中国沉管法隧道典型工程实例及技术创新与展望

结合中国几例典型沉管法隧道工程,详细介绍中国沉管法隧道在基槽开挖与航道疏浚、干坞建设、管节预制、管节浮运、管节系泊、管节沉放、接头处理和基础处理等关键技术的应用现状。以在内河中游径流河道中修建的南昌红谷隧道和在外海修建的港珠澳大桥岛隧工程海底隧道为例,对在江河和海洋中修建沉管隧道的关键技术创新进行总结,包括:南昌红谷隧道管节浮运与沉放、管节沉放基础差异沉降控制、水下立交接线实现过江通道与沿线路网全互通快速衔接、水下空间开发与修建避难疏散大厅等关键修建技术创新,港珠澳大桥岛隧工程沉管法隧道干坞建设、管节预制、管节沉放和基础处理等关键修建技术创新。结合目前中国修建沉管法隧道涌现出的新技术、新工艺和新设备,从沉管隧道的拓展形式、行业领域突破、助推城市建设和江河湖海沿线城市交通需求的增加等方面展望未来沉管法隧道的发展趋势。     

沉管隧道技术应用及发展趋势

随着我国城市化进程快速推进,很多大城市集中在江河两岸或江河入海口附近,沉管隧道具有埋深浅、通行能力大、线路短、横断面形状选择灵活、管节预制质量易于控制和防水效果好等优点,使得沉管隧道技术得到广泛应用和迅速发展。1)归纳沉管隧道的主要技术,有隧道位置的选择原则与建设条件调查、几何设计、结构与防水设计、接头处理、基础处理、管节浮运沉放等;2)从隧道的精细化地质勘察、基础处理、基础垫层处理和消防技术等方面,介绍目前世界上建造规模最大的沉管隧道——港珠澳大桥沉管隧道施工关键技术,其建设标志着我国沉管隧道技术已达到国际先进水平;3)结合国内外沉管隧道修建情况,总结沉管隧道工程技术的发展趋势:规模不断增大、环境适应性越来越强、施工装备水平不断提升、最终接头技术不断进步;4)随着沉管隧道理论设计、施工工艺和配套工程的不断发展,关键技术的不断完善,新工程的不断建设,以及新技术、新工艺和新设备的不断涌现,将推进沉管法隧道技术再上新台阶。     

沉管隧道运维技术发展现状综述

为促进沉管隧道运维技术发展,通过文献调研、现场调查与数据挖掘等方法,系统梳理了沉管隧道的国内外概况、运营与病损情况、检测与评估技术、病害预防及处治等方面的技术成果。以沉管隧道用途、管节长度与埋置水深等关键信息为基础,阐释了其国内外发展概况;简述了沉管隧道运营现状,并重点对沉管隧道接头、主体结构、附属结构与设施的常见病损特征进行了数据挖掘;对隧道检测、监测与评估技术进行了对照剖析,阐述了目前国内外检测与评估技术的进步与不足;从前期预防与后期处治的双角度,阐述了沉管隧道的不均匀沉降、裂缝与渗漏水等常见病害的预防与处治;并从沉管隧道运维信息的角度,对其运维技术的发展趋势进行了展望。结果表明：沉管隧道建设已取得丰硕成果,但仍存在诸多运维技术难题;在役沉管隧道出现了过大(差异)沉降、裂缝、渗漏水等病损,其中管节不均匀沉降最为常见;沉管隧道检测仍以结构检测对象和传统周期性检测方法为主;沉管隧道评估诊断多侧重于沉降量控制标准的角度,考虑多因素综合角度的服役性能评估尚处于空白阶段;沉管隧道常见病害应坚持建设期预防和运营期处治双管齐下的对策。未来,沉管隧道运维将向运营环境全要素拓展,并更注重实时自动化监测技术、大数据智能评估技术与基于状态的养护策略等新技术。     

韩国釜山修建长4km的沉管隧道

最近韩国正在釜山修建一座长约4km的沉管隧道，沉管长度为3384m，高8m，宽29m。据有关资料，这也是当今世界最长的沉管隧道之一。     

南昌红谷隧道顺利贯通

正2017年1月9日,历时10年论证3年多建设,由南昌市政公用集团融资代建、中国中铁隧道集团施工的国内江河规模最大、最长的过江沉管隧道工程——南昌红谷隧道顺利贯通,填补了在江河中游建造沉管隧道的世界空白。红谷隧道穿越赣江,连接南昌红谷滩新区与赣江东岸老城区,位于南昌大桥与八一大桥之间。隧道主线全长2 650 m,沉管长1 329 m,共12节管节,采用双向6车道,是在江河中游修建的世界首座沉管隧道。红谷隧道采用"快速过江、水下立交、多点疏散、东西贯通"设计,采用沉管法隧道施工工艺。隧道埋深小,能迅速进入周边路     

国内首座高震区水下沉管隧道试通车

<正>2015年1月23日,国内首座高震区水下沉管隧道——天津市滨海新区中央大道海河隧道试通车运行,海河南北两岸的车程由原来的20多min缩短至3 min,把中心商务区(于家堡金融区)与临港工业区、天津港散货物流区连为一体,为"京津冀一体化"注入强大的活力。该隧道全长4.2 km,双向六车道,抗震级别高达8级。中央大道海河隧道采用的沉管施工工艺在我国长江以北地区属首次,具有技术含量高、工艺复杂、协调难度大等特点,成为天津市市政公路建设史上技术难度和科技含量最高的项目之一,它的成功修建弥补了天津乃至北方地区修建沉管隧道的空白。     

公路沉管隧道的发展及其关键技术

为使隧道工程建设者们对沉管隧道工法的历史、关键技术及发展等有更全面的认识与了解,便于作出较科学合理的判断,按照建设时序、地域和主要技术特点等因素对世界范围内既有的公路沉管隧道事例进行分析梳理,总结出目前沉管隧道所历经的3个主要发展阶段及其典型技术特征,并对公路沉管隧道的纵断面、结构横断面、地基基础及隧道接头等关键技术进行探讨与归纳。最后,以我国在建的超大型港珠澳沉管隧道工程为例,分析了我国外海首座公路沉管隧道设计中的关键技术问题及其解决对策,可为我国公路水下隧道的方案制订及设计研究提供有益借鉴。     

沉管法修建长江越江通道的可行性研究

在跨越长江的越江通道方式选择中，除了桥梁之外，还有水底隧道。本文根据南京、武汉两城市环境状况及无景规划的要求，从河床断面、工程地质、河段水文、河床稳定性等几个方面分析了采用沉管法修建越江隧道的可行性，并论述了水底隧道的优越性。同时对长江水底隧道的修建方法进行了比较分析，并介绍了南京、武汉两座沉管水底隧道方案研究的概况。     

大型沉管隧道管节工厂化预制关键技术

基于大型沉管隧道的节段式管节设计施工理念,以厄勒海峡沉管隧道管节的工厂化制作为工程背景,对沉管隧道管节预制的一种新技术--工厂化预制技术的基本原理、场地布置、工艺流程以及工厂化预制所涉及的模板工艺、混凝土浇筑及管节顶推等关键技术点进行介绍。工程实践表明该方法具有占地少、经济环保、施工周期短、质量可靠性高、全天候施工等优点, 能大大提高管节的制作速度与质量,降低工程成本。     

费马恩海湾跨海工程敲定沉管隧道方案

<正>连接德国与丹麦的费马恩海峡上将建设一条接线工程。经过长时间的比较和研究,设计单位决定采用修建隧道的方法来接通费马恩海峡。近日,费马恩海湾跨海工程经业主确认后敲定沉管隧道方案,并于2014年底进行招标。工程敲定沉管隧道方案沉管式隧道已经取代斜拉桥方案,成为跨越丹麦与德国之间费马恩海湾跨海工程的更优选择。做出这一选择的主要原因是:相较于120 km的混凝土隧道构件,将在亚洲生产的桥梁钢铁构件以及长距离的航海旅程等现实情况都成为了斜拉桥方案的风险     

沉管隧道工程技术的发展

沉管隧道工法为水下隧道建设的主要工法之一,其关键工序包括管节预制、浮运、沉放对接和基础处理等。近几十年来建成的大型混凝土沉管隧道工程,进一步发展并突破高水压、复杂水流和复杂地质条件的工程技术,能够跨越更深和更宽阔的河口、海峡水道。结合具代表性沉管隧道工程,包括Maas隧道、香港地铁过海隧道、Tuas电缆隧道、Oresund海峡隧道、Busan隧道和Bosphorus海峡隧道,着重讨论管节预制、管节防水、干坞系统和基础处理等方面的技术发展。     

沉管隧道管节预制方法综述

沉管隧道工法是水下隧道建设的主要工法之一.文中对混凝土沉管管节预制的几种主要方法进行了简单介绍,总结了各自特点,并介绍了采用各种方法的典型工程案例.     

港珠澳大桥岛隧工程设计施工关键技术

港珠澳大桥岛隧工程是连接香港、珠海及澳门的大型跨海通道。主要介绍了:1)人工岛的设计方案、钢圆筒制作运输及振沉技术;2)沉管隧道设计施工关键技术,如沉管隧道基础、深埋大回淤节段式沉管、沉管管节预制、沉管浮运及安装、曲线段管节等;3)各施工阶段的主要专用设备,如8锤联动大型圆筒同步振沉系统、定深平挖抓斗船(精挖)、耙头定压专用清淤船和全断面预制液压模板系统等。解决了工程中遇到的众多问题,克服了重重困难,取得了一定进展。     

南昌红谷沉管隧道预制关键设备选型及配套技术

南昌红谷隧道沉管长1 329 m,共12节管节,标准管节长114.85 m,高8.3 m,质量达2.6万t,沉管需在丰水季节浮运、沉放。为了解决沉管预制工期紧张、独立干坞设备配套需最大程度共享使用设备的问题,通过对混凝土拌合、运输、浇筑、温控技术以及沉管预制所涉及的模板体系、起吊设备等关键技术进行介绍,以解决主要工序工效控制及关键部位质量控制技术。工程实践表明,红谷隧道沉管预制设备选型及配套关键技术不仅加快了施工进度,解决了工序衔接问题,满足施工进度要求,而且沉管质量、结构尺寸也得到了有效保证。     

南昌红谷隧道沉管外包防水施工技术

沉管隧道管段结构防水关系到隧道后期运营及使用寿命,一旦渗漏,修复难度非常大。以南昌红谷隧道为例,采用“防水底钢板+顶板、侧墙喷涂聚合物水泥防水涂层”的外包防水施工技术： 防水底钢板采用6 mm厚带锚筋钢板,能够减小管底吸附力,保证管段顺利起浮;顶板、侧墙选用兼有有机和无机防水涂料优点的聚合物水泥防水涂层,采用“一布四涂” 大面积机械喷涂施工工艺,工效快、成本低、质量好。通过错缝焊接底钢板、改善锚筋锚固形式、薄弱部位强化处理、加强试验检测等施工方法和技术措施,有效改善外包防水施工质量,降低管段渗漏水风险,为今后沉管隧道外包防水设计及施工提供参考。     

内河沉管隧道岸上接口段设计与施工

为解决南昌红谷隧道高水位差条件下岸上暗埋段与沉管段连接处(接口段)挡水,顺利完成前期接口段的施工以及后续沉管浮运前接口段的拆除问题,综合考虑工程施工的安全性、可靠性及经济性,选用大型充砂长管袋围堰及防渗墙作为岸壁保护结构,钢管桩、旋喷桩和搅拌桩的组合形式作为围护结构。对常规水上拆除接口段方案进行优化,研究出干拆除堰内基坑堵头钢管桩、陆上进行管节基槽开挖以及对接范围内围堰陆上同步拆除等关键施工技术。施工效果表明:充砂长管袋围堰及防渗墙的组合止水效果好,陆上拆除接口段钢管桩、管节基槽及长管袋围堰质量有保证,作业安全可靠,接口段拆除工期缩短约31%,拆除成本降低约26%,取得了较好的应用效果,可为类似沉管隧道工程提供参考。     

仑头-生物岛沉管隧道管段浮运方案探讨

随着沉管技术的发展，干坞形式的多样化，突显出了干坞与隧道的距离不再是沉管隧道干坞方案比选的决定性因素。但新的问题是如何长距离运输管段并达到经济、合理的效果。通过仑头—生物岛沉管隧道的管段浮运，探讨移动干坞法预制管段前提下，管段长距离浮运方案比选和具体实施细则，为今后大型沉管隧道设计和施工提供参考。     

港珠澳跨海集群工程海底沉管隧道防火设计

港珠澳跨海集群工程海底隧道是目前世界上最长的公路沉管隧道,运营期设置有主动与被动的双重防火系统。结合港珠澳海底沉管隧道的主要技术特点,提出防火设计中热释放率、火灾次数、耐火等级以及采取防护措施后构件的主要耐火指标。依据工程防火的具体实施条件,通过综合比较,沉管结构防火设计采用防火板直接覆面方式,沉管接头防火采用由刚性防火板与柔性防火隔断共同组成的具有自主知识产权的双层防护系统。