沉管法
沉管法是在水底建筑隧道的一种施工方法。沉管隧道就是将若干个预制段分别浮运到海面(河面)现场,并一个接一个地沉放安装在已疏浚好的基槽内,以此方法修建的水下隧道。
其施工顺序是先在船台上或干坞中制作隧道管段(用钢板和混凝土或钢筋混凝土),管段两端用临时封墙密封后滑移下水(或在坞内放水),使其浮在水中,再拖运到隧道设计位置。定位后,向管段内加载,使其下沉至预先挖好的水底沟槽内。管段逐节沉放,并用水力压接法将相邻管段连接。最后拆除封墙,使各节管段连通成为整体的隧道。在其顶部和外侧用块石覆盖,以保安全。水底隧道的水下段,采用沉管法施工具有较多的优点。用沉管法修建隧道主工工序包括:地槽浚挖、管节制作、管节防水、管节驳运沉放、地基入理等施工工序。
沉管隧道的优点是,对地质条件的适应性强、隧道的覆盖层薄,从而是隧道总长度减小,隧道断面利用率高,防水可靠度高,施工周期短及工程造价合理等。
结构形式有钢结构和钢筋混凝土结构两大类,钢结构一般为圆形断面,钢筋混凝土结构一般为矩形断面。美国和日本习惯于适用圆形的钢壳沉管。而荷兰和其他西欧国家则习惯用矩形钢筋混凝土结构沉管,他们认为矩形断面的有效空间利用率优于圆形断面,矩形断面隧道的高度和覆盖层都比圆形隧道小和薄,隧道的长度也相应减小。
沉管隧道的技术发展:
管段长度的发展。从沉管隧道发展进程来看,目前沉管隧道的设计施工,正向大型化方向发展。沉埋管段的长度已经从四十年代的60多米发展到200多米。为适应城市交通的发展,隧道的车道数已由最初的双车道发展到目前城市隧道通用的六车道,甚至八车道。
水力压接法的发展。在60年代以前,沉管管段之间的联结都是待管段沉放完毕后,再浇注水下混凝土。这种方法不光工艺复杂、施工难度大,而且每当隧道发生变形后,立即开裂、漏水。在隧道运营时不得不反复进行堵漏。50年代末,在加拿大的迪亚斯岛隧道工程的设计与施工中,丹麦工程师利用水的压力开发了一种巧妙的水力压接法。此法工艺简单,基本上不用水下作业,而且又能适应骄傲大的沉陷变形和不漏水。
基础处理方法的发展。沉管隧道的基础处理,早期采用先铺法,在沉管沉放之前用刮砂法或刮石法将基槽底整平。此法费工费时,整平度也不高,难以适应隧道宽度的不断增加。于是出现了名为后填法的基础处理,即先将管段沉放好,再设法将管段与基槽之间的空隙填实。后填法本身也从灌砂法、喷砂法、灌囊法发展到压浆法和压砂法。
防水技术的革新。管段本身防水:早期采用外包钢板的方法防水,后来发展成沥青卷材外防水。70年代以来,欧洲的沉管隧道完全取消了外防水层。为保证管段不漏水,除严格控制混凝土级配,振捣密实,加强养护外,在欧洲还在混凝土浇注过程中采用水冷散热系统来减小温度应力,防止开裂。接缝防水:沉管的接缝有管段间接缝和管节间伸缩缝。前者的防水主要依靠橡胶止水垫环和Ω止水胶带。伸缩缝的防水主要用钢边止水胶带。在钢边止水胶带的基础上又发展了一种压注型钢边止水胶带,其防水的可靠度更高,欧洲的水底沉管隧道中已普遍采用。
管节预制技术的发展。为防止混凝土管节开裂,采用纵向预应力措施,也有加钢纤维或化学纤维。管节的制作由传统的干坞预制发展到工厂化流水线生产。