沉管隧道两种结构型式：——钢结构和混凝土结构特点的比较

本文通过参考钢壳管段隧道和混凝土管段隧道的不同实例，比较说明了沉管隧道这两种主要结构型式的特点。文中涉及了美国和西欧在北方面实践上的特点，并建议可以采用一种更为普遍的方法。沉管隧道有两种基本类型，为表述本文，在此称之为“钢壳管段”和“混凝土管段”。由于每种类型都存在许多变形，因此这两种称法都非完全恰当；不过，这两种表达非常简便而且能够充分显示两种类型之间的差异。这两种类型之间的直接区别是其管段制作     

外环沉管隧道管段结构监测

通过阐述沉管隧道特有的监测实践经验，以及沉管结构变动对隧道管段连接的影响，综合分析隧道结构监测的必要性。论述了沉管隧道的变动特点，根据隧道变动特点，测量了两管段接头问的距离变化量Q，Ω止水带与GINA橡胶止水带之间空腔的压力变化。计算得到GINA橡胶止水带压缩量和GINA橡胶止水带密封状况。经过两年多测量及对数据的跟踪与分析，较完整地掌握了沉管隧道管段变动的规律。两年内两次测出管段之间的GINA橡胶止水带有压缩量超过极限的数椐，为防止GINA橡胶止水带进一步压缩受损起到了指导性作用。     

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。     

中铁隧道广州沉埋过江隧道预埋管段成功漂浮

2009年3月10日,中铁隧道广州生物岛-大学城沉埋过江隧道岸上段混凝土双向四车道预埋管段,成功实现漂浮。这是国内首次在沉埋过江隧道预埋管段施工中实现成功漂浮。     

大型内河沉管隧道基础灌砂模型试验及效果检测技术研究

对某大型内河沉管隧道基础灌砂足尺模型试验进行详细阐述,应用冲击映像法、全波场无损检测法相结合的方式对试验模型中不同工况下灌砂前、灌砂过程中以及灌砂后的效果进行测试,对模型试验中不同工况下各项测试数据及结果进行系统分析,对沉管隧道基础灌砂工艺与灌砂效果进行评价。此外,介绍该大型内河沉管隧道基础灌砂效果现场监测内容及具体实施方法,基于先期施工各管段基础灌砂现场监测、潜水探摸及管段后续沉降监测结果,对大型内河沉管隧道基础灌砂效果现场检测及处理技术进行系统的研究。主要研究结论如下： 1）冲击映像法可以监测砂积盘的生成及发展过程,可以较准确地判断灌砂填充状况和快速检测混凝土底板下部灌砂填充状态,是沉管隧道基础灌砂效果评价的有力手段,是动态把握灌砂过程、实时追踪施工过程的砂液变化的有力手段。2）已施工管段现场沉降量观测结果显示,沉管隧道E1-E6各管段已灌砂基础的承载力均满足设计要求,证明冲击映像法可以作为沉管隧道基础灌砂检测评定方法。     

汾江路南延线沉管隧道浮运沉放施工技术研究

汾江路南延线沉管隧道位于佛山市南部,是国内第一条建于内河中上游的沉管隧道,管段浮运沉放等施工工艺与传统海上或者江河沉管隧道有较大差异。为此,在介绍管段浮运沉放基础资料的收集整理、坞内准备、安装临时支承垫块、安装锚缆和锚块等准备工作的基础上,以E1管段为例,研究管段浮运沉放等关键施工技术和压砂法在管段基础处理的具体应用。     

南京长江沉管隧道竖向地震反应分析

本文首先简要陈述了场～结构～水域体系时域内地震响应理论。采用动力二维有限元程序，对南京长江沉管隧道混凝土管节在竖向地震输入下的响应进行了分析，着重对竖向地震输入下动水压力以及场地岩土条件对沉管管段动力响应的影响、管段的位移和内力分布的规律等进行了探讨，取得了一些有益的结论。     

天津海河沉管隧道管段分节方案比选研究

天津中央大道海河隧道为北方地区首座沉管法施工的隧道。该文分别从管段平面形态、河床形态与航道要求、干舷高度、拖运沉放、干坞规模及管段接头位置等多方面比较了不同管段分节方案的优缺点。分析表明,两节管段方案在接头数量和干舷高度等方面有优势,而三节管段方案在沉管管段浮运和干坞选址方面具有明显优势。最后通过综合比较,推荐采用三节管段方案作为工程实施方案。     

北方首条沉管隧道沉管预制全面完工

<正>近日,北方首条沉管隧道——天津市重点工程海河隧道沉管预制全面完工。天津海河隧道线路全长3 648.5 m,隧道总长1 306 m,封闭段长378 m,沉管段长255 m,水下分3节沉管施工,沉管断面为36.6 m×9.65 m,基坑最大深度为26 m,总投资达23亿     

内河沉管隧道干坞选择形式的探讨

内河相比于海洋环境,河道窄、水深浅,流速大、航运密集、水位落差大,同时城市中心地带建筑物密集,河道上的桥梁限制了大型水上作业设备的使用,给沉管隧道建设带来许多难题。该文结合建设环境、沉管隧道规模、管段结构类型等,分析了轴线、旁建、分离、移动和工厂化干坞的适应性,并给出相应工程案例,建立了基于内河复杂环境条件下的沉管隧道干坞选择方法。     

基于FAHP-云模型的钢壳混凝土沉管隧道施工风险分析

为补充我国钢壳混凝土沉管隧道施工风险评估体系,运用基于优化LEC法的FAHP-云模型风险评估方法,辨识分析钢壳混凝土沉管隧道施工风险。通过运用AHP法建立钢壳混凝土沉管隧道施工结构模型,采用模糊层次分析法确定各指标权重,使用MATLAB云模型检验权重值的有效性并计算期望值。通过优化的LEC法计算指标层的风险源风险等级,运用MATLAB云模型确定风险等级的指标期望值。基于模糊层次分析法确定钢壳混凝土沉管隧道总体风险等级。将评估模型应用于深中通道沉管隧道实例分析,验证该方法的可行性。     

广州珠江隧道沉管隧道灌砂基础处理

广州珠江隧道工程的主要特点是江中段水下部分采用了"沉管法"进行施工.主体沉管段箱体准确沉放于预先开挖的基槽内,再利用灌砂法对沉管段的基础加固.本文针对珠江隧道采用的沉管灌砂法.介绍了珠江隧道底部基础处理有关施工技术问题,从而为同类沉管隧道工程提供了可供参考的工程经验.     

红谷沉管隧道管节大体积混凝土温控与防裂技术

红谷双向6车道沉管隧道管节具有横断面尺寸大且结构形式复杂、一次浇筑混凝土体量大、内外温差及温度应力大和防渗抗裂性能要求高的特点。针对这些特点首先通过水化放热性能试验和小圆环开裂试验优选了胶凝材料体系,进而通过力学性能、耐久性能及抗渗性能试验确定了低热低收缩的混凝土配合比,然后开展现浇试块和管段的温度测试,分析大体积混凝土内温度变化规律和冷却水管的降温作用,并结合温控测试与信息化施工技术指导了后续管段预制中冷却水管的布置及相关温控防裂措施的动态部署。最后结合试验分析结果与现场施工环境,形成了管节混凝土入模温度控制、分段分次分节浇筑和快插慢拔捣固工艺、循环冷却水管通水时间和管节拆模时间控制、管节各部位针对性养护措施等贯穿管节预制全过程的防裂技术,确保了沉管管节大体积混凝土的防裂抗渗性能。     

沉管隧道主体结构设计关键技术分析研究

从管段分节、起浮与干舷、抗浮、结构强度及连接技术方面对沉管隧道主体结构设计进行了论述,提出了各部分的设计思路、影响因素和计算方法,总结了在沉管隧道主体结构设计时认识到的关键技术,可为今后的沉管隧道主体结构设计提供参考。     

沉管隧道管节接头剪切破坏试验

为了研究沉管隧道最薄弱的环节-接头的受力特点和破坏机制,根据实际沉管隧道接头形式开展了1：4大比例尺的沉管隧道接头低周往复加载拟静力试验。试验模型由2节钢筋混凝土管节组成,接头主要由钢筋混凝土剪力键和橡胶填塞垫构成,为贴近实际工程结构反应,试验模型采用与实际工程相同强度的钢筋和商品混凝土。利用顶杆位移计和拉线位移计等传感器得到了试验模型在循环剪切荷载作用下的接头破坏机理,并分别从沉管隧道试验模型的荷载-位移滞回曲线、接头抗剪承载力、接头与管段刚度比3个方面对试验结构进行了分析。试验结果表明：橡胶填充垫对沉管隧道接头具有缓冲保护作用;低周往复荷载下沉管隧道接头主要经历橡胶垫弹性变形、橡胶垫与剪力键协同作用及剪力键塑性变形3个阶段;接头总抗剪承载力为674 kN（3个单键的抗剪承载力分别为417,320,417 kN）,接头抗剪能力并不是单个剪力键承载力的线性叠加,需考虑剪力键之间的协同作用;接头与管节的剪切刚度有效比为1/960~1/672,接头是抗震的薄弱环节,在受到地震荷载时,变形主要集中在接头部位,并主要由接头处剪力键承担;接头的破坏模式主要体现在剪力键凸榫的端部剪裂及其失效后接头的不可恢复性变形。     

特高特大型充砂长管袋围堰在红谷沉管隧道工程中的应用

为了实现江中沉管与岸上匝道水下互通立交,在岸边施工高度为20 m、方量达80万m3的充砂长管袋围堰,围堰采用两侧为充砂长管袋、中间为砂芯的堰体结构,并在砂芯范围设塑性混凝土防渗墙隔断赣江水,施工围堰内明挖结构。以南昌红谷隧道为背景,介绍了国内内河沉管隧道规模最大的充砂长管袋围堰施工技术,施工过程中克服了赣江水位落差大、航道范围水流速度大和水位高等复杂的水文条件,利用7个月完成了充砂长管袋堰体的填筑和塑性混凝土防渗体系的施工。工程实施结果表明： 充砂长管袋围堰及其塑性混凝土防渗墙在内河沉管隧道领域是一种工艺新颖、技术先进、安全可靠的防护体系,且对江河环境影响受控,是值得进一步推广应用的施工工法。     

沉管结构预制阶段裂缝控制参数影响分析

混凝土沉管隧道在越江和跨海工程中得到了较广的应用,预制方法从传统的干坞法预制发展为工厂法预制。沉管隧道的混凝土管节在工厂化预制阶段容易因温度梯度、收缩以及约束等原因出现危害性裂缝,影响沉管结构的正常使用和长期耐久性。采用数值仿真和试验研究相结合的方法,基于水化度方法建立了混凝土材料模型,综合考虑混凝土温度变形、自收缩和徐变等时变体积变形以及热-力学边界条件;针对沉管工厂化预制的各个阶段,对配合比、入模温度、养护环境温度、模板、拆模时间、养护时间以及保温养护措施等参数进行了对比分析;在温度场和应力场计算结果基础上,以开裂风险指数为主要判断依据,得到了沉管在预制过程中裂缝控制的关键影响因素。研究结果表明:工厂化预制沉管隧道混凝土管节的入模温度和养护温度是沉管结构预制各阶段的关键裂缝控制影响因素,两者之间的关系对沉管结构的裂缝控制有直接影响,入模温度较高时,可以通过提高养护温度来保证沉管开裂风险指数大于1.4。在冬季时,养护温度的提高使沉管有较好的保温效果,进而降低内外温差和开裂风险;但在夏季还需注意控制其内部最高温度。最后开展足尺节段温控试验,提出入模温度和养护温度的控制措施,并通过温度监测得到较高环境温度下的温度控制指标,以指导工厂化混凝土沉管预制阶段裂缝控制。     

红谷沉管隧道GINA止水带数值模拟分析

沉管隧道接头结构复杂,相对于预制管段,管段接头是沉管隧道的薄弱环节。管段的不均匀沉降会导致接头处的张开与错动,引起GINA止水带的变形,造成接头防水能力的降低甚至丧失,从而对隧道的安全运营造成极大的危害。采用有限单元法针对沉管接头GINA止水带进行建模,对多工况下GINA止水带的受力变形机制进行系统化研究,以期对沉管隧道接头的防水设计和施工提供参考。主要结论如下： 1）运营工况下,GINA的压缩量不宜小于90 mm,接头张开量不宜大于35 mm; 2）设计条件下管节相对水平错动20 mm,相对竖向错动35 mm时,不会影响GINA止水带功能; 3）运营工况下,GINA止水带两肩部的差异变形对其止水功能影响较小。     

沈家门港海底沉管隧道浮运、沉放施工控制技术

沈家门港隧道工程为我国大陆首次采用沉管法修建的海底行人交通隧道。为解决海浪、潮汐等对沉管隧道施工的影响问题,通过力学计算分析和管段浮运、沉放方法的选择,施工窗口时间的确定,针对管段浮运、沉放、水力压接、回填等关键问题进行重点分析和阐述。得出:通过合理的施工窗口时间确定、施工方法的选择、具体施工参数的确定、适当的安全系数放大等施工控制技术,能实现海底隧道管段的浮运和沉放。     

沉管隧道变截面管段若干关键设计技术分析

以国内首条变截面沉管隧道工程-广州洲头咀沉管隧道工程为依托,总结了变截面管段成型预制技术难点及对策;分析了管段起浮及浮运过程中干舷及稳定性机理,并提出了相应控制措施;建立了二维和三维数值模型,揭示其结构空间受力特性。分析表明,管段预制时在内部模板台车上设置连续桁架作为补偿可较好满足截面渐变段成型预制的要求;对道路线形进行小幅度调整使结构横向对称、在渐变端增加压载及合理布置压载水箱可有效解决管段起浮及浮运阶段管段横、纵向倾侧的问题;变截面沉管隧道的三维空间受力特性较为明显,设计过程宜建立三维空间模型进行受力分析,以更准确地分析不同断面处的内力并进行结构配筋。