节段式沉管隧道抗震关键技术研究

首先分析了节段式沉管隧道地震响应受力特性,明确了结构动力响应的温度敏感性,指出管节及节段接头为抗震的薄弱部位及抗震关注重点;其次,在分析国内外沉管隧道抗震研究的基础上,分析了节段式沉管隧道抗震研究需要解决的关键技术,主要包括沉管隧道土与结构相互作用的动力计算方法、非一致地震激励下沉管隧道地震响应分析方法以及沉管隧道振动台试验模拟技术;最后总结了节段式沉管隧道的研究进展及主要成果。     

沉管隧道管节接头数值模拟方法

通过对沉管接头构件包括GINA止水带、钢剪切键、混凝土剪切键建立精细化模型进行多工况数值模拟,得到相应构件的应力和变形结果,给出对应的管节接头构件刚度参数,为复杂三维模型中的沉管隧道管节接头简化模拟提供依据。根据构件精细化数值分析的结果,得到管节接头变形控制指标。在三维地层结构模型中,采用实体单元模拟土体,壳单元模拟管节,采用精细化构件模型得到的刚度作为壳铰接单元的参数模拟管节接头,所提出的模拟方法可为类似工程的设计施工提供参考。     

沉管隧道复合式路面结构设计指标研究

文章针对沉管隧道复合式路面既有设计指标存在的不足,建立沉管隧道复合式路面结构三维有限元模型,建立并分析层间剪切指标、管节接缝位置拉应力指标的适用性.结果表明:沉管隧道复合式路面结构设计中需对管节及节段接缝处进行专门处治,严格控制轴向位移影响,并采用管节接缝位置沥青层拉应力指标进行结构验算.     

沉管隧道管节结构选型

通过分析近年来国内外沉管隧道工程的发展现状,以在建的港珠澳大桥海底沉管隧道为研究对象,对整体式管节与节段式管节开展了管节结构内力、管节及节段接头的受力与变形特性的计算分析,结果表明相比于整体式管节,节段式管节的结构内力降低显著,且管节接头的张开量有所减小,而管节接头的竖向剪力键受力基本相当,局部荷载段的节段接头剪力则较大。综合分析后,认为港珠澳大桥沉管隧道采用180m长的节段式管节结构形式是可接受的,研究结论可为其他同类工程提供参考。     

沉管隧道勘察设计关键技术问题分析与探讨

本文分析了沉管隧道勘察设计方面的关键技术问题,提出了软基沉管隧道勘察应采用以原位静力触探为主、钻孔及标准贯入试验为辅助的综合手段,以及室内试验应充分反应沉管隧道施工中开挖卸载、管节安装及回填防护再加载的应力路径特性,探讨了沉管隧道设计中结构与基础间的相互依赖及制约作用,分析了地基刚度作为结构与基础相互作用的介质在设计中的重要性;并以在建港珠澳大桥主体工程中海底沉管隧道为例,对深厚软基的沉管隧道勘察、地基基础设计及接头止水设计等关键技术进行剖析。     

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。     

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。     

深中通道沉管隧道钢壳设计及制造关键技术

深中通道沉管隧道具有高水压、大回淤、结构超大跨和建设要求高等特点,为保证沉管隧道结构在建设与运营期内的安全和耐久性,深中通道沉管隧道在世界上首次大规模采用钢壳混凝土组合结构。为推动钢壳混凝土组合结构沉管隧道在我国的发展,介绍深中通道钢壳混凝土沉管隧道结构选型、横断面设计、纵向管节划分、特殊结构构造和钢壳详细构造等技术,管节钢壳制造、拼装和运输的创新工艺,自密实混凝土浇筑技术和钢壳混凝土脱空检测方法,总结深中通道钢壳混凝土组合结构沉管隧道设计、智能制造以及施工关键技术。另外,结合深中通道沉管隧道钢壳混凝土组合结构的特点,对钢壳混凝土抗剪连接件设计、钢板件连接构造和混凝土脱空检测方法提出优化建议。     

创新型注浆囊袋在沉管隧道不规则抗剪支撑体系中的应用

近年来,随着我国跨江跨海隧道工程的不断增加,沉管法施工得到越来越多的应用。管节接头是沉管隧道中很薄弱但非常关键的环节,管节的不均匀沉降会导致接头的错位与张开,对接头位置抗剪结构的施工造成了极大的不便,也对整个沉管隧道结构受力的安全产生巨大的威胁。一方面,沉管隧道内狭窄的作业空间限制了抗剪结构的施工方法;另一方面,不均匀沉降带来不规则位移,令抗剪结构难以完成刚性连接,抗剪性能面临失效风险。本文依托港珠澳大桥岛隧工程,介绍了创新型注浆囊袋在沉管隧道不规则抗剪支撑体系中的应用,有效解决了施工空间不足及抗剪结构失效的问题,为沉管隧道接头抗剪结构施工积累了宝贵经验。此外,本文为创新型注浆囊袋广泛应用于各类不规则支撑体系设计、施工提供了思路。     

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。     

大流速高位差过江沉管隧道典型工程——南昌红谷隧道

南昌红谷隧道是世界上首座江河中游沉管越江隧道,主线全长2 650 m,江中段为直线沉管隧道,长1 329 m。 工程重难点：1）百万m3巨型围堰; 2）水下立交深大基坑群; 3）40万m3水下岩石炸礁; 4）异地干坞和8.51 km航道开挖与管节浮运; 5）6条生产线平行预制6节管节; 6）12套4 000 t超大模板台车多次转场; 7）超大体量管节预制混凝土防渗抗裂; 8）管节浮运穿越小净跨桥梁; 9）急流回旋区管节调头; 10）江河中游和水位落差10 m条件下水力压接管节; 11）12节管节沉放对接轴线精度控制; 12）时隔半年沉放管节的接头差异沉降等。形成以下技术体系：1）特大特高型充砂长管袋围堰防渗稳定技术;2）大体积混凝土防渗抗裂技术;3）沉管隧道管节沉放对接施工技术;4）沉管隧道基础灌砂效果检测及处理技术;5）超长距离管节浮运及穿越小净距桥梁的管节姿态控制和桥墩保护技术;6）江河沉管隧道水下立交深基坑关键技术。红谷隧道自2014年4月开工,于2017年5月31日竣工,仅用38个月即建成通车。     

超长沉管隧道地震响应快速分析方法研究

在分析一般隧道结构与沉管隧道的不同点及动力响应差异基础上,明确了沉管隧道地震响应能否准确模拟主要取决于管节接头和节段接头的非线性、地基刚度计算及边界条件处理等;在此基础上建立了超长沉管隧道地震响应快速分析方法,关键点包括基于地震水准的地基刚度计算方法、管节接头剪力键及止水带受力及变形特性计算方法、节段接头剪力键及止水带受力及变形特性计算方法、初始水压力及止水带橡胶松弛影响考虑方法等;然后,基于超长沉管隧道地震响应快速分析方法,对港珠澳大桥超长沉管隧道进行了升温及降温工况下沉管隧道地震响应分析,明确了最不利位置为隧道斜坡段,指出了两侧GINA止水带地震变形量和剪力键剪力为抗震薄弱位置,揭示了节段式沉管隧道温度敏感性。课题研究建立的超长沉管隧道地震响应快速分析方法,能够实现沉管隧道设计与计算的互动,便于工程应用。     

南昌红谷隧道E4管节轴线纠偏案例的分析与应用

南昌市红谷隧道沉管段全长1 329 m,分为12节管节,是目前国内内河最长的沉管隧道工程,其管节安装的轴线精度控制是工程施工的重点及难点。为保证管节安装精度,同时兼顾经济性、便捷性和可行性,以本工程管节安装为例,对管节安装的主要影响因素进行计算,提出利用现有横调系统对管节安装轴线进行纠偏的方案。理论计算与实测数据对比表明,提出的方案可对管节安装轴线进行有效的纠偏,对其他沉管隧道工程也可起到一定的借鉴作用。     

深中通道钢壳沉管智能浇筑台车研制及应用

深中通道沉管隧道是世界首例采用钢壳混凝土复合结构的双向八车道沉管隧道,钢壳制造完成后浇筑免振捣自密实混凝土完成管节预制,其中单个标准管节隔仓数量约2200个,混凝土用量约2.9万m3,非标准管节隔仓数量近2000个,混凝土用量最大约2.5万m3.隧道东侧(深圳侧)的4节标准管节和6节变宽非标准管节由S08合同段承担,在...     

运营期沉管隧道沉降变形分析

本文针对沉管隧道在设计和建造过程中往往注重抗浮而忽略运营期的沉降,以某沉管隧道16年的长期沉降监测数据为范本,对隧道沉降的纵向分布规律,沉降稳定性分析,隧道差异沉降以及各个管节自身的竖向弯曲变形姿态进行系统分析。分析结果显示沉管隧道的沉降受到地基刚度分布、覆土厚度以及周边环境的影响具有很大的不确定性,隧道姿态的变化会导致沉管隧道各管节出在不同形态的自身竖向弯曲状态,进一步加剧管节受力的复杂性。综合分析显示该隧道整体趋于稳定状态,相关分析成果也可以作为同类沉管隧道结构安全分析的技术参考。     

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。     

沉管隧道柔性接头压缩性能研究

柔性管节接头是沉管隧道的重要组成部分，接头的压缩性能决定了沉管接头的水密性能及安全性，但目前针对沉管隧道柔性接头压缩性能的研究相对缺乏，接头压缩性能参数的取值缺乏试验结果的支撑。基于此，以港珠澳大桥沉管隧道为研究背景，设计了几何比尺为1：10的隧道管节和接头模型，并进行了大比尺结构试验和止水带材性试验。通过对沉管隧道管节柔性接头逐级施加轴向荷载，试验获得了接头轴向位移随轴向荷载的变化曲线，并与止水带材性试验结果进行了对比分析，揭示了柔性接头的非线性压缩性能：接头压缩性能受GINA止水带自身压缩性能影响；相比材性试验，结构试验结果中接头压缩量普遍偏小2~3 mm，相对差异可达21%。为了进一步验证试验结果，分别建立了二维和三维止水带有限元模型，通过对比试验结果与有限元计算结果，分析并量化了试验中支座摩擦、止水带长度、形状及其横向约束等对试验结果的影响规律。量化分析结果显示，支座摩擦、止水带长度及横向约束对试验结果影响较小，可忽略不计，但止水带纵向尺寸对结构压缩性能影响较为显著，结果相差最大达到8.8%。最后基于试验结果提出了一种可用于模拟沉管接头压缩性能的简化力学计算模型，亦可应用于其他柔性接头的轴向力学分析。     

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。     

港珠澳大桥沉管隧道新技术

沉管法是20世纪初发展起来的一种专门修建水下隧道的工法,适用条件较为苛刻,随着工程技术的发展,其适应性越来越强。继丹麦—瑞典的厄勒松海峡沉管隧道和韩国釜山—巨济沉管隧道修建之后,我国正在珠江口伶仃洋30万t主航道下修建港珠澳大桥沉管隧道,借鉴了国外技术与国内施工经验,自主创新,结合工程项目特点,在地质勘察、结构分析、耐久性设计、管节预制、地基与基础处理等方面发展了一些新技术,并对这些新技术进行了探讨和总结。     

世界最长沉管隧道即将到来!德国正式批准费马恩隧道建设

<正>2019年2月6日,费马恩沉管隧道的建造方——Femern A/S的管理层在德国基尔接过了经过签署的建设计划书批文,宣告了造价80亿美元、全长18.1 km的费马恩沉管隧道的正式兴建。费马恩沉管隧道工程属于泛欧铁路工程中的一部分,连接德国与丹麦。整条隧道长度为18.1 km,其中沉管管段总长为17.6 m,管节宽40 m,埋深40 m。整条沉管隧道共设79个标准管节和10个特殊管节,标准管节设有2条车辆行道和2条轨道交通道,车行道之间设置通道,用