1、沉管法水下隧道修建技术一、概述1、基本概念所谓沉管隧道就是将若干个预制管段分别浮运到海面（河面）现场，并一个接一个地沉放安装在已疏浚好的基槽内，以此方法修建的水下隧道，就叫沉管隧道。一、概述沉管隧道优点： 对地质条件的适应性强、隧道的覆盖层薄，从而使隧道总长度减小，隧道断面利用率高，防水可靠度高，施工周期短及工程造价合理等。选择原则： 符合总体规划要求；合适的河（海）航道、水文及河（海）床条件是修建沉管隧道的必要条件。一般多在江河的下游河床比较平坦处修建，水流速度丌能太大 (一般小于 3m/s)；水深丌能太深（一般小于40m);要考察软弱地基的稳定性。 一、概述2、发展历史（ 1）第一座沉管隧
2、道 于 1910年在美国底特律河的水下修建，从而使沉管法修建隧道引起了人们注意，使一百年来盾构法修建水下隧道的首居地位叐到撼动。（ 2）由于管节的水下联接和基础处理工艺一直未能很好解决，曾影响了沉管法的収展， 60年代以前，总兯修建的沉管隧道还丌到 20座，而且最大长度只有 2km，大部分在美国。（ 3）直到 50年代末，管节的水下联接和基础处理工艺得到了很好解决，形势収生了突发，至今已修建了 120多座沉管隧道，最长的 5.8km，是美国于 1970年修建的 BayAreaRapidTransit隧道。其中沉管隧道较多的国家有：美国 26座，荷兮 22座，日本 22座。一、概述（ 4）中国在
3、 60年代初开始研究沉管隧道。1972年，香港建成跨港的公路沉管隧道，沉管段 1600m。1976年，上海金山石化建成排污水沉管隧道。1979年，香港建成跨港的地铁沉管隧道，沉管段 1400m。1984年，台湾建成高雄港公路沉管隧道，沉管段 720m。1990年，香港建成东区公铁沉管隧道，沉管段 1859m。1993年，广州建成珠江公铁沉管隧道，沉管段 457m。1994年，香港建成机场路先行段沉管隧道，沉管段 80m。1997年，香港建成机场路沉管隧道，沉管段 1260m。1997年，香港建成西区跨公路沉管隧道，沉管段 1363.5m。2002年，宁波建成甬江沉管隧道。2003年，上海外环沉
4、管隧道。2009年，广州大学城、外环公路沉管隧道，天津海河沉管隧道。在建的沉管隧道， -港珠澳大通道、广州洲头咀沉管隧道。一、概述（ 1）管段长度的发展从沉管隧道发展进程来看，目前沉管隧道的设计施工，正向大型化方向发展。沉埋管段的长度已从四十年代的 60多米 (如荷兰的马斯隧道管段长度为 62米 )发展到 200多米 (如荷兰的赫姆斯普尔隧道管长 268米 )。为适应城市交通发展，隧道的车道数己由最初的双车道发展到目前城市隧道通用的六车道，甚至八车道。（ 2）水力压接法的发展在六十年代以前，沉管管段之间的联接都是待管段沉放完毕后，再浇筑水下混凝土。这种方法不光工艺复杂、施工难度大等，而且每当隧
5、道发生变形后，立即开裂、漏水。五十年代末，在加拿大的迪亚斯岛隧道工程的设计与施工中，丹麦工程师开发了一种巧妙的水力压接法。此法工艺简单，基本上不用水下作业，而且又能适应较大的沉陷变形和不漏水。3、沉管隧道的技术发展一、概述（ 3）基础处理新方法早期采用先铺法，在沉管沉放之前用刮砂法或刮石法将基槽底整平。此法费工费时，整平度也不高，难以适应隧道宽度的不断增加。于是出现了名为后填法的基础处理 (首先用于 1941年建成的马斯隧道 )，即先将管段沉放好，再设法将管段与基槽之间的空隙填实。后填法本身也从灌砂法、喷砂法、灌囊法发展到压浆法 (日本 )和压砂法 (荷兰 )。（ 4）防水技术的革新管段本身防
6、水： 早期采用外包钢板的方法防水，后来发展成沥青卷材外防水。七十年代以来，欧洲的沉管隧道完全取消了外防水层。为保证管段不漏水，除严格控制砼级配，振捣密实，加强养护外，在欧洲还在砼浇筑过程中采用水冷散热系统来减小温度应力，防止开裂。自从荷兰弗拉克隧道使用此法后，现已成为防水基本措施之一。一、概述接缝防水： 沉管的接缝有管段间接缝与管节间的伸缩缝。前者的防水主要依靠橡胶止水垫环和 止水胶带。伸缩缝的防水主要用钢边止水胶带。钢边止水胶带的止水效果远优于普通哑铃型或多肋型止水胶带。在钢边止水胶带的基础上又发展了一种压注型钢边止水胶带，其防水的可靠度更高，欧洲的水底沉管隧道中，已被普遍采用。（ 5）在管
7、节预制技术发展为防止混凝土管节开裂，采用纵向预应力措施，也有加钢纤维或化学纤维。管节的制作由传统的干坞预制发展到工厂化流水线生产。二、沉管隧道选址 沉管隧道工程选址是一个比较复杂的问题，它既要考虑水文地质与工程地质外，又要从区域环境、交通运输、建设投资等出发，进行多方面的综合分析。必须经过多种手段，如卫星遥感技术、航空磁力勘探、复合光谱、红外线勘探及地质钻探等来进行勘探调查工作。1、沉管隧道选址调查2、调查目的 为水下沉埋隧道选出一个最佳轴线位置； 根据岩层地质情况确定合适的隧道埋深； 根据岩、土各种物理力学指标预测出不良的地质地段如大的断层破碎带或破裂带及不整合的接触带等； 提出有关水文资料
8、，如地下水位及渗透系数等； 预测地层需加固的部位和各种不利因素对隧道的影响 ; 根据提供的地质资料估计水下隧道造价。二、沉管隧道选址 道路的总体规划是基本依据。 水下隧道在选择沉管方案时，应注意合适的河（海）航道、水文及河（海）床条件是修建沉管隧道的必要条件。沉管隧道一般选择在江河的下游修建，因为在下游河床比较平坦，水流速度不会过大。如水流速度大于 3.0m/s，或水流方向极不稳定，或河床有深沟、地形陡峭，都会造成管节浮运、沉放、对接困难。若水深超过 40m，则矩形钢筋混凝土管节的沉放、对接困难，亦难以实现水下水压对接形成临时密封（因 GINA橡胶止水带选型困难），也不可能采用水中的最终接头。对于圆形钢壳与混凝土组合的管节，由于难以实施水下焊接及水下混凝土的浇注工艺，水下接头处理也十分困难。3、隧道选址要考虑的因素
