现代沉管隧道工法与新技术ppt课件.ppt

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1、1现代沉管隧道工法与新技术陈韶章苏宗贤2014年4月主要内容一、现代沉管隧道的发展与技术需求二、现代沉管隧道的设计理论与方法三、现代沉管隧道的施工、装备与产品四、结束语21.1断面型式北美：·从1894年美国在波士顿首次采用沉管法成功修建的一条输水管线、1910年美国在底特律河用该工法修建了世界第一座用于铁路交通的水下隧道开始，美国开启了沉管工法隧道的建设。·1970年建成长5825m的旧金山湾区快速轨道运输系统（BayAreaRapidTransit）沉管隧道。主要采用圆形断面的钢壳结构型式，在北美得到推广。3美国Detroit-Windsor沉管隧道横断面欧洲：·第一

2、座采用矩形钢筋混凝土结构的沉管隧道出现在欧洲——荷兰鹿特丹马斯河（Maas）水下公路隧道，1942年。·这种钢筋混凝土箱式矩形结构型式在20世纪中叶以后成为沉管隧道主流结构型式，其得益于钢筋混凝土结构防裂和防渗技术的进步。·2000年建成的连接丹麦和瑞典的厄勒松海峡沉管隧道，也采用混凝土矩形箱式管节。4荷兰Maas沉管隧道横断面厄勒松海峡沉管隧道横断面5亚洲：·日本的沉管隧道发展开始于1944年在大阪修建的阿吉河（AjiRiver）水下隧道，该隧道采用了美式的单层钢壳结构。·1980年建成的大马隧道采用了钢筋混凝土结构型式，断面型式逐渐为矩形所取代。·土耳其的博斯普鲁斯海

3、峡沉管隧道业主在2002年的招标方案中采用圆形钢壳结构，承包商在2004年的设计方案中采用了钢筋混凝土矩形结构。·韩国2005年开始修建的釜山-巨济海底沉管隧道，也采用钢筋混凝土箱式矩形结构。韩国釜山-巨济沉管隧道横断面(a)2002年业主招标方案(b)2004年承包商设计方案博斯普鲁斯沉管隧道横断面6·1972年，我国香港地区建成了跨越维多利亚港的红磡道路海底隧道——双圆形钢壳钢筋混凝土复合结构沉管隧道，1979年采用矩形混凝土结构建成了香港地铁MTR（MassTransitRailway）第一条海底沉管隧道，随后又建成了公铁合建的东区海底沉管隧道和公铁分建的西区海底沉

4、管隧道。香港红磡沉管隧道出入口（矩形断面）7·20世纪90年代至今，我国境内建成的沉管隧道有广州珠江1座、宁波甬江2座和上海黄浦江1座，以及正在建设的广州市仑头—生物岛、生物岛—大学城和洲头咀三条越江沉管隧道、佛山市东平河沉管隧道、天津市海河沉管隧道、港珠澳大桥海中沉管隧道、南昌赣江红谷沉管隧道，也均采用钢筋混凝土箱式矩形结构。广州洲头咀沉管隧道横断面广州珠江沉管隧道8横断面结构型式对比：（1）圆形钢壳结构特点：①水密性好；②预制容易；③浮运航道条件要求不高；④钢材用量大，造价昂贵；⑤断面利用率不高；⑥浮态浇筑内衬钢筋混凝土；⑦一般需采用外部永久压重。9（2）钢筋混凝土矩

5、形箱式结构特点：①对于采用纵向通风+重点排烟的道路隧道，可大大压缩了竖向尺寸，提高了路面标高，减少基槽开挖量，有利于与两岸（人工岛）道路衔接，缩短了隧道段长度，使人工岛体量得到控制，减小阻水率；②不受横向尺寸限制，特别适用于多条车道或公铁合建，横断面利用率高；③有利于横向联络通道的布设；④浮运时干舷较小，对浮运航道条件要求高。·可见，钢筋混凝土箱式矩形结构是目前沉管隧道建设的主流型式。101.2水深与覆土底部最大水深：·1910年，美国底特律沉管隧道为24.4m。·1930年，底特律-温特索沉管隧道为18.5m。·1942年，荷兰马斯河隧道为22.5m。·1979年，香港

6、地铁MTR沉管隧道为24.24m，·1993年，我国广州珠江沉管隧道约为21m。·2000年，厄勒松海峡沉管隧道约22m。……可以看出，早期的沉管隧道由于技术、施工装备和工艺限制，适合的水深在20m左右。11·1970年，世界最长的美国BART沉管隧道（钢壳结构）最大水深达到了40.5m。·2011年建成的韩国釜山-巨济沉管隧道底部最大水深约51m。·2008年建成的土耳其博斯普鲁斯沉管隧道（铁路）最大水深达61m。·在建中的我国港珠澳大桥海中沉管隧道最大水深约46m。这三座隧道均为钢筋混凝土箱式矩形结构，需要克服的水深达到了40m以上。土耳其博斯普鲁斯海峡沉管隧道平面及

7、纵断面12对于覆土：·过去绝大部分的沉管隧道敷设于河床或海床面上，除了人工回填覆盖提供保护外，覆土几乎没有或很小，结构分析主要考虑抗浮问题。·当隧道穿越航道时，沉管隧道需要敷设于航道以下，航道以外区域在隧道建成后将逐渐回淤至河床或海床面而产生较大的覆土（或回淤）荷载，使得结构分析既要考虑抗浮，又要考虑处理结构与地基基础沉降相协调问题。13建设中的港珠澳大桥海中沉管隧道需要穿越规划30万吨级的铜鼓航道和伶仃西航道，最大回淤厚度达23m。港珠澳大桥海底沉管隧道平面与纵断面141.3服务功能·过去修建的沉管隧道，大部分为城市道路或公