沉管隧道沉降控制研究

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1、公路隧道2013年第2期(总第82期)沉管隧道沉降控制研究叶建忠应础斌(浙江省交通规划设计研究院杭州310006)摘要本文通过分析沉管隧道沉降机理，提出了针对性的沉降控制措施，并对各种控制措施进行了数值模拟计算。通过理论分析、调查研究与计算分析相结合，对比了箱体结构置换，荷载分担结构以及桩基加固三者之间在可施工性、功能性、可靠性、养护等方面的优缺点，为类似工程提供参考。关键词沉管隧道沉降箱体结构置换荷载分担结构桩基加固积深度可达几米，常常是引起沉降的主要因素。l刖吾(3)潮汐往复荷载引起的沉降：在有潮汐的河沉管隧道是在水下预定的隧道轴线位置上开挖段，由于潮汐的往复运动会产生潮汐

2、荷载，这部分荷基槽，然后把在干船坞等露天场预制好的管段拖运载对沉管的沉降也有影响。沉放到基槽里并连接起来的一种方法。从1910年(4)超载活载引起的沉降：随着经济的腾飞，交修建第一条沉管隧道——底特律隧道至今已经有通量的增大远远超过了早期的预测．现在修建的沉92年的历史了，沉管隧道以其独有的优越性，受到管隧道的交通量几乎都超过当初的设计值，这部分工程界的广泛关注，其修建技术也日臻成熟。的荷载引起的沉降也不能忽视。目前世界上已有100多条用于铁路、公路的沉3沉降控制实例研究管隧道建成并投入使用，其中60以上集中在美国、荷兰、日本三国E1,2]。我国已拥有了相当数量的为防止隧道因沉

3、降引起结构安全度及渗漏水等沉管隧道，随着建成的沉管隧道不断增加，特别是在病害，需要采取有效的措施控制沉管隧道的沉降。不同环境下修建沉管隧道，出现了一些以前不太注目前，主要的沉降控制措施有两种思路：减小上部荷意的问题，其中沉降就是关键问题之一。沉降造成载和加固下部土体。减小上部荷载的主要措施有箱的危害严重：如甬江隧道的主要病害之一就是沉管体结构置换和荷载分担结构；提高下部土体承载力段的不均匀沉降(最大沉降量约9cm)导致管段的接措施有桩基加固。头附近出现环向裂缝，及对管段接头GINA止水带3．1工程概况压缩量减少使得防水性能降低。管段接头两端临近宁波甬江沉管隧道是浙江省320省道

4、的过甬江端钢壳的少量环向裂缝，局部有渗水干燥后的痕的隧道，受甬江回淤的影响，隧道发生了较大沉降。迹L3]。本文以某公路沉管隧道工程为依托，针对沉隧道总长度1019．97m，由北岸引道360．44m(地下管隧道沉降的形成原因，提出有效的沉降控制措施。连续墙结构加横撑)、北岸竖井15m、江中沉管段420m(含E1～E5共5个管段，长度85m+80m+32产生沉降原因×85m)、南岸引道224．53m(扶壁式挡土墙结构为特殊环境下沉管隧道的沉降机理较为复杂，经主)等几部分组成，本文选取埋深最大的E2段进行过研究分析认为，引起沉管隧道沉降的因素有以下分析。几个方面L4j。隧道原设计标准

5、：双向2车道单孔隧道，路面宽(1)槽底扰动层：在隧道施工的过程中，施工开7．5m，净高4．5m；汽车荷载：汽车一20级，挂车一挖对槽底土体的扰动以及基槽中淤泥的沉积是不可100。江中沉管横断面外轮廓尺寸为11．90m×避免的，这样会在基槽底部形成一层性质较差的软7．50m。顶板、侧板厚均为85cm，底板厚度为105cm，弱土层。为钢筋混凝土结构，管内路床、路面厚度共70cm(其(2)淤积引起的沉降：河道的泥沙淤积一直是困中路床48cm，水泥混凝土路面22cm)，如图1所示。扰水下构筑物的一个难题，在有些沉管隧道附近，淤隧道通过地层为第四系全新统(Q4)海相、河口·R·公路隧道2

6、013年第2期(总第82期)比较论证。Il箱体结构置换：结构受力较大，结构质量可靠，叠圈_对隧道基本无影响，管顶卸载作用较好，在一定程度_圈上控制沉降，但受淤泥影响大，部分地段仍需清淤，口且箱体可能对河势造成局部影响。豳■一荷载分担结构：结构受力大，施工工期较长，施工难度较大，对沉桩时桩位的精度要求较高；由于是(c)剪力图水下作业，箱梁与钢管桩的牢固连接有一定难度，连图10荷载分担结构上部结构内力云图接手段有待进一步研究。但是管顶卸载作用明显，表2结构内力及沉降值较好的解决了淤积引起的沉降问题，今后的日常养弯矩(kN．m)轴力(kN)剪力(kN)位移(mm：护方便。HU7121

7、460123017．17隧道结构桩基加固：施工难度大，会破坏隧道结构，虽然后4679325478．70一一一一一l2345能较好的承担荷载，但是后期养护仍需每年清淤，不5辱321863l6S1368i79荷7l载978i分l358担3l5结697O构9716≥98l8S96461901566能从根本上解决隧道沉降。8997沉8管隧道在采取荷载分担结构后，隧道的沉降由17mm降到8．7mm，对沉降控制有比较明显效4结论果，减小了48．8，如图8一图1O所示。通过以上对比可得控制沉管隧道沉降要从