沉管法沉放

浮箱吊沉法是比較新的一種管段沉放法。通常在管段上方放4只方形浮箱，用吊索直接將管段系吊，浮箱分成前后兩組，每組兩只浮箱用鋼桁架聯(lián)成整體，并用錨索將各組浮箱定位，在浮箱頂上安設(shè)起吊卷?yè)P(yáng)機(jī)和浮箱定位卷?yè)P(yáng)機(jī)。管段的定位須在其左右前后另用錨索牽拉，其定位卷?yè)P(yáng)機(jī)則設(shè)于定位塔的頂部。這一沉放法的主要特點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，適用于寬度20米以上的大、中型管段。沉管法小型管段可采用方駁杠吊法，即在管段兩側(cè)分設(shè)4艘或2艘方駁船，左右兩艘之間設(shè)鋼梁作杠吊管段的杠棒。這一方法在沉放時(shí)較平穩(wěn)，且在浮運(yùn)時(shí)可以用左右的方駁夾住管段以提高穩(wěn)定性。

按管段制作方式可分為船臺(tái)上制作和干塢中制作兩大類型:①船臺(tái)型管段制作。是利用船廠的船臺(tái)，先預(yù)制鋼殼，將其沿滑道滑移下水后，在浮起的鋼殼內(nèi)灌筑混凝土。該類管段的橫斷面一般為圓形、八角形和花籃形。由于管段內(nèi)輪廓為圓形，在車輛限界以外的上下方空間雖可利用為送、排風(fēng)道，但車道高程相應(yīng)壓低，致使隧道深度增加，因此溝槽深度和隧道長(zhǎng)度均相應(yīng)增大;又因其內(nèi)徑受限制而只能設(shè)置雙車道的路面，亦即限制了同一隧道的通行能力;同時(shí)耗鋼量大，管段造價(jià)高，而且鋼殼焊接質(zhì)量及其防銹尚未能完善解決，因此只是早期在美國(guó)應(yīng)用較多。②干塢型管段制作。是在臨時(shí)的干塢中制成鋼筋混凝土管段，向干塢內(nèi)放水后，將其浮運(yùn)到隧址沉放。其斷面大多為矩形，不存在圓形斷面的缺點(diǎn);不用鋼殼，可節(jié)省大量鋼材。但在制作管段時(shí)，對(duì)混凝土施工工藝須采取嚴(yán)格措施，以滿足其均質(zhì)性和水密性特別高的要求，并保證必需的干舷(管段頂部浮出水面的高度)和抗浮安全系數(shù)。這類管段較船臺(tái)型管段的造價(jià)經(jīng)濟(jì)，自50年代以來(lái)，在歐洲已成為最常用的制作方式。荷蘭鹿特丹馬斯河水底隧道為用干塢制作管段的最早一例。

適合于沉管法施工的主要條件是:水道河床穩(wěn)定和水流并不過(guò)急。前者不僅便于順利開挖溝槽，并能減少土方量;后者便于管段浮運(yùn)、定位和沉放。

采用沉管法施工的水下段隧道，比用盾構(gòu)法施工具有較多優(yōu)點(diǎn)。主要有:

①容易保證隧道施工質(zhì)量。因管段為預(yù)制，混凝土施工質(zhì)量高，易于做好防水措施;管段較長(zhǎng)，接縫很少，漏水機(jī)會(huì)大為減少，而且采用水力壓接法可以實(shí)現(xiàn)接縫不漏水。

②工程造價(jià)較低。因水下挖土單價(jià)比河底下挖土低;管段的整體制作，浮運(yùn)費(fèi)用比制造、運(yùn)送大量的管片低得多;又因接縫少而使隧道每米單價(jià)降低;再因隧道頂部覆蓋層厚度可以很小，隧道長(zhǎng)度可縮短很多，工程總價(jià)大為降低。

③在隧道現(xiàn)場(chǎng)的施工期短。因預(yù)制管段(包括修筑臨時(shí)干塢)等大量工作均不在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。

④操作條件好、施工安全。因除極少量水下作業(yè)外，基本上無(wú)地下作業(yè)，更不用氣壓作業(yè)。

⑤適用水深范圍較大。因大多作業(yè)在水上操作，水下作業(yè)極少，故幾乎不受水深限制，如以潛水作業(yè)實(shí)用深度范圍，則可達(dá)70米。

⑥斷面形狀、大小可自由選擇，斷面空間可充分利用。大型的矩形斷面的管段可容納4~8車道，而盾構(gòu)法施工的圓形斷面利用率不高，且只能設(shè)雙車道。

沉管法是預(yù)制管段沉放法的簡(jiǎn)稱，是在水底建筑隧道的一種施工方法。其施工順序是先在船臺(tái)上或干塢中制作隧道管段(用鋼板和混凝土或鋼筋混凝土)，管段兩端用臨時(shí)封墻密封后滑移下水(或在塢內(nèi)放水)，使其浮在水中，再拖運(yùn)到隧道設(shè)計(jì)位置。定位后，向管段內(nèi)加載，使其下沉至預(yù)先挖好的水底溝槽內(nèi)。管段逐節(jié)沉放，并用水力壓接法將相鄰管段連接。最后拆除封墻，使各節(jié)管段連通成為整體的隧道。在其頂部和外側(cè)用塊石覆蓋，以保安全。水底隧道的水下段，采用沉管法施工具有較多的優(yōu)點(diǎn)。50年代起，由于水下連接等關(guān)鍵性技術(shù)的突破而普遍采用，現(xiàn)已成為水底隧道的主要施工方法。用這種方法建成的隧道稱為沉管隧道。

50年代以前，對(duì)鋼殼制作的管段，曾采用水下灌筑混凝土的方法進(jìn)行水下連接。對(duì)鋼筋混凝土制作的矩形管段，現(xiàn)在普遍采用水力壓接法。此法是在50年代末期在加拿大隧道實(shí)踐中創(chuàng)造成功的，故也稱溫哥華法。它利用作用于管段后端封墻上的巨大水壓力，使安裝在管段前端周邊上的一圈尖肋型膠墊產(chǎn)生壓縮變形，形成一個(gè)水密性良好的止水接頭(圖2)。施工中在每節(jié)管段下沉著地時(shí)，結(jié)合管段的連接，進(jìn)行符合精度要求的對(duì)位，然后使用預(yù)設(shè)在管段內(nèi)隔墻上的 2臺(tái)拉合千斤頂(或利用定位卷?yè)P(yáng)機(jī))，將剛沉放的管段拉向前一節(jié)管段，使膠墊的尖肋略為變形，起初步止水作用。完成拉合后，即可將前后兩節(jié)管段封墻之間被膠墊封閉的水，經(jīng)前節(jié)管段封墻下部的排水閥排出，同時(shí)利用封墻頂部的進(jìn)氣閥放入空氣。排水完畢后，作用在整個(gè)膠墊上更為巨大的水壓力將其再次壓縮，達(dá)到完全止水。完成水力壓接后，便可拆除封墻(一般用鋼筋混凝土筑成)，使已沉放的管段連通岸上，并可開始鋪設(shè)路面等內(nèi)部裝修工作。

處理沉放管段基礎(chǔ)的目的是使溝槽底面平整，而不是為了提高地基的承載力。在水下開挖的溝槽，其底面凹凸不平，如不加以整平，管段沉放后會(huì)因地基受力不均勻而導(dǎo)致局部破壞，或因不均勻沉陷而開裂。為了提高溝槽底面的平整性，至今絕大多數(shù)建成的水底隧道采用墊平的方法。早期大多采用一種在管段沉放之前先鋪砂石作為墊層的先鋪法。它是在作業(yè)船上通過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)和鋼索操縱特制的刮鋪機(jī)或鋼犁，沿著溝槽底面兩側(cè)設(shè)置的、具有規(guī)定標(biāo)高和坡度的導(dǎo)軌，將放下的墊料往復(fù)刮平。該法缺點(diǎn)較多。另一種墊平的方法為后填法。即先將管段沉放在溝槽底上的臨時(shí)支座上，并使管底形成一定的空間(管段底板內(nèi)預(yù)設(shè)液壓千斤頂，在定位時(shí)可以頂向支座，調(diào)節(jié)管段高程)，隨后用墊層材料充填密實(shí)。后填法中最早用的是灌砂法，僅適用于底寬不大的船臺(tái)型管段。

40年代初創(chuàng)造成功的噴砂法，適用于寬度較大的大型管段。從水面上用砂泵將砂水混合料通過(guò)伸入管段底下的噴管向管底空間噴注，使形成一厚實(shí)均勻的砂墊層，噴砂作業(yè)須設(shè)專用臺(tái)架和一套噴砂與回吸用的 L形鋼管。噴砂開始前，可利用它清除溝槽底上回淤土或塌方土。噴砂完畢，隨即松開定位千斤頂，利用管段重量將砂墊層壓實(shí)。這一基礎(chǔ)處理方法在歐洲用之較多。沉管法

70年代日本用沉管法建造東京港、衣浦港等水底隧道時(shí)，采用了壓漿法、壓混凝土法等管段基礎(chǔ)處理的新技術(shù)。