地下空间11-沉管

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1、9沉管结构9.1概述水底隧道的施工方法：围堤明挖法、矿山法、气压沉箱法、盾构法以及沉管法。世界上第一条沉管铁路隧道建于1910年，穿越美国Michigan州和加拿大Ontario省之间的Detroit河；沉管法是十九世纪五十年代起普遍应用,如今共有100多座沉管隧道。二十世纪50年代解决了两项关键技术——水力压接法和基础处理，沉管法已经成为水底隧道最主要的施工方法，尤其在荷兰。我国现有6条沉管法隧道：上海金山供水隧道，另外5条在宁波（宁波甬江水底隧道）、广州（广州珠江水底隧道）、香港（香港西区沉管隧道、香港东区沉管隧

2、道）和台湾。过程沉管法亦曾称作预制管段沉放法；先在隧址以外的预制场制作隧道管段，两端用临时封墙密封，制成以后用拖轮拖运到隧址指定位置上。预先在设计位置处，挖好水底沟槽。待管段定位就绪后，往管段中注水加载，使之下沉，然后将沉设完毕的管段在水下连接起来，覆土回填，完成隧道，此之谓“沉管隧道”。沉管隧道有圆形和矩形两类，其设计、施工及所用材料有所不同。（1）圆形沉管隧道：这类沉管内边均为圆形、外边则为圆形、八角形或花篮形，多半用钢壳作为防水层；（2）矩形沉管隧道：在每个断面内可以同时容纳2－8个车道，矩形断面的空间利用率较

3、高，圆形沉管、矩形沉管9.2沉管结构设计沉管式水底隧道的设计：包括几何设计、通风设计、照明设计、结构设计、内装设计、给排水设计、供电设计、运营安全等设计。9.2.1沉管结构所受的荷载结构自重、水压力、土压力、浮力、施工荷载、波浪和水流压力、沉降摩擦力、车辆活荷载、沉船荷载，地基反力、温度应力、不均匀沉降所产生的附加应力、地震等作用。作用在沉管上的水压力是主要荷载。沉降摩擦力地基反力的分布规律（1）直线分布；（2）反力强度和各点沉降量成正比，即文克尔假定，又可以分为单一系数和多种地基系数的两种；（3）假定地基为半无限弹

4、性体，按弹性理论计算反力。9.2.2浮力设计1）干舷管段在浮运时，为了保持稳定，必须使管顶面露出水面，其露出高度称为干舷。具有一定干舷的管段，与风浪后产生反向力矩，保持平衡。干舷的高度应适中，过小则稳定性差，过大时沉设困难。浮力设计时，按照最大混凝土容重、最大混凝土体积和最小河水的比重来计算干舷。2）抗浮安全系数在管段沉设施工阶段，应采用1.05～1.1的抗浮安全系数。管段沉设完毕后，务必大于1.05，防止“复浮”。设计时需要按照最小混凝土容重、最小混凝土体积和最大河水的比重来计算抗浮安全系数。3）沉管结构的外廓尺寸

5、沉管结构的外廓尺寸，必须通过浮力设计才能确定;沉管结构的外廓高度，往往超过车道净空高度与顶底板厚度之和。9.2.3结构分析与配筋1）.断面结构分析其结构内力分析须经过“假定截面尺寸——分析内力——修正尺度——复算内力”的几次循环。避免采用剪力钢筋,常采用变截面或折拱形结构。不能只以一个断面的结构分析来代表整节管段，以及河中段全长的横断面配筋计算，所以目前一般采用电算分析。沉管折拱形结构2）纵向结构分析施工阶段的沉管纵向受力分析，主要是计算浮运、沉设时，施工荷载、波浪力所引起的内力。使用阶段的沉管纵向受力分析，一般按照

6、弹性地基梁理论进行计算。3）配筋沉管结构的混凝土强度等级，宜采用C30-C40。由于沉管结构对贯通裂缝非常敏感，非贯通裂缝宜控制在0.15-0.2mm以下，因此采用钢筋等级不宜过高，不宜采用III级和III级以上的钢筋。4）预应力的应用一般情况下，沉管隧道采用普通混凝土结构而不用预应力混凝土结构。因沉管的结构厚度并非强度决定，而是由抗浮安全系数决定。当隧道跨度较大，达三车道以上，或者水、土压力又较大时，采用预应力。(a)Almendares(b)Lafontaine1-预应力索；2－临时拉索；3－防水层9.3接缝管段

7、处理与防水措施9.3.1变形缝的布置与构造沉管结构一般都是二次浇筑，常易发生收缩裂缝。不均匀沉降等影响也易致管段开裂。变形缝每节管段分割成若干节段，一般为15～20m左右。变形缝须满足1.能适应一定幅度的线变形与角变形。2.在浮运、沉设时能传递纵向弯矩。外排纵向钢筋全部切断。而内排纵向钢筋则暂时不予切断，待沉设完毕后再将跨越变形缝之内排纵向钢筋，全部切断。3.在任何情况下能传递剪力变形前后均能防水，台阶形变形缝回幻片131－沉管外侧；2－沉管内侧；3－卷材防水层；4－钢边橡胶止水带；5－沥青防水；6－沥青填料；7－钢

8、筋混凝土保护层9.3.2止水缝带普遍的是橡胶止水带和钢边橡胶止水带。1)橡胶止水带橡胶止水带可用天然橡胶（含胶率）70％）制成。亦可用合成橡胶（如氯丁橡胶等）制成。橡胶止水带的寿命潮湿、无日照及温度较低等环境理想。地下工程中的橡胶止水带的耐用寿命应在六十年以上。经老化加速实验亦可断定其安全年限超过100年。形式：均由本体与锚着部两部分组成;变形