《隧道工程》第十章.pptx

1二、二、沉管隧道：沉管隧道：、简述、简述 、类型：、类型：船台型：船台型：千坞型：千坞型：、特点、特点 a、管段的施工质量高，施工方便；施工条、管段的施工质量高，施工方便；施工条 件好件好 b、管段接缝少，隧道防水容易得到保证、管段接缝少，隧道防水容易得到保证 c、由于多采用矩形断面利用效率高、由于多采用矩形断面利用效率高 d、工期短（包括千坞内的施工期和水下、工期短（包括千坞内的施工期和水下 施工期）施工期）e、隧道总长短（矩形断面和覆土层少式、隧道总长短（矩形断面和覆土层少式 没有）水底挖沟费用少，防水费用没有）水底挖沟费用少，防水费用 少，工程总造价大幅度降低少，工程总造价大幅度降低 f、施工安全、施工安全2第二节沉管的结构设计第二节沉管的结构设计一、沉管结构的浮力设计：一、沉管结构的浮力设计：、浮力设计的内容：干计算和抗浮安全系数计算。、浮力设计的内容：干计算和抗浮安全系数计算。、干和抗浮安全系数的概念：、干和抗浮安全系数的概念：、干计算时的要求：、干计算时的要求：a.干设计范围为干设计范围为cm，太小对管数施工的精度要高，难以，太小对管数施工的精度要高，难以 达到，太大浮运过程中稳定性差。达到，太大浮运过程中稳定性差。b.计算时按照最大的重量和最小的河水比重计算。计算时按照最大的重量和最小的河水比重计算。、抗浮安全系数计算要求。、抗浮安全系数计算要求。a、设计范围：施工阶段：、设计范围：施工阶段：.05.使用阶使用阶 段段.2,5 b、按最小的混凝土容重和体积，最大的水比重来、按最小的混凝土容重和体积，最大的水比重来 计算计算、管段的结构、管段的结构R按照干的验算：按照干的验算：f+(W-2a)fS外外*rw(S外外+S内内)rs/rw=0 式中：式中：f干干 W管段外宽（管段外宽（m）S外外、S内内 管数内外断面积管数内外断面积 a管数顶部切角宽度管数顶部切角宽度 rs、rw水、混凝土的容重。水、混凝土的容重。3二、作用在沉管结构上的载荷二、作用在沉管结构上的载荷、结构自重（恒载）、结构自重（恒载）混凝土容重：混凝土容重：.37,41KN/m3 钢筋量：钢筋量：.62.05 KN/m 、水压力：按最高水位计算、水压力：按最高水位计算 、土压力：（恒载）、土压力：（恒载）管数顶面的覆土重量管数顶面的覆土重量 管数侧面的水平土压管数侧面的水平土压 、浮力：管数的排水量、浮力：管数的排水量 、地基反力：分布的不同假设：、地基反力：分布的不同假设：a、直线分布：、直线分布：b、反力与地基位移成正比、反力与地基位移成正比 c、地基作为半无限弹性体，按弹、地基作为半无限弹性体，按弹 性理论计算性理论计算 4.施工载荷施工载荷.车辆载荷：设计时一般可忽略车辆载荷：设计时一般可忽略 8.投锚和拖锚载荷（偶然载荷）投锚和拖锚载荷（偶然载荷）投锚：当覆土度投锚：当覆土度米，可忽略米，可忽略当覆土度当覆土度米，可按落锚速度为米，可按落锚速度为 m/s计算此集中力计算此集中力拖锚：按锚索强度计算拖锚：按锚索强度计算9.隧道内爆炸产生载荷（偶然载荷）按隧道内爆炸产生载荷（偶然载荷）按pa计计算算10.温度变化，地震，不均匀沉陷，混凝土收缩等造温度变化，地震，不均匀沉陷，混凝土收缩等造成的载荷。成的载荷。5三、管段内力分析三、管段内力分析 、横向内力分析：、横向内力分析：通常用计通常用计 算机计算（由于需要计算算机计算（由于需要计算 多个截面）多个截面）、纵向内力分析：、纵向内力分析：施工阶段：按施工载荷计施工阶段：按施工载荷计 算算 使用阶段：按弹性地基理使用阶段：按弹性地基理 论计算论计算 6 第三节管段制作第三节管段制作一、临时干坞：一、临时干坞：指江河边用于管数制作的临时性土指江河边用于管数制作的临时性土坑。坑。、构造：、构造：干坞的边坡通常为土坡；坑的底做干坞的边坡通常为土坡；坑的底做 一层很薄的混凝土底版或不做。一层很薄的混凝土底版或不做。、大小：、大小：取决于管段的长度和宽度和一次制取决于管段的长度和宽度和一次制 作的节数。作的节数。当江边用地紧张时，建小型干坞。当江边用不当江边用地紧张时，建小型干坞。当江边用不 紧张时，建大干坞，一次性制作所需管数。紧张时，建大干坞，一次性制作所需管数。、深度：、深度：施工期内的最低水位再向下管数高施工期内的最低水位再向下管数高 度度 、边坡：、边坡：要据土力学知识进行稳定性计算，要据土力学知识进行稳定性计算，防止边坡遇水滑坡。防止边坡遇水滑坡。、坞底：、坞底：混凝土时：混凝土时：cm厚厚 不用混凝土时不用混凝土时 cm后黄河，后黄河，再铺厚碎石再铺厚碎石 7二、管段制作：二、管段制作：、严格控制混凝土比重，每个班均应取、严格控制混凝土比重，每个班均应取 升混凝土试件，使共满足升混凝土试件，使共满足 、纵向施工缝一般留在高出底板、纵向施工缝一般留在高出底板 cm处；横向施工缝一般每处；横向施工缝一般每1520m一条并一条并 加装橡胶止水带加装橡胶止水带、管数模板拆除后，在两端面、管数模板拆除后，在两端面 cm处，设封端墙，材料为钢板式钢筋混处，设封端墙，材料为钢板式钢筋混 凝土，过后用防水涂料密封，墙上部设进凝土，过后用防水涂料密封，墙上部设进 气阀，下部设排水阀，并留有人员出入气阀，下部设排水阀，并留有人员出入 孔，出入孔设防水密闭门。孔，出入孔设防水密闭门。、压载设施、压载设施:墙前设置水箱，至少个，均匀墙前设置水箱，至少个，均匀 布置在管段内。布置在管段内。、捡漏：先将压载水箱注水压载，再往干坞、捡漏：先将压载水箱注水压载，再往干坞 里灌水。再抽出部分空气使管数内里灌水。再抽出部分空气使管数内 气压降低，天后，捡漏人员气压降低，天后，捡漏人员 进入进入,有漏排干坞进修补。有漏排干坞进修补。8 第四节水底挖第四节水底挖一、水底挖的内容：一、水底挖的内容：、沉管基槽：土方量和水下作业、沉管基槽：土方量和水下作业的深度最大。的深度最大。、临时航道、临时航道 、浮运线路、浮运线路 、沉设作业泊位、沉设作业泊位 二、基槽断面：由底宽、深度和边坡坡二、基槽断面：由底宽、深度和边坡坡度来确定。度来确定。9三、三、浚浚挖方式挖方式 、挖泥船选择时的考虑因素：、挖泥船选择时的考虑因素：a.挖深度挖深度 b.开挖面的平整度开挖面的平整度 c.挖成本挖成本 d.挖速度挖速度 、挖泥船种类：、挖泥船种类：a、吸扬式挖泥船：利用绞刀式泥耕松土、吸扬式挖泥船：利用绞刀式泥耕松土 层，再用泥泵将泥层，再用泥泵将泥 ,排泥管排泥管 b、抓斗式：、抓斗式：c、连斗式：、连斗式：d、铲斗：、铲斗：、挖泥船选择：见、挖泥船选择：见P107表表 、挖程序：分层位段挖，断面上分、挖程序：分层位段挖，断面上分 层，逐层挖。沿隧道轴向，分段开挖层，逐层挖。沿隧道轴向，分段开挖 10 第五节第五节 基础处理基础处理一、沉管基础的特点和必要性一、沉管基础的特点和必要性 、受载甚至减少；、受载甚至减少；、适用于几乎任何地质条件；、适用于几乎任何地质条件；、不需事先进行地基钻探；、不需事先进行地基钻探；二、沉管基础处理方法：二、沉管基础处理方法：先铺法：刮沙法先铺法：刮沙法 刮石法刮石法 后填法：灌沙法后填法：灌沙法 喷沙法喷沙法 灌囊法灌囊法 压浆法压浆法 压沙法压沙法111、先铺法的基本程序：、先铺法的基本程序：a、设挖沟槽时先超挖、设挖沟槽时先超挖6080cm。b、在基槽底部两侧、在基槽底部两侧,打数打数 c、通过管道从水面船只泵送粗砂式碎石、通过管道从水面船只泵送粗砂式碎石 （粗径（粗径 100mm）.确良填满一节管段确良填满一节管段 的基的基 槽。槽。d、用专用刮铺机按导轨所确定的厚度，、用专用刮铺机按导轨所确定的厚度，坡度反复刮斗。刮沙法中，表面平整坡度反复刮斗。刮沙法中，表面平整 度要达到度要达到 cm刮石法中，表面刮石法中，表面 平整度要达到平整度要达到 cm e、管段沉设后，灌满压载水箱并加压石、管段沉设后，灌满压载水箱并加压石 料，压紧垫层。料，压紧垫层。f、如采用刮石法，可通过管数底板上预、如采用刮石法，可通过管数底板上预 埋的压浆九，向垫层压注混凝土砂埋的压浆九，向垫层压注混凝土砂 浆。浆。12、先铺法的适用条件和特点、先铺法的适用条件和特点a.适用于底宽较小的沉管隧道，及河道深，河底流速慢适用于底宽较小的沉管隧道，及河道深，河底流速慢的河道。的河道。b.导轨架设潜水作业，要求精确度高，费工费时。导轨架设潜水作业，要求精确度高，费工费时。c.刮铺作业时间较长，船只水上停留时间较长，对航运刮铺作业时间较长，船只水上停留时间较长，对航运影响较大。影响较大。、后填法的基本工序：、后填法的基本工序：a.基槽超挖米左右；基槽超挖米左右；b.在沟底安设临时支座；在沟底安设临时支座；c.管段沉设安放在临时支座上后，往管底空间管段沉设安放在临时支座上后，往管底空间 回填垫料。回填垫料。d.临时支座通常为只，由临时支座通常为只，由 .m的钢筋混凝土予制的钢筋混凝土予制 板组成。板组成。13 、后填法的主要特点：、后填法的主要特点：a.高程挖制容易达到精度要求；高程挖制容易达到精度要求；b.作业时间短，对航行干扰少。作业时间短，对航行干扰少。、哄沙法。、哄沙法。P122P123 、灌囊法：、灌囊法：先往基槽中铺设一层砂石垫层约先往基槽中铺设一层砂石垫层约mm厚厚管数沉设后再往预先固定在管数底部的囊袋中用皮管由水管数沉设后再往预先固定在管数底部的囊袋中用皮管由水面灌注黏土，水银，蒸沙和水的混合沙浆。水合空气从囊面灌注黏土，水银，蒸沙和水的混合沙浆。水合空气从囊袋中排除，混合砂浆凝固后的强度只要袋中排除，混合砂浆凝固后的强度只要 6、压浆法：、压浆法：优点是：优点是：a.在基础处理进程中，不受外界条件影响，基本不干扰航在基础处理进程中，不受外界条件影响，基本不干扰航运；运；b.不需要专门的设备和潜水作业；不需要专门的设备和潜水作业；c.操作简单，省时省力省钱。操作简单，省时省力省钱。d.便于日夜连续作业便于日夜连续作业14第六节管数沉设与水下联结第六节管数沉设与水下联结 一、沉设方法：一、沉设方法：起重船吊沉法起重船吊沉法P108 浮箱吊沉法浮箱吊沉法P108 船组吊沉法船组吊沉法 拉沉法拉沉法 工作台法（水上平台法）工作台法（水上平台法）二、沉设作业的气象条件要求（二、沉设作业的气象条件要求（P112）三、沉设作业的主要设备：三、沉设作业的主要设备：、起重船，浮箱、移船、起重船，浮箱、移船 、卷扬机，拉合千斤顶，定位塔，出、卷扬机，拉合千斤顶，定位塔，出 入井筒，各种测量和指挥通讯器入井筒，各种测量和指挥通讯器 材。材。15四四.沉设作业沉设作业、沉设前的准备：青淤，水上管制、沉设前的准备：青淤，水上管制、管投定位：距规定沉设位置米处定位调、管投定位：距规定沉设位置米处定位调整好位置和坡度整好位置和坡度、管段下沉：一般需要小时，三个阶段：初步、管段下沉：一般需要小时，三个阶段：初步下沉、靠拢下沉、着地下沉下沉、靠拢下沉、着地下沉五五.水下连接方法：水下连接方法：水下混凝土连接法水下混凝土连接法 水力压按法水力压按法、胶垫和胃式及连接精度、胶垫和胃式及连接精度P118表表、对位：、对位：、拉合：（、拉合：（P113图）千斤顶拉合卷扬机拉合图）千斤顶拉合卷扬机拉合、压接：、压接：、拆除封端墙、拆除封端墙