是1941年在荷兰建成的马斯河道路隧道。
管段用钢筋混凝土制成矩形结构，内设4车道并附设自行车和人行的专用通道。
管段断面为24.8×8.4米，外面用钢板防水，并用混凝土作防锈保护层。
某工厂化预制沉管-隧道施工流程及工艺
表1.3.1 主要阶段进度计划表表1.5-1 施工工区划分示意岛隧结合部施工总体以先基础再围堰，围堰完成后同时开展暗埋段隧道及首节沉管基础施工，其施工流程及步骤见图2.2.1-2及图2.2.1-3(a)～(b)。
图2.2.1-2 西人工岛岛隧结合部施工流程图图2.2.2-10 支撑桩基础施工步骤图图2.2.2-12 桩帽安装图图2.3.2-1 换填砂基础施工流程图图2.3.2-4 挤密砂桩施工工艺流程图减沉桩施工工艺流程见图2.3.2-7，施工步骤见图2.3.2-8。
图2.3.2-7 减沉桩施工工艺流程图图2.4.2-1 沉管段隧道总体流程图图2.4.3-4 每个管节预制、舾装总体施工工艺流程图图 2.4.3-11 钢端壳安装示意图第一步：在平地上将止水带铺平，并以尼龙绳连接好止水带 与吊具。
缓慢起吊，同时适当调整尼龙绳松紧程度及位置， 保证止水带不发生扭曲等严重变形。
然后将止水带吊至管节 端头附近。
第二步：将止水带下降至钢端壳附近，并向钢端壳缓慢 靠拢进行对位。
第三步：在钢端壳上安装临时定位销，将止水带沿定位销及 第四步：安装夹板，拧紧螺栓。
移除定位销。
对应的螺栓孔进行准确定位。
图 2.4.3-12 GINA 止水带安装示意图图 2.4.3-14 管节端封门管节修补不合格一次舾装管节检漏 合格管节出坞基槽粗挖 基槽精挖管节系泊基槽清淤管节二次舾装不满足等待气象窗口满足管节浮运到位碎石基床整平封门关闭 再次对接关键锁定管节沉放对接偏差大开启封门 管内测量 符合拆除舾装件偏差小 管节尾部微调 相应管内作业一般锁定回填进入下一管节安装施工 或最终接头施工图 2.4.4-2 浮运沉放施工流程图管节检漏一次舾装后 坞内注水至管节浸水6m浸水24小时水箱检漏检查端封门底部、水密门、管节 底部渗漏情况均匀、对称逐级加水至水箱水位 1.5m，检查下部水密性加水至水箱水位3m不合格 检查管节底渗漏合格修补不合格合格检查整体水密性合格进排水系统检漏干坞内注水淹没管节0.5m水箱排水至剩余水量加上管 节重量大于管节浮力浸水24小时管节内、外部全面检漏不合格不合格修补及检修进排水系统检查合格合格管节及水箱检漏结束进排水系统检漏结束管节起浮 图 2.4.5-1 管节检漏起浮流程图第 一组合沉放驳与体外定位 系统并拖运至管节天第 二3d天第 三 天放松管节端头系缆，套 上沉放驳沉放驳、体外定位系统 就位锚固第 四 天2d第 五 天第 六 天2d第 七 天管节进行导向装置、人 沉放驳与管节压载监控孔和拉合装置安装设备连接调试测量塔安装 （如果有）水下测量设备安装及信 号调试测量标定管节沉放相关 特征点体外定位系统和沉放驳 收紧固定共 7d4d二次舾装完成 图 2.4.5-3 管节二次舾装流程图航道内拖运管节出坞后舾装布置基槽内抵抗横流斜向拖运图 2.4.6-1 管节拖运方案示意图图 2.4.6-3 管节沉放作业步骤端面详图2.4.8.2 工艺流程 最终接头的工艺流程见图 2.4.8-2。
第八章 沉管法隧道施工
H
10
8.2 管段制作 一、干坞
干坞是坞底低于水面的水池式建筑物，是修建矩形
沉管隧道的必需场所。通常是在遂址附近开挖一块低洼 场地用于预制隧道管段，属于临时工程。 1.干坞形式 固定干坞（3千万-4千万）：洼地，船厂的船台 移动干坞：半潜驳（大型轮船） 2、干坞位置 遂址设计轴线上，仅一个工程使用； 隧道设计轴线之外，有利于多个工程同时使用
H
26
水箱的容量取决于管段干舷的大小、下沉力的
大小、管段基础处理时抗浮所需的压重。
5.检漏与干舷调整
一般在干坞灌水之前，先往压载水箱里灌压载
水，然后向干坞灌水，24-48小时后，进入管段内
对管壁进行检漏，如有渗漏及时修补；同时进行干
舷调整，通过调整压载水的重量，使干舷达到设计
要求。
H
16
8.3 管段的沉放与连接
调； ❖ 具有较为合适的河海航道、水文及河床条件。
❖ 施工条件是否满足要求。
H
9
8.1 概述
六、技术发展简介 最早起源于英国伦敦泰晤士河（1810） 1894建成美国波士顿第一条城市排水隧道； 1910底特律水底铁路隧道的建成，标志沉管法修建水底 隧道技术的成熟； 加拿大、美国、日本 国内：1972年香港修建第一条跨港沉管隧道； 1984台湾高雄海底隧道； 1994年珠江沉管隧道；96年宁波甬江沉管隧道。 21世纪，常洪、杭州湾、上海外环沉管隧道相继建成。
第八章 沉管法隧道施工
8.1 概述 8.2 管段制作 8.3 管段的沉放与连接 8.4 基础处理及回填
H
1
8.1 概述
一、基本概念 沉管隧道：按照隧道的设计形状和尺寸，先在遂 址以外的干坞中或船台上预制隧道管段，并在两 端用临时封墙封闭，然后舾装好托运、定位、沉 放等设备，将其托运至遂址位置，沉放到江河中 预先浚挖好的沟槽中，并连接起来，最后充填基 础和回填砂石将管段埋入原河床中。
沉管法隧道施工基本原理及施工工艺
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）
13
10.3 沉管隧道施工工艺
10.3.1 沉管法施工前期调查工作
水力调查：流速、流向、密度差异、潮汐、水位变化、
海浪和波浪影响、水质情况
地质调查：地基承载力、水下障碍物、浚挖技术 气象调查：风、温度、能见度等 地震调查：断层位置、地震记录、土层性质或成层状态，特
别注意液化问题
14
10.3.2 临时干船坞的构造与施工
（2）深度 保证管段制作好后能顺利浮运出坞。
15
（3）坞底与边坡 坞底 20-30 cm无筋混凝土或钢筋混凝土（铺砂砾或碎石层） 或1-2.5 m的黄砂；上覆20-30 cm砂砾或碎石 一般坞底强度不存在问题 边坡 需进行边坡稳定性分析 可采用防渗墙及井点系统 分批制作时，需分析干圬排水时边坡的稳定性
16
（4）坞首、坞门 一批制作时：一般不采用坞门，仅用土围堰、钢板桩围堰； 局部拆除围堰，将管段拖运出坞 分批制作时：双排钢板桩围堰；单排钢板桩作坞门
17
10.3.3 管段制作
（1）施工缝、变形缝的控制 纵向施工缝：竖墙下端30-50cm处 横向施工缝：垂直缝（水密性难以保证）裂，长短一般为15-20 m
4
沉管隧道的组成
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。根据两岸地形与地质条件， 也可将沉埋段与暗埋段直接相接而不设竖井。
沉管隧道的基础处理
3.桩基法
沉管隧道的基础处理
沉管隧道的基础处理
3.桩基法 (2)活动桩顶法 ●在所有的基桩上设一小段预制混凝土活动 桩顶。活动桩顶与预制混凝土之间，留有一空 腔。管段沉埋完毕后，向空腔中灌筑水泥砂浆， 将活动桩顶顶升至与管底密贴接触。 ●待砂浆强度达到要求后，卸除千斤顶，管 段荷载便能均匀地传到桩群上。垫层厚度按预 计沉降来确定。管段沉放完毕后，再于管段底 部与活动桩顶之间，灌注水泥砂浆填实。
沉管隧道的基础处理
◆覆土回填工作应注意以下几点： (3)管段上、下游两侧（管段左右侧）应对称回填。 (4)在管段顶部和基槽的施工范围内应均匀地回填，不能在某些位置
投入过量而造成航道障碍。《地下铁ຫໍສະໝຸດ 》8.6 沉管隧道的基础处理
隧道与地下工程系
沉管隧道的基础处理
8.6 沉管基础处理
◆由于水的浮力作用，因此沉管隧道作用在地基上的荷载一般比较 小，故地基一般不会产生由于土壤固结或剪切破坏所引起的沉降。其次， 沉管隧道施工时是在水下开挖沟槽，没有产生流砂现象的可能，因而对 各种地质条件的适应性很强。
1－活动桩顶；2－尼龙布套；3－压浆孔 活动桩顶法
沉管隧道的基础处理
覆土回填
◆回填工作是沉管隧道施工的最终工序，包括沉管侧面回填和管顶压 石回填。
◆沉管外侧下半段，一般采用砂砾、碎石、矿渣等材料回填，上半段 则可用普通土砂回填。
◆覆土回填工作应注意以下几点： (1)全面回填工作必须在相邻的管段沉放完，采用临时支座时，则要 等到管段基础处理完，落到基床上再回填。 (2)采用压注法进行基础处理时，先对管段两侧回填，但要防止过多 的岩渣存落管段顶部。
沉管隧道的基础处理 1.先铺法 ◆即在管段沉埋之前，先在基槽内铺好砂、石垫层。 ◆早期大多采用一种在沉放之前先铺砂石作为垫层的先铺法。
建筑沉管隧道基础处理技术
谈建筑沉管隧道基础处理技术【摘要】基础处理方法的种类很多，这些方法适用于不同的地质条件及各国不同的国情，基础处理方法大致可分为先铺法和后铺法两大类。
【关键词】建筑；沉管；隧道；基础；处理技术沉管隧道的基础所承受的荷载通常较低，只作一般的处理，用砂或碎石作为垫层就能满足要求。
当沉管沉放就位后，其有效重量约等于沉管中的压重，大约为5 ~ 10kn∕m2 ，加上覆土重量，车辆动载以及周围水的比重变化引起的荷载也不会超过30 kn∕m2，大大低于10m深度处的垂直初始应力，因此基底土层的承载能力通常不会出现问题。
1．刮铺法早期的沉管隧道多用刮铺法处理基础，特别是北美，从1950年起修建的19座沉管隧道中，12座是用刮铺法基础，其优点是造价较低。
刮铺法的主要工序如下：浚挖沟槽时，先超挖60 ~80cm，然后在槽底两侧打数排短桩安设导轨用以控制高程和坡度,通过抓斗或刮板船的输料管将辅垫材料投放到海底，再用简单的钢刮板或刮板船刮平。
所用辅垫材料最好是15cm左右的卵石和1.3- 1.9cm粒径的砂铄，刮铺法的精度一般为:刮砂±50cm，刮石± 20cm。
早期刮铺法采用一个简单的钢刮板对铺垫材料进行扫平，其导向用的钢梁和轨道安放在浮船上，这种装置受水流及潮汐影响较大，后来采用一种不受潮汐影响的刮板船，其位置与海底基础平面相对来说比较稳定，容易作业。
旧金山海湾地铁隧道采用刮平船处理基础时，水深为41m，水流速度达5.5 ~ 7.5 kn∕m2，然而基础处理的质量很好。
刮铺法的主要缺点是须配置费用昂贵的专用刮铺设备;作业时间长，精度难以控制；在流速大、回淤快的河道或管段底宽超过15m 左右时，施工困难;施工作业时对航道有影响。
2．桩基础桩基础很少用作沉管基础，然而当碰到以下特殊情况时，常采用一种特殊的桩基：①地基土非常软弱；②沿隧道轴线方向基底土层硬度变化较大，以至不均匀沉降难以接受；③管段承受列车振动后再传到基底土层中，引起的管段沉陷难以接受。
沉管隧道管段浮运与沉放施工工艺(隧道工艺标准系列之二十八)
28管段浮运与沉放施工工艺28.1 总则28.1.1适用范围本标准适用于采用沉管法施工的水下公路隧道工程。
28.1.2编制参考标准、规范28.1.2.1地下铁道工程施工及验收规范(GB 50299-1999)。
28.1.2.2公路隧道施工技术规范(JTJ042－94)。
28.1.2.3公路工程质量检验评定标准(第一册土建工程)(JTGF80/1-2004)28.1.2.4陈韶章. 沉管隧道设计与施工，科学出版社，2002年。
28.1.2.5铁道部西南科研所. 世界沉管隧道技术，1997年。
28.2 术语28.2.1 起重船吊沉法采用起重船提着管节顶板预埋的吊环沉放管节的方法（见图28.5.2.2-1）。
28.2.2浮箱吊沉法在管节顶板上方安装浮箱和卷扬机，直接将管节吊起和沉放的方法（见图28.5.2.2-2）。
28.2.3 自升式平台吊沉法(简称SEP法)采用船体作业平台吊沉管节的方法，这种作业平台的4根柱脚可通过液压千斤顶自由升降(见图28.5.2.2-3)。
28.2.4 船组杠吊法采用两副“杠棒”担在两组船体上组成的船组，完成管节吊沉作业的方法。
所谓“杠棒”即钢珩架梁或钢板梁(见图28.5.2.2-4)。
28.3施工准备28.3.1 技术准备28.3.1.1为保证管节浮运与沉放的顺利进行，施工前应收集气象、水文等基础资料，其中包括：（1）管节沉放期间的天气预报。
天气、风向、风力、温度、风速、相对湿度等。
（2）水文资料。
历史最高与最低水位，百年一遇洪水推算水位，最高与最低潮位。
（3）流速。
涨急与落急最大、最小断面流速，涨急与落急平均断面流速。
（4）涨急平均流向。
（5）江(河、海)水重度。
（6）绘制典型日水位过程线。
28.3.1.2制定管节浮运与沉放方法与实施计划。
28.3.1.3进行管节浮运与沉放过程的力学验算。
28.3.1.4进行管节沉放地段的沟槽开挖与清淤工作。
28.3.1.5准备浮运与沉放机具与设备。
沉管法施工工艺
5、压砂法
压砂法亦称为砂流法，与压浆法相似。（不做叙述）
小结
沉管法基础处理在沉管铺设和后期隧道使用过程中都起 着尤为重要的作用，只有基础密室、平顺，沉管才能平稳、 安全的坐落，沉管隧道方安全可靠。
二、后填法
1、灌砂法 管节沉放完毕后，从工程船舶上通过导管沿着管节侧面 向管节底部灌填粗砂，构成纵向垫层。 此法不需要专用设备，施工方便，较适用于底宽较小的 钢壳圆形、八角形或花篮形管节。 2、喷砂法 在水面上用砂泵将砂、水混合料通过伸入管节底面的 喷管向管节底部喷注，以填满空隙。喷砂所筑的厚度一般 为1米。（见图1）
沉管法-基础处理
1、基础处理的目的 2、基础处理的方法 （先铺法和后填法）
பைடு நூலகம்
基础处理的目的
是使沟槽底面平整，消除有害空隙，而不是为了提高 地基的承载力。在水下开挖的沟槽，其底面凹凸不平， 如不加以整平，管段沉放后会因地基受力不均匀而导致
局部破坏，或因不均匀沉陷而开裂。
基础施工主要方法 一、先铺法
1、简易刮铺机刮平（刮砂法和刮石法） 2、水下人工刮平法
图1
3、灌囊法
首先在开挖好的基槽底面先铺一层砂、石垫层，然后于 管节沉放前在管节底面系上空囊袋一并下沉，先铺垫层与管 片底面之间留出15～20cm的空间。 待管节沉放完毕后，从工程船舶上向囊袋内灌注由粘土、 水泥和黄砂配制成的混合砂浆，直至管节底面以下空隙全部 填满为止。如下图：
4、压浆法
压浆法是在灌注法基础上进一步改进和发展而来的， 可省去较贵的囊袋、繁复的安装工艺、水上作业和潜水作业。 先是管段基槽须向下挖1m左右，然后摊铺一层碎石 (30~40cm），但不必刮平，再堆设作为临时支座的碎石堆。 管节沉放对接结束后，沿着管节两侧边及后端底边抛堆砂石 混合料至离管节底面高程以上1m左右，以封闭管节周边，然 后从管节内部用通常的压浆设备，向管节底部空隙压注混合 砂浆。