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(kāi)挖溝槽,,并能減少土方量;后者便于管段浮運(yùn),、定位和沉放,。
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(lèi)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(lèi)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(chē)輛限界以外的上下方空間雖可利用為送,、排風(fēng)道,但車(chē)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(chē)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(lèi)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,。
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,,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(kāi)始鋪設(shè)路面等內(nèi)部裝修工作,。
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(chē)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(chē)道。
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