沉管隧道水下连接与管节接 头施工工艺(隧道工艺标准系列 之二十九)
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。
简述沉管法的施工工艺
简述沉管法的施工工艺一、引言沉管法是一种常用的海底隧道施工方法，它通过将预制的隧道管段沉入海底，然后逐个连接起来形成隧道。
沉管法施工工艺相对简单，同时能够有效地减少对海洋环境的影响，因此在海底隧道建设中得到广泛应用。
二、前期准备在进行沉管法施工之前，需要进行充分的前期准备工作。
首先需要进行地质勘探和设计，确定隧道的位置、长度、深度等参数。
其次需要进行现场勘测和测量，确定沉管的精确位置和方向。
最后还需要制定完善的施工方案和安全管理计划。
三、制作沉管在沉管法施工中，首先需要制作预制沉管。
预制沉管可以采用钢筋混凝土或钢材等材料制成，在生产过程中需要严格按照设计要求进行加固和防腐处理。
四、运输和安装将预制好的沉管运输至现场后，在海上进行安装。
首先需要将船舶靠近待安装位置，并使用起重机将沉管吊起并放入水中。
然后使用拖船将沉管缓慢拖向目标位置，同时通过水下设备控制沉管的姿态和深度。
五、沉入海底当沉管到达目标位置后，需要将其沉入海底。
这一过程需要使用水泥和砂浆等材料填充管道内部，同时使用船舶和起重机控制沉管的下降速度和姿态。
当沉管完全沉入海底后，需要进行固定并进行防水处理。
六、连接隧道段在所有的预制沉管都安装完成后，需要逐个连接起来形成完整的隧道。
这一过程需要使用特殊的连接器将相邻的两个沉管连接起来，并进行密封处理。
在连接完成后还需要进行测试和检查，确保隧道的完整性和安全性。
七、施工中的安全管理在进行沉管法施工时，安全管理非常重要。
首先需要对施工现场进行严格管理，确保所有人员都遵守安全规定并佩戴必要的安全装备。
其次需要对设备和材料进行严格检查，并对不符合要求的设备和材料及时更换或修理。
最后还需要定期进行安全教育和培训，提高施工人员的安全意识和技能水平。
八、总结通过以上的简述，我们可以看出沉管法施工工艺相对简单，但需要进行充分的前期准备和严格的安全管理。
在实际施工中，需要根据具体情况制定合理的施工方案，并采取有效措施确保隧道的质量和安全。
沉管施工工艺
沉管施工工艺沉管施工工艺沉管施工工艺是一种常用的隧道施工方法，广泛应用于大型水下通道的建设。
在这种工艺中，工人使用沉管船将预制的钢管段沉积到水底，形成隧道的结构。
这种工艺具有施工速度快、质量可控的优点，已经成为处理深水、海底地形复杂的最佳选择。
下面就来介绍一下沉管施工工艺的具体过程。
首先，进行预制工作。
在沉管施工工艺中，预制是至关重要的一步。
工人需要在陆地上进行众多预制工作，包括制作沉管的钢管段、制作连接部件、制作导向系统等。
这些工作的精细程度直接关系到后续施工的顺利进行。
接下来，进行潜水工作。
潜水工作是沉管施工工艺中最重要的环节之一。
潜水员需要进入水下，并配合沉管船进行施工操作。
首先，他们需要清理水底的杂物和泥沙，确保沉管的靠放位置平整。
然后，他们需要在预制好的沉管上安装导向系统，以便在沉降过程中保持良好的位置。
潜水员需要非常细心和耐心，确保每一个环节都完成到位。
然后，进行沉管过程。
沉管过程是整个施工工艺的核心环节。
在此过程中，沉管船会将预制好的沉管连接，并逐渐降低到预定的位置。
这个过程需要精确的掌控和调整，以确保沉管的位置和方向都符合设计要求。
沉管过程目前主要采用液压和浮力的方式进行，这样可以保证沉管的下沉速度和姿态。
最后，进行沉管的固定和封闭工作。
沉管降低到预定位置后，就需要进行固定和封闭操作。
固定可以采用下注钢浆或钢筋搭设的方式。
这样可以保证沉管与水下地面的牢固连接。
而封闭工作则是为了确保沉管内部的工作环境安全。
工人需要对沉管进行排水和通风处理，确保施工人员能够在安全的状态下进入工作。
总之，沉管施工工艺是一项复杂而精细的工程，需要各个环节的精细操作和严格控制。
只有经过专业的培训和丰富的实践，工人才能够胜任这一工作。
随着科技的发展，沉管施工工艺也在不断的改进和完善，未来必将在更多水下工程中起到重要的作用。
在沉管施工工艺中，工人在潜水过程中面临着巨大的挑战和风险。
首先，潜水员需要克服水压带来的难题。
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问题思考
一、沉管隧道的施工流程？
二、沉管中的管段是如何以及在哪里加工的？
二、沉管中的管段是如何制作的？
目录
CONTENTS
01 沉管隧道施工工艺 02 管段的预制
01 沉管隧道施工工艺
沉管隧道施工原理
• 在干坞中预制隧道管段，用临时隔墙封闭 • 然后拖运管段至隧址位置，沉放到沟槽中，连接起来 • 最后充填基础和回填砂石，将管段埋入原河床中。
沉管隧道施工工艺流程
01
修建临时干坞
03
管段浮运
05
管段沉放
07
回填覆盖
02
预制管段
04
基槽浚挖
06
基础处理
08
安装与装修
02
管段的预制
管段的分类-圆形管段
圆形
八角型
花篮型
管段的分类-矩形管段
六车道
八车道
管段的预制的要求
• 施工缝与变形缝的控制
施工缝：沿着管段纵向方向，一般设置在竖墙下端30~50cm处 变形缝：设置在隧道轴线方向，长度一般为15~20cm
• 管段防水控制
外防水：• 刚性管防段水与防柔性水防水控制
内防水：材料防水 变形缝防水
管段建造车间 坞底 出厂管段
边坡
坞首
运料车道
管段的预制场所-干坞
当管段浮运时：
浅水位 深水位
坞首 围堰
坞首拆除， 坞底水位 上升， 管段浮起。
小结
沉管法原理
沉管法施工步骤
水底隧道施工方法
沉管法
管段的分类 管段制作的要求 干坞构造
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）
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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
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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。
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（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
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（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
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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
沉管法施工工艺一、概述沉管法施工是一种广泛应用于水下工程建设中的技术，主要用于铺设管道、电缆、水底隧道等。
在沉管法施工中，管道或结构物在陆上预制后，通过船只将其运输到铺设位置，并沉放到预定的深度。
这种施工方法具有高效、安全、环保等优点，尤其适用于长距离、大口径的水下管道铺设。
二、施工步骤1、预制管道：在陆地上进行管道的预制工作，包括管道的生产、组装、测试等。
2、浮运：将预制好的管道通过船只运输到铺设位置。
3、沉放：在管道到达预定位置后，通过牵引或其他方式将管道沉放到预定的深度。
4、连接：在管道沉放就位后，进行管道的连接工作，包括对接口的焊接、密封等。
5、回填：在管道连接完毕后，进行回填工作，包括沙土、石料等，以固定管道的位置。
三、注意事项1、在进行沉管施工前，应对施工区域的水文、地质、气象等条件进行详细调查，以确保施工的安全和顺利进行。
2、在预制管道时，应严格按照设计要求进行生产、组装和测试，以确保管道的质量和性能。
3、在浮运和沉放过程中，应采取有效的措施防止管道的破损和变形。
4、在连接管道时，应确保接口的质量和密封性能，以防止水流的冲刷和侵蚀。
5、在回填时，应选择合适的材料和工艺，以保证管道的位置稳定和安全。
四、总结沉管法施工是一种高效、安全、环保的水下工程建设技术，具有广泛的应用前景。
在实际施工中，应根据具体情况选择合适的施工方案和技术参数，以保证施工的质量和安全。
加强施工管理和监督也是保证施工质量的重要措施。
顶管法施工工艺顶管法施工工艺是一种先进的非开挖施工方法，广泛应用于给排水管道、通信电缆、电力管道等地下管网的建设和维修。
相比于传统的开挖施工方法，顶管法具有更高的效率、更低的成本、更少的环境影响等优点。
本文将介绍顶管法施工工艺的基本原理、优点、应用范围、施工流程和注意事项。
一、顶管法施工工艺的基本原理顶管法施工工艺是通过推力将掘进机从工作井中推入地下，同时将需要铺设的管道随着掘进机一起推进，直到到达目标位置。
沉管隧道施工
结构特点 基础 隧道高度
适合应用于承受水压力较高的 结构强度主要取决于横向弯矩。
场合，在深水下采用可能获得较
好的经济性。
底部面积较小，可用碎石敷设基 由于底面积较大，在沉放及定位
础层，便于施工。
以后须采用吹沙或灌浆的方式
以形成平稳的基础。
在应用于交道通道时，这种截面 横截面可按通车的具体要求进
的隧道在上下两部分不必要的 行设计，开挖深度较小，经济性
对接 中间接头 最终接头 隧道内部工程
沉管隧道的施工
管段的预制
管段临时系泊 沉管段之拖航
钢壳砼结构/钢壳结构
钢壳制作 下水
拖航至组装栈桥 混凝土内管的浇筑
组装
沉管段之沉放 沉管基础
暗埋段连接井施工 管段基槽浚挖
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沉管隧道施工中的关键技术
✓ 管段的水下连接 ✓ 基础处理
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§2 管段制作
管段制作的场地需要临时干坞，但在管 段制作阶段最重要的工作是做好管段防 水。
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管段制作
变形缝的构造应满足三个主要要求：
✓ 能适应一定幅度的线变形与角变形； ✓ 施工阶段能传递弯矩，使用阶段能传递剪力； ✓ 变形前后均能防水。
通常采取的措施是：
把变形缝处的管壁外排纵向（水平）钢筋全部断开； 内排纵向钢筋则保持连续并通过变形缝。待沉没完毕 后，再予以切断，使之成为完全的变形缝。
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检漏与干舷调整
管段在制作完成后，须采取注水试验检 漏。
管段在正式浮运之前，须检查四边干舷 是否合符规定，或有倾斜现象，可用调 整压载的办法来纠正。
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管段浮运前
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§3 水底浚挖
水底浚挖主要指沉管基槽的浚挖，可根 据河床泥土的类型选用不同的挖泥船， 如吸扬式挖泥船、抓斗式挖泥船、链斗 式挖泥船、铲斗式挖泥船等呀，
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29 水下连接与管节接头施工工艺
29.1 总则
29.1.1 适用范围
本标准适用于沉管隧道。
29.1.2 编制参考标准及规范
29.1.2.1 公路工程技术标准(JTJ001－97)。
29.1.2.2 公路隧道勘测规程(JTJ063－85)。
29.1.2.3 公路工程质量检验评定标准(第一册 土建工程)(JTGF80/1-2004)。
29.1.2.4 沉管隧道设计与施工.陈韶章主编.科学出版社.2002年29.1.2.5 世界沉管隧道技术.铁道部西南科研所.1997年
29.2 术语
29.2.1 拉合千斤顶
用于将两段管节精确拉合。
29.2.2 定位塔
用于管节沉放与对接的测量作业。
29.2.3 水力压接法
利用水底的巨大水压力使后一管节与前一管节紧密结合。
29.3 施工准备
29.3.1技术准备
沉管水下连接涉及到水的流速、潮汐等水文信息，应做好相应的准备。
同时还要保证在工作水域内管节浮运船舶的正常工作，对航道交通做好管制准备。
29.3.2 材料准备
准备好管节对接所需的工作材料，如临时支承梁、支承端头、支承杆等。
29.3.3 主要机具
29.3.3.1 定位塔
定位塔为钢结构，一般是每节管节配备一套，设在管节顶面上。
如
定位塔兼作管节对中微调铰车的安装平台时，则需每管节配置两套（每端一套）。
29.3.3.2 管节微调对中系统
微调对中系统有两种型式：一种是将微调铰车安装在定位塔顶部平台上；另一种是将微调铰车及其缆绳系统安装在管节顶面上。
29.3.3.3 千斤顶
(1)拉合千斤顶。
对接时需要在管节端的顶部配置拉合千斤顶。
(2)支承千斤顶。
为了管节的精确定位，在管节内设置大量供微调用的支承千斤顶。
29.3.3.4 管内其他设备
(1)施工临时通风系统。
风管通过人孔管井直通水面。
(2)动力照明配电系统。
由工程船舶提供动力照明电源，供电电缆通过人孔管井接入，管内设置配电屏对动力、照明进行配电。
29.3.4 作业条件
管节接头作业主要在水底进行，应保证有足够的水底作业空间。
29.4 工艺设计和控制要求
29.4.1 技术要求
29.4.1.1 管节对接作业要求
(1)对接拉合的速度应不大于70mm/min，当两端面相距210mm时，对管节进行精细微调，直至满足设计的安装精度要求。
(2)水压压接时的压接速度不小于20mm/min。
(3)管节下方应留足基础处理所需的预留空隙量，由设在管节下部的支承千斤顶进行调节。
29.4.1.2 管节对接精度要求
管节对接精度要求为：管节前端，水平方向±20mm ，垂直方向±10mm；管节后端，水平方向±50mm，垂直方向±10mm。
29.4.1.3 定位塔要求
定位塔应能抵御台风的吹袭。
定位塔内应能根据需要设置人孔井，供施工人员由水面进入管节内。
29.4.2 材料质量要求
所需材料应符合设计要求。
29.4.3 职业健康安全要求
现场施工安全条件应符合相关劳动卫生部门的安全要求。
对于特殊
工种，如潜水员，其健康安全条件应满足相关要求。
29.4.4 环境要求
虽然水底对接作业一般不会对环境造成不良影响，但也应注意作业规范，如避免千斤顶漏油等现象发生。
29.5 施工工艺
29.5.1 工艺流程
水力压接法工艺流程见图29.5.1。
图29.5.1 水力压接法工艺流程图
29.5.2 操作工艺
1－鼻式托座；2－接头胶垫；3－拉合千斤顶；4－排水筏；5－水压力
图29.5.2.1 水压压接法示意图
29.5.2.1 水下连接工艺
(1) 水下混凝土连接法
先在接头两侧管节的端部与管节同时制作安设平堰板，待管节沉放完毕后，在前后两块平堰板左右两侧水中，安设一个圆形的钢围堰板，同时在衬砌的外边，用钢檐板把隧道内外隔开，再往围堰内灌筑水下混凝土，形成管节水下的连接。
混凝土连接法一般只在管节的最终接头时采用。
(2) 水力压接法
见图29.5.2.1，这是目前沉管隧道普遍采用的管节对接工艺。
步骤为：
①拉合
利用安装在管段竖壁上带有锤形拉钩的拉合千斤顶，将对好位的管段拉向前节既设管段，使胶垫的尖肋部产生初压变形和初步止水作用。
拉合作业程序为：先推出拉杆，将锤形拉钩插入刚沉放管段中的临时支架的连接部分，再旋转90°即可固定，然后收缩拉杆，即完成拉合作业。
拉合作业也可以用定位卷扬机完成。
拉合作业完成后，应再次测量与调整。
②压接
拉合完成之后，可即打开已设管段后端封墙下部的排水阀，排出前后二节沉管封墙之间被包围封闭的水。
排水阀用管道与既设管段水箱连接。
排水开始后不久，需立即开启安设在既设管段后端顶部的进气阀，以防端封墙受到反向的真空压力，因为一般端封墙设计时，只考虑单向的水压力。
当封端墙间水位降低到接近水箱水位时，应开动排水泵助排，否则水位不能继续下降。
排水之后，作用在新设管节的前封端墙上的水压力消失，于是作用在该管节后封端墙上的巨大水压力就将管节推向前方，接头胶垫(GINA 橡胶止水带)被挤压，前后管节实现紧密对接，这样对接的管节接头具有非常可靠的水密性。
29.5.2.2 管节接头工艺
图29.5.2.2柔性接头
利用水力压接时所用的GINA橡胶止水带，吸收变温伸缩位移与地基不均匀沉降所致角位移，以消除或减少管段所受变温或沉降应力。
为加强防水效果，往往还在管节接头缝外以OMEGA橡胶止水带再形成一道防水带，这就是管节柔性接头，见图29.5.2.2。
29.5.2.3 千斤顶的设置
(1)安装在管节内的支承千斤顶，其活塞杆通过密封装置伸出管节底部，液压站设在管节内。
(2)安装在管节外壁的支承千斤顶，千斤顶在水中工作，液压站设置在水面的工程船舶上，油管在水中与千斤顶连接。
(3)拉合千斤顶安装在管段前端左右的边墙上，拉力一般为150kN，顶程为1m。
29.6 质量标准
基槽开挖的标准是基槽的宽度、深度、纵坡均达到设计要求。
29.7 成品保护
在管节沉放之前，应注意保持基槽不受破坏，水面船只的抛锚，普通挖沙船采砂等均可能造成对基槽的破坏，以加强监督管理为主。
29.8 安全环保措施
沉管隧道隧址的江河或海域如有严格的环保要求时，则须对基槽开挖过程中的泥砂流失加以控制。
一般的措施如下：
(1)将开挖工作控制在拦幕内（或使用临时移动的拦幕）。
(2)采用铰吸挖泥船时，可根据地质情况将铰刀转速、分段长度及开挖深度降低到一定范围。
(3)进行水流速度和泥砂流失监测，发现超标时随时调整开挖参数。
29.9 质量记录
按施工需要进行基槽开挖施工记录。