水下隧道沉管法设计与施工关键技术

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1、水下隧道沉管法设计与施工关键技术（中铁十八局集团有限公司，天津，300350）【摘要】随着国外水下隧道工程中选用沉管法的顺利施工，我国开始对水下隧道沉管施工的摸索，水下隧道沉管施工促进了我国水下隧道施工的快速发展。但是水下隧道沉管施工难度系数较多，需要控制的因素较多，其中管段制作、管节浮运、沉放、水下对接和基础是施工的难点，需要提高对这些难点的重视，确保水下隧道沉管施工的顺利开展。【关键词】水下隧道；沉管施工；焊接质量引言水下隧道沉管施工法自1910年的美国底特律河隧道建设到今天已经经历了近一个世纪的发展，水下沉管隧道施工技术得到了提升。据不完全

2、统计，到21世纪初期，世界上有约20多个国家采用水下沉管技术修建了130座水下隧道。例如，美国的旧金山海峡隧道、博斯普鲁斯海峡水下隧道、厄勒海峡沉管隧道等。我国对水下隧道沉管施工技术的探索较晚，在上世纪70年代初期，香港修建了维多利亚港水下隧道，它是我国第一次尝试采用水下隧道沉管施工技术，并且它是我国第一座地下铁路与道路共管设置的水下隧道。随后水下隧道沉管施工技术在我国得到了迅速的发展，到目前为止，已经建成了水下隧道采用沉管施工技术有宁波甬江沉管隧道、上海外环隧道、澳门澳隧道，这些水下隧道的建设促进了我国对水下隧道沉管施工技术的发展。1.水下隧道

3、沉管设计的关键点对于水下隧道沉管法施工技术而言，防水设计是水下沉管施工的难点之一。研宄发现，沉管隧道的防水设计主要可以分为管段的防水与沉管接头密封防水。而管段结构的形式有矩形钢筋混凝土和圆形钢壳式。钢筋混凝土管段的防水分为管段混凝土结构防水与接缝防水，但隧道防水的根木是隧道自防水，而对于混凝土管段而言，防水主要是避免裂缝的发展。所以，对于混凝土管段在提高结构强度等级的同吋，还要选用低水化热的水泥，并且在混凝土浇筑吋严格控制温度变化，确保混凝上管段的结构收缩裂缝与干缩裂缝控制在允许的范围内。钢壳管节的防水层主要是钢壳，它的防水性能主要是由钢壳拼装的

4、焊缝质量，在管节焊缝施工完毕后，为了确保焊缝的施工质量，需要对焊缝的焊接质量进行检验。沉管的防水不仅局限于自防水，还可以通过对管段外防水提高沉管的防水性能，可以在管段外周围均匀涂抹一层很薄的外防水涂料。此外，在管段防水中，不可忽视细小裂缝的危害。根据对厄勒海峡管段中0.2mm裂缝进行运行期间的滲水量统计发现，在100年的总渗水量可达9000000t,由此可见细小的裂缝对管段危害严重性。在混凝土管节浇筑吋，多分成几段进行预制浇筑，且在浇筑混凝土吋按照底板、侧墙、顶板的顺序进行浇筑混凝土，这样在管道中存在水平施工缝和垂直施工缝，为了提高施工缝的防水性

5、能，需要在接缝处预埋遇水膨胀止水条和中埋式橡胶止水带双重防水带。此外，还可以在管段外表面的水平和垂直施工缝均匀涂上一层环氧聚氨酯外防水涂料。1.隧道沉管施工中的常见的问题(1)缺乏沉管施工质量保障监督体系，缺乏对沉管施工质量管理。由于水下沉管施工的特殊性，若不严格按照一定的施工流程，则会造成严重的安全事故，因此需要在沉管施工中制定冇效地安全保障措施，减少安全事故的发生。(2)管道焊缝焊接质量不达标。由于沉管施工对管道焊缝的要求较高，若焊缝质量不满足设计要求，在后期隧道运营使用过程中，发生渗水现象吋，可能影响隧道的正常使用。因此，需要对沉管焊接工人

6、进行上岗前的检査，并进行岗前培训考核，符合要求的人员才可以持证上岗。(3)管道质量检验不全面。在沉管安装前，需要对每根沉管进行质量检验，但是在沉管施工中，为了加快施工进度，未对全部沉管进行性能检验，则开始进行沉管施工，造成沉管接头的焊缝焊结质量不达标。2.沉管隧道施工的关键技术水下沉管隧道施工的主要流程：预制场准备、管节制作安装、沉管基槽开挖、临吋制作及地锚设置、管段沉放、水下对接、基础处理、覆土冋填、管段接头施工、内部装修及机电设备安装、竣工验收。在沉管隧道施工中，管段制作、管节浮运、沉放、水下对接和基础是施工的关键点，它们是决定沉管隧道施工顺

7、利与否的关键工序。3.1管段制作(1)管段容重控制。若管段质量较重，则无法正常起浮，因此，混凝土管段的容重大小决定了管段质量，为了确保管段在运输过程中的安全性与稳定性，需要对混凝土管段的容重加以控制，例如优化混凝土配合比、选用轻型骨料等(2)几何尺寸控制。若管段的几何尺寸存在较大的误差，则容易在管段浮运中出现重心改变，从而很大程度上增加了管段浮运沉放的危险性。尤苏是钢管的误差，它可能引起管段U对接的闲难，影响接头焊接质量，对隧道防水性能产生较大的影响。因此，几何尺寸控制是管段预制施工技术关键点。研究发现，管段几何尺T控制主要有：测量控制、钢壳控

8、制、模板体系控制。3.2管节浮运、沉放及水下对接(1)管节浮运。管节浮运是指将沉管管段从预制场运输到管段沉放位置的过程，同时根据不同工程