沉管施工技术与质量控制

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1、沉管施工技术与质量控制张徐龙（南京工业大学环境学院给排水工程0703）摘要：沉管施工作为管段过河的一种方法被广泛使用。本文整理了沉管施工方面的资料，包括沉管技术的发展历史、施工程序、技术要点、常见问题、施工实例等。为沉管施工提供参考。关键词：沉管技术沉管灌注桩质量控制安全控制1．沉管技术简介沉管技术是一种有关水下施工的工程技术。这种工程技术主要是应用于水底施工项目：它是把预制的工程部件通过水面运输到达预定施工地点的上方水面，然后将这个工程部件沉放进水底预定位置从而完成水下建造项目的技术。目前沉管施工主要是应用

2、于越江隧道的建设上。沉管隧道最大优点是现场施工工期短：即两岸工程，基槽开挖，管节预制可同时施工；管节的浮运，沉放，水下对接和基础处理等工序相对总工期来讲比较短。沉管技术的出现早在工业革命后期，西方国家城市建设进入了一个快速发展的时期。城市道路及轨道运输系统、城间公路及铁路随之兴起，由此带来了跨越江河及海湾(峡)的问题。受制于施工工业基础和建设理念，当时对此的解决方法是制造大量的桥梁。因此，19世纪也被后人称为桥梁时代[１]。进入20世纪后，由于轮船运输业的需要，轮船的吨位越来越大，随之而来的是对大桥净空和跨度

3、要求的提高，这就使得建造桥梁的造价和难度随之增加。于是，隧道这种原本用于在山脉中穿行的方式开始走入跨江工程的行列中，随着隧道施工技术的不断发展，出现了各种各样的施工方法，其中主要有以下几种：矿山法——一般适用于基岩中的地下工程，并采用传统钻爆法和臂式掘进机开挖。直到现在这种方法还在继续使用，比较典型的实例就是1964年动工，1985年建成的日本青函海底隧道。围堰明挖法——这是一种较为简易的工法，主要用于水深不大或有枯水期出现的江河。我国山西省太原市在20世纪70年代建成的汾河水下公路隧道就是采用此工法[２]。

4、盾构法——它是在盾构保护下建造隧道的一种施工方法，由英国人布鲁内于西元1810年发明的一种施工方法。其特点是掘进地层、出土运输、衬砌拼装、接缝防水和盾尾间隙注浆充填等主要作业都在盾构保护下进行，同时需要随时排除地下水和控制地面沉降，因而盾构法施工是一项施工工艺技术要求高、综合性强的施工方法。此种工法在我国上海用来修建了多座穿越黄埔江的水下隧道。世界著名的英吉利海峡隧道也是用此种工法修建的。沉埋管段法(沉管法)——这是20世纪初发展起来的一种修建水下隧道的新工法。从1910年在美国底特律河用此工法修建第一座用于

5、交通运输的水下隧道算起，己有整整92年的历史。根据国际隧协(ITA)在20世纪90年代中的统计，目前全世界已建成沉管隧道有107座。沉管隧道的技术发展自1910年在美国首次用沉管法建成了穿越底特律河的铁路隧道，到1908年为止，在北美共修建了23座沉管隧道。另外，在20世纪初，水下管节的连接技术及混凝土结构防水技术未取得重大突破，而钢壳隧道无论在接头或防水方面都易于解决且较为可靠，因此可以说沉管隧道最早起源于钢壳管节的结构形式。20世纪30年代初在美国修建底特律至加拿大windsor市隧道时就确定了钢壳隧道结

6、构的一般形式，直至现在其结构形式并无多大变化。日本于1935年开始修建沉管隧道。据不完全统计，就沉管的结构形式来说，约60%是矩形钢筋混凝土结构，40%是圆形钢壳混凝土结构。日本沉管隧道的修建技术，也是从钢壳结构形式开始，后逐步被矩形钢筋混凝土的结构形式所代替。荷兰于1924年修建位于鹿特丹的Mass河隧道，这是荷兰的第一座沉管隧道,也是世界上首次采用矩形钢筋混凝土管节的沉管隧道。它代表了西欧在这一技术领域的技术特点，与美国形成了鲜明的对比。管节之间水压接头的发明(这种水压接头普遍采用GINA橡胶止水带作为初

7、试密封，橡胶止水带作为永久性密封)，大体积钢筋混凝土浇注裂缝的控制，混凝土抗渗能力的提高等都促进了沉管隧道修建技术的高速发展，荷兰的这些技术在世界上处于领先地位。从美、日、荷的沉管隧道工程发展历史中，大致可以看出世界沉管隧道的技术发展趋势：1.每节管节的长度和横断面面积的增加:最初的沉管隧道总长度728米，单节长78.2米，而后来荷兰京斯麦尔隧道仅有4节管节，每节长度268m，重达50000吨。最初的沉管隧道也只有2车道或4车道，而现在的沉管隧道能够达到8车道，例如荷兰的Drecht隧道，1977年建成，其单

8、节管节横断面8.08(高)*48.80(宽)，共计8车道，单节管节重达47000吨。2.隧道用途和功能的增加：最初的沉管隧道主要受制于管段横断面积及建造材料的限制，只能满足于相对功能单一的用途，而现在的沉管隧道由于横断面积的显著增加，可以将不同种类的道路集成在一个管线内。3.沉管隧道管段的建造工艺不断提高：过去早期的管段采用的是圆形钢壳混凝土结构，这种结构形式的优点在于圆形横断面的受力较好，因而在水