港珠澳大桥沉管隧道与沉管隧道技术发展课件.ppt

1、1陈韶章，苏宗贤，陈越陈韶章，苏宗贤，陈越20142014年年 1111月月2 主要内容主要内容 一、建设条件与难点一、建设条件与难点 二、勘察技术二、勘察技术 三、管节长度与型式的确定三、管节长度与型式的确定 四、混凝土结构耐久性设计四、混凝土结构耐久性设计 五、管节工厂化生产五、管节工厂化生产 六、地基与基础处理六、地基与基础处理 七、管节安装测控技术七、管节安装测控技术 八、水文气象预报八、水文气象预报 九、结束语九、结束语31.1 1.1 总平面图总平面图 41.2 1.2 岛隧工程平、纵面图岛隧工程平、纵面图 51.3 1.3 主要建设标准主要建设标准 61.4 1.4 建设难点建设

2、难点 榕榕 树树 头头 航航道道青青州州航航道道伶伶 仃仃 西西 航航 道道九九 洲洲 航航 道道江江海海直直达达船船航航道道 铜铜 鼓鼓 航航道道7 主要内容主要内容 一、建设条件与难点一、建设条件与难点 二、勘察技术二、勘察技术 三、管节长度与型式的确定三、管节长度与型式的确定 四、混凝土结构耐久性设计四、混凝土结构耐久性设计 五、管节工厂化生产五、管节工厂化生产 六、地基与基础处理六、地基与基础处理 七、管节安装测控技术七、管节安装测控技术 八、水文气象预报八、水文气象预报 九、结束语九、结束语82.1 2.1 静力触探应用静力触探应用 为解决海床软土土体取样受扰动、减少与通航运营的相互

3、干扰、避免台为解决海床软土土体取样受扰动、减少与通航运营的相互干扰、避免台风期海上作业，采用了风期海上作业，采用了以以CPTUCPTU为主、传统钻探为辅为主、传统钻探为辅的勘察技术方案。的勘察技术方案。CPTU CPTU是带孔压的静力触探，主要适用于海、陆相交替的冲积层和沉积层，是带孔压的静力触探，主要适用于海、陆相交替的冲积层和沉积层，可快速判别粘性土、粉性土和砂性土地层。可快速判别粘性土、粉性土和砂性土地层。需在原位或同类土质地层应用需在原位或同类土质地层应用静载压板试验静载压板试验或螺旋压板试验进行或螺旋压板试验进行对比对比或或修正修正，还需结合，还需结合鉴别孔鉴别孔和和消散孔消散孔进行

4、分析。进行分析。9CPTUCPTU数据分析和地层判别示意数据分析和地层判别示意地层地层摩阻比摩阻比锥头阻力锥头阻力侧摩阻力侧摩阻力孔隙水压孔隙水压土质判别土质判别10 快速、准确地进行快速、准确地进行地质分层地质分层，形成三维地质数据库。，形成三维地质数据库。对结果进行评估，解决中国工程师对结果进行评估，解决中国工程师对参数的理解和使用对参数的理解和使用。CPTU CPTU 间接指标间接指标 经验公式经验公式 计算变形参数计算变形参数 计算沉降量计算沉降量 11（1 1）考虑施工存在不确定性考虑施工存在不确定性的影响。的影响。如，针对地基刚度的不确定性（包括勘察不确定性、基槽超欠挖和基础不如，

5、针对地基刚度的不确定性（包括勘察不确定性、基槽超欠挖和基础不平整等因素引起），欧洲的经验主要是以一定的偏差波动（一般取平整等因素引起），欧洲的经验主要是以一定的偏差波动（一般取151520%20%）和和根据管节长度计算最不利的偏差波长根据管节长度计算最不利的偏差波长进行计算，以此进一步进行计算，以此进一步确定确定CPTUCPTU的布孔的布孔间距间距，地基刚度变化示意曲线2.2 2.2 布孔原则布孔原则 12（2 2）与鉴别孔、消散孔（孔压消散试验）布置相结合与鉴别孔、消散孔（孔压消散试验）布置相结合。港珠澳大桥岛隧工程补勘：港珠澳大桥岛隧工程补勘：CPTUCPTU：374374个，消散孔：个，

6、消散孔：2222个，原位测试孔：个，原位测试孔：3939个，技术孔：个，技术孔：4141个个消散孔技术孔原位测试孔原位测试孔技术孔消散孔13 主要内容主要内容 一、建设条件与难点一、建设条件与难点 二、勘察技术二、勘察技术 三、管节长度与型式的确定三、管节长度与型式的确定 四、混凝土结构耐久性设计四、混凝土结构耐久性设计 五、管节工厂化生产五、管节工厂化生产 六、地基与基础处理六、地基与基础处理 七、管节安装测控技术七、管节安装测控技术 八、水文气象预报八、水文气象预报 九、结束语九、结束语143.1 3.1 管节长度管节长度 在上个世纪，世界上修建的沉管隧道长度一般在在上个世纪，世界上修建的

7、沉管隧道长度一般在2km2km以内，每节管节一般以内，每节管节一般在在100100130m130m的范围内。的范围内。厄勒海峡沉管隧道（沉管段长约厄勒海峡沉管隧道（沉管段长约3.5km3.5km）标准管节长）标准管节长176m176m。韩国釜山韩国釜山-巨济沉管隧道（沉管段长约巨济沉管隧道（沉管段长约3.3km3.3km）标准管节长）标准管节长180m180m。目前，沉管隧道的长度已增加至目前，沉管隧道的长度已增加至3km3km以上，随着隧道长度的增加和建设工以上，随着隧道长度的增加和建设工期的要求，管节长度需要进一步增大期的要求，管节长度需要进一步增大。港珠澳大桥沉管隧道（沉管段长约。港珠澳

8、大桥沉管隧道（沉管段长约5.7km5.7km）标准管节长标准管节长180m180m。拟建的费马恩海湾沉管隧道（沉管段长拟建的费马恩海湾沉管隧道（沉管段长17.6km17.6km）标准管节采用了长）标准管节采用了长217m217m的节段式钢筋混凝土矩形结构（招标方案）。的节段式钢筋混凝土矩形结构（招标方案）。153.2 3.2 管节型式管节型式 随着隧道总长度的增加和工期的要求，管节长度也需要增加，而整体式随着隧道总长度的增加和工期的要求，管节长度也需要增加，而整体式管节的长度基本发展到了极限，难以满足工期要求，同时又由于混凝土温度应力管节的长度基本发展到了极限，难以满足工期要求，同时又由于混凝

9、土温度应力和收缩徐变等因素的影响，和收缩徐变等因素的影响，长管节需以节段式取代整体式长管节需以节段式取代整体式。这将使结构这将使结构受力矛盾受力矛盾转嫁为管节（沉管段）转嫁为管节（沉管段）水密性矛盾水密性矛盾。隧道管节隧道节段沉管隧道180m22.5m163.3 3.3 纵向计算理论纵向计算理论 传统的节段式管节在轴力作用下也会存在一定刚度（水力压接使传统的节段式管节在轴力作用下也会存在一定刚度（水力压接使GINAGINA止水带受很大压缩，反作用于管节形成了纵向轴力），这个止水带受很大压缩，反作用于管节形成了纵向轴力），这个刚度与纵向轴力密刚度与纵向轴力密切相关切相关。纵向计算总体模型接头力学

10、分析模型17 国外个别工程保留浮运沉放过程中的纵向临时预应力不剪断，目的主要是国外个别工程保留浮运沉放过程中的纵向临时预应力不剪断，目的主要是为了缩短工期。为了缩短工期。港珠澳大桥沉管隧道将纵向临时预应力保留为永久预应力，通过预应力向港珠澳大桥沉管隧道将纵向临时预应力保留为永久预应力，通过预应力向管节管节“输入输入”一定的轴力，利用截面摩擦力辅助剪力键以提高节段接头抗剪能力，一定的轴力，利用截面摩擦力辅助剪力键以提高节段接头抗剪能力，在理论上可更好地解决在理论上可更好地解决地基沉降地基沉降、结构受力结构受力和和接头水密性接头水密性之间的矛盾。之间的矛盾。需要考察因刚度增加带来：需要考察因刚度增

11、加带来：内力（弯矩、剪力）增加内力（弯矩、剪力）增加 抗力（截面压力、摩擦力）增加抗力（截面压力、摩擦力）增加赛跑！18 因此，保留纵向永久预应力的节段式管节的最大意义是可以因此，保留纵向永久预应力的节段式管节的最大意义是可以通过预应通过预应力调节管节的刚度，以量化的刚度和变形指标解决地基沉降、管节节段接头力调节管节的刚度，以量化的刚度和变形指标解决地基沉降、管节节段接头的受力和水密性之间的矛盾的受力和水密性之间的矛盾。需要注意的是，这面对需要注意的是，这面对永久预应力应用于水下隧道永久预应力应用于水下隧道所需面对的密封性所需面对的密封性和耐久性问题。和耐久性问题。19 主要内容主要内容 一、

12、建设条件与难点一、建设条件与难点 二、勘察技术二、勘察技术 三、管节长度与型式的确定三、管节长度与型式的确定 四、混凝土结构耐久性设计四、混凝土结构耐久性设计 五、管节工厂化生产五、管节工厂化生产 六、地基与基础处理六、地基与基础处理 七、管节安装测控技术七、管节安装测控技术 八、水文气象预报八、水文气象预报 九、结束语九、结束语204.1 4.1 腐蚀环境与设计使用寿命腐蚀环境与设计使用寿命 以往修建的沉管隧道，大部分处于江河下游，建设使用寿命一般为以往修建的沉管隧道，大部分处于江河下游，建设使用寿命一般为5050年左年左右，耐久性问题并未突出。右，耐久性问题并未突出。从从2020世纪世纪9

13、090年代以后，沉管隧道工程年代以后，沉管隧道工程从江河环境逐渐向江河入海口、海湾从江河环境逐渐向江河入海口、海湾环境甚至跨海峡环境环境甚至跨海峡环境发展，暴露在海洋环境中混凝土结构耐久性面临进一步挑战。发展，暴露在海洋环境中混凝土结构耐久性面临进一步挑战。214.2 4.2 传统耐久性设计传统耐久性设计 对于在海洋环境中采用钢筋混凝土结构的沉管隧道（特别是没有外包防对于在海洋环境中采用钢筋混凝土结构的沉管隧道（特别是没有外包防水的节段式混凝土管节），混凝土结构的耐久性设计和控裂技术是实现混凝土结水的节段式混凝土管节），混凝土结构的耐久性设计和控裂技术是实现混凝土结构自防水的关键。构自防水的关

14、键。传统的耐久性设计方主要是建立在经验的基础上，依据传统的耐久性设计方主要是建立在经验的基础上，依据判断判断-符合符合原则原则（deem-to-satisfy rules）建立经验理论体系，综合经验、摸索和直觉确定钢筋混）建立经验理论体系，综合经验、摸索和直觉确定钢筋混凝土钢筋保护层的厚度，无执行操作和设计使用年限定义的说明，依据的材料和凝土钢筋保护层的厚度，无执行操作和设计使用年限定义的说明，依据的材料和工艺陈旧，试验方法存在较多缺点，没有论述与设计使用年限有关的混凝土早期工艺陈旧，试验方法存在较多缺点，没有论述与设计使用年限有关的混凝土早期质量要求。质量要求。发达国家从发达国家从2020世

15、纪世纪5050年代中期起就投入大量人力、经费致力于混凝土结构年代中期起就投入大量人力、经费致力于混凝土结构耐久性研究。欧盟资助的耐久性研究。欧盟资助的Duracrete研究项目（研究项目（1996-19991996-1999），在国际上首次提出），在国际上首次提出了混凝土耐久性的了混凝土耐久性的可靠度设计方法可靠度设计方法，作为使用年限设计方法在，作为使用年限设计方法在厄勒海峡厄勒海峡和和釜山釜山-巨济通道巨济通道等工程上得到了应用。等工程上得到了应用。22 近近2020年我国在混凝土结构耐久性，特别是暴露在海洋环境中混凝土结构耐久年我国在混凝土结构耐久性，特别是暴露在海洋环境中混凝土结构耐久

16、性研究方面投入了大量的研究力量，发表了一批针对海洋环境钢筋混凝土结构腐性研究方面投入了大量的研究力量，发表了一批针对海洋环境钢筋混凝土结构腐蚀作用的研究成果，开发了实验室开展海洋环境研究的人工气候箱（室），编制蚀作用的研究成果，开发了实验室开展海洋环境研究的人工气候箱（室），编制和更新了相关的国家与行业技术标准，在多项跨海工程建设中逐渐积累了宝贵的和更新了相关的国家与行业技术标准，在多项跨海工程建设中逐渐积累了宝贵的经验，如杭州湾大桥、东海大桥、青岛海湾大桥等，其设计使用寿命均要求达到经验，如杭州湾大桥、东海大桥、青岛海湾大桥等，其设计使用寿命均要求达到100100年。年。而在具体设计中，对于

17、海工混凝土结构的耐久性设计而在具体设计中，对于海工混凝土结构的耐久性设计尚处于遵从经验判定的尚处于遵从经验判定的阶段阶段，虽然可以给出对应不同设计使用年限的混凝土耐久性控制指标，但这些指，虽然可以给出对应不同设计使用年限的混凝土耐久性控制指标，但这些指标是标是基于目前规范规定和传统的经验进行取值基于目前规范规定和传统的经验进行取值，使得耐久性技术指标和设计使用，使得耐久性技术指标和设计使用年限之间年限之间缺乏可靠的理论对应关系缺乏可靠的理论对应关系，满足设计要求的工程是否就能达到规定的设，满足设计要求的工程是否就能达到规定的设计使用年限仍缺乏足够的理论依据。计使用年限仍缺乏足够的理论依据。23

18、4.3 4.3 现代耐久性设计发展现代耐久性设计发展 港珠澳大桥沉管隧道耐久性设计方法，是基于结构使用年限的定量耐久性港珠澳大桥沉管隧道耐久性设计方法，是基于结构使用年限的定量耐久性设计，强调结构构件的环境作用，基于近似环境的暴露试验数据，以设计，强调结构构件的环境作用，基于近似环境的暴露试验数据，以全概率全概率或或近近似概率似概率方法方法建立耐久性数学模型建立耐久性数学模型对钢筋混凝土的保护层厚度、氯离子扩散系数、对钢筋混凝土的保护层厚度、氯离子扩散系数、所处环境条件以及养护措施等变量进行分析，对构件的材料指标或者结构指标提所处环境条件以及养护措施等变量进行分析，对构件的材料指标或者结构指标

19、提出出量化要求量化要求。观念变化：传统的定性、定量 概率理论（大量的试件、试验，氯离子渗透概率）24传统耐久性设计传统耐久性设计基于耐久性设计基于耐久性设计-对混凝土性能要求对混凝土性能要求1级级2级级机理机理AASHTO、BS、EuroCodesACI-life365DuraCrete经验和直觉经验和直觉判定性计算判定性计算概率计算概率计算结果结果简单简单“判断判断-符合符合”（deem-to-satisfy）原则（最小保护层原、原则（最小保护层原、最大最大W/C等）等）依据混凝土性能（劣化机理）设计（使用年限、依据混凝土性能（劣化机理）设计（使用年限、破坏可能性、最小保护层厚度、最大氧离子

20、扩散破坏可能性、最小保护层厚度、最大氧离子扩散率，最小抗碳化作用）率，最小抗碳化作用）环境分类环境分类无环境分类无环境分类环境分类不够细环境分类不够细详细环境分类（例如隧详细环境分类（例如隧道隧孔内和外）道隧孔内和外）劣化过程劣化过程无变化或变化模拟无变化或变化模拟变化过程和变坏机理的数值模拟变化过程和变坏机理的数值模拟混凝土质量混凝土质量与实际混凝土性能无关与实际混凝土性能无关依据理论混凝土性能依据理论混凝土性能依据实际混凝土性质依据实际混凝土性质（通过混凝土试验得出通过混凝土试验得出实际氯离子扩散系数实际氯离子扩散系数）不同耐久性设计方法特点对比表25 主要内容主要内容 一、建设条件与难点

21、一、建设条件与难点 二、勘察技术二、勘察技术 三、管节长度与型式的确定三、管节长度与型式的确定 四、混凝土结构耐久性设计四、混凝土结构耐久性设计 五、管节工厂化生产五、管节工厂化生产 六、地基与基础处理六、地基与基础处理 七、管节安装测控技术七、管节安装测控技术 八、水文气象预报八、水文气象预报 九、结束语九、结束语265.1 5.1 传统干坞预制传统干坞预制 在传统干坞中预制管节，从钢筋绑扎、模板架立、混凝土浇筑到拆模养在传统干坞中预制管节，从钢筋绑扎、模板架立、混凝土浇筑到拆模养护等工作，都是围绕着管节实体在固定的非常有限的空间内进行，工序和台班易护等工作，都是围绕着管节实体在固定的非常有

22、限的空间内进行，工序和台班易受扰动、模板经常拆卸移动而使得预制工作效率不高，加上有时还需要解决临时受扰动、模板经常拆卸移动而使得预制工作效率不高，加上有时还需要解决临时系泊区而显得并不经济。系泊区而显得并不经济。港珠澳大桥由于港珠澳大桥由于距离长距离长、工期紧工期紧，需要预制的，需要预制的管节长管节长、数量多数量多、质量要质量要求高求高，若使用传统干坞，则需要系泊存放而占用海域面积大，造价高而效率低。，若使用传统干坞，则需要系泊存放而占用海域面积大，造价高而效率低。韩国釜山沉管隧道管节传统干坞预制275.2 5.2 厄勒海峡沉管隧道管节工厂化生产厄勒海峡沉管隧道管节工厂化生产 厄勒海峡沉管隧道

23、首次成功实施了管节工厂化生产，其本质是实现厄勒海峡沉管隧道首次成功实施了管节工厂化生产，其本质是实现流水流水化生产模式化生产模式，即在流水线上的不同位置依次完成钢筋绑扎、模板架立、混凝土浇，即在流水线上的不同位置依次完成钢筋绑扎、模板架立、混凝土浇筑、拆模养护、浅坞一次舾装和深坞二次舾装等工作，通过将生产对象（管节钢筑、拆模养护、浅坞一次舾装和深坞二次舾装等工作，通过将生产对象（管节钢筋笼或成型混凝土）进行顶推平移至下一道工序位置进行后续作业。筋笼或成型混凝土）进行顶推平移至下一道工序位置进行后续作业。厄勒海峡沉管隧道管节工厂化预制厂28 这种生产方法适用于节段式管节的预制生产，模板只需按一节

24、段长度进这种生产方法适用于节段式管节的预制生产，模板只需按一节段长度进行制造，行制造，逐段生产、顶推逐段生产、顶推，再连接成管节，其模板在生产线的位置固定（釜山沉，再连接成管节，其模板在生产线的位置固定（釜山沉管隧道的干坞生产需要不断地移动模板），可大大节约模板数量且便于维护，而管隧道的干坞生产需要不断地移动模板），可大大节约模板数量且便于维护，而且，生产线的大部分工作在室内环境进行，可全天候作业，各道生产工序可同时且，生产线的大部分工作在室内环境进行，可全天候作业，各道生产工序可同时进行，基本不产生干扰，显著提高了管节生产的效率和质量。进行，基本不产生干扰，显著提高了管节生产的效率和质量。工

25、厂法管节预制流水线示意295.3 5.3 港珠澳大桥沉管隧道管节工厂化生产港珠澳大桥沉管隧道管节工厂化生产 港珠澳大桥沉管隧道工程是世界范围内第二个成功实现管节工厂化的建港珠澳大桥沉管隧道工程是世界范围内第二个成功实现管节工厂化的建设项目。设项目。以系统的技术工艺解决大体积混凝土管节的控裂和耐久性问题，节约用以系统的技术工艺解决大体积混凝土管节的控裂和耐久性问题，节约用地的同时大大提高生产效率。地的同时大大提高生产效率。30（1 1）管节混凝土模板系统管节混凝土模板系统（2 2）混凝土搅拌及供应系统混凝土搅拌及供应系统 成功实现了工厂化生产的成功实现了工厂化生产的5 5大关键设施：大关键设施：

26、31（3 3）混凝土温控及养护系统混凝土温控及养护系统（4 4）管节顶推与导向系统管节顶推与导向系统 （5 5）管节支承系统管节支承系统创新创新1 1：顶推系统从管节截面顶推改进为底部顶推系统从管节截面顶推改进为底部支座顶推支座顶推。32创新创新2 2：将将深坞与浅坞平行布置深坞与浅坞平行布置，在不增大浅坞端封门的条件下，将深坞的管节，在不增大浅坞端封门的条件下，将深坞的管节存储量从存储量从2 2节增加到节增加到4 4节，并将系泊区与深坞舾装区合并。节，并将系泊区与深坞舾装区合并。港珠澳大桥沉管隧道管节预制厂布置图厄勒海峡沉管隧道管节预制厂布置图33创新创新3 3：进一步实现了进一步实现了流水

27、化钢筋生产加工线流水化钢筋生产加工线，采用了，采用了摩擦焊接摩擦焊接和和数控钢筋加工数控钢筋加工技术，大大提高了钢筋笼精度和施工自动化水平；还采用了技术，大大提高了钢筋笼精度和施工自动化水平；还采用了大型自动化液压混凝大型自动化液压混凝土模板土模板及大型混凝土结构反力墙，大大提高了混凝土制作精度和工效；及大型混凝土结构反力墙，大大提高了混凝土制作精度和工效；34 主要内容主要内容 一、建设条件与难点一、建设条件与难点 二、勘察技术二、勘察技术 三、管节长度与型式的确定三、管节长度与型式的确定 四、混凝土结构耐久性设计四、混凝土结构耐久性设计 五、管节工厂化生产五、管节工厂化生产 六、地基与基础

28、处理六、地基与基础处理 七、管节安装测控技术七、管节安装测控技术 八、水文气象预报八、水文气象预报 九、结束语九、结束语356.1 6.1 地基设计地基设计 传统的沉管隧道一般基槽开挖不大，上覆荷载很小或没有，怕浮不怕压，传统的沉管隧道一般基槽开挖不大，上覆荷载很小或没有，怕浮不怕压，对地基要求不高。港珠澳大桥沉管隧道由于上覆回淤荷载大，下卧软基厚，对地对地基要求不高。港珠澳大桥沉管隧道由于上覆回淤荷载大，下卧软基厚，对地基要求高，沉降问题甚至是工程建设成败的关键。基要求高，沉降问题甚至是工程建设成败的关键。岛头：由传统的支承桩岛头：由传统的支承桩 -PHC-PHC刚性桩复合地基，过渡段：由减

29、沉桩刚性桩复合地基，过渡段：由减沉桩 -挤密砂桩复合地基挤密砂桩复合地基，将沉降差控制在接头可承受的范围内，实现，将沉降差控制在接头可承受的范围内，实现刚柔协调刚柔协调。港珠澳大桥沉管隧道地基设计方案36 水下水下挤密砂桩（挤密砂桩（SCPSCP）是一种新的水工复合地基施工技术，它通过振动设是一种新的水工复合地基施工技术，它通过振动设备和管腔增压装置把砂强制压入软弱地基中形成扩径砂桩，从而增加地基的强度备和管腔增压装置把砂强制压入软弱地基中形成扩径砂桩，从而增加地基的强度与刚度（通过置换率进行控制），还可加快地基固结，减少结构物沉降，提高地与刚度（通过置换率进行控制），还可加快地基固结，减少结

30、构物沉降，提高地基的抗液化能力。基的抗液化能力。桩间土桩身ps挤密砂桩施工示意图挤密砂桩计算图示37 SCP SCP具有施工周期短、加固效果明显、作业机械化程度高等优点，可广泛具有施工周期短、加固效果明显、作业机械化程度高等优点，可广泛应用于对砂性土、粘性土、有机质土等几乎所有河床或海床土质的地基加固处理。应用于对砂性土、粘性土、有机质土等几乎所有河床或海床土质的地基加固处理。港珠澳大桥在海中人工岛护岸地基加固成功应用水下挤密砂桩后，在沉港珠澳大桥在海中人工岛护岸地基加固成功应用水下挤密砂桩后，在沉管隧道过渡段管隧道过渡段也大规模采用了挤密砂桩方案，需依赖也大规模采用了挤密砂桩方案，需依赖大型

31、的水上挤密砂桩船大型的水上挤密砂桩船。港珠澳大桥水下挤密砂桩施工386.2 6.2 基础垫层处理基础垫层处理 由于水深大、水流复杂、管节体量大，需采用先铺法基础垫层。由于水深大、水流复杂、管节体量大，需采用先铺法基础垫层。采用先铺法的管节在着床后高程不可再调，管节高程与纵坡的误差基本采用先铺法的管节在着床后高程不可再调，管节高程与纵坡的误差基本取决于碎石垫层的误差，因此对基础垫层的取决于碎石垫层的误差，因此对基础垫层的精度要求高精度要求高，需采用大型高精度机，需采用大型高精度机械设备进行施工。械设备进行施工。港珠澳大桥沉管隧道基础垫层设计方案39带垄沟的碎石垫层 对于大水深，施工中需克服：对于

32、大水深，施工中需克服：（1 1）利用细长的下料管在不稳定的水流中来回移动下料形成）利用细长的下料管在不稳定的水流中来回移动下料形成“Z Z”型的碎型的碎石垄；石垄；（2 2）要求前后船位之间施做的垫层连接平顺。）要求前后船位之间施做的垫层连接平顺。40 港珠澳大桥沉管隧道工程为此自行研制了港珠澳大桥沉管隧道工程为此自行研制了大型深水碎石整平船大型深水碎石整平船。港珠澳大桥沉管隧道“津平1”碎石铺设整平船41 改进清淤船进行改进清淤船进行基槽清淤基槽清淤：港珠澳大桥沉管隧道“捷龙”号清淤船42 主要内容主要内容 一、建设条件与难点一、建设条件与难点 二、勘察技术二、勘察技术 三、管节长度与型式的

33、确定三、管节长度与型式的确定 四、混凝土结构耐久性设计四、混凝土结构耐久性设计 五、管节工厂化生产五、管节工厂化生产 六、地基与基础处理六、地基与基础处理 七、管节安装测控技术七、管节安装测控技术 八、水文气象预报八、水文气象预报 九、结束语九、结束语437.1 7.1 韩国釜山韩国釜山-巨济沉管管节安装技术巨济沉管管节安装技术 随着水深的增加，潜水员作业越来越困难，管节沉放安装需要以先进的随着水深的增加，潜水员作业越来越困难，管节沉放安装需要以先进的施工设施和装备代替传统的潜水员作业。施工设施和装备代替传统的潜水员作业。韩国釜山韩国釜山-巨济沉管隧道工程采用了一对巨济沉管隧道工程采用了一对遥

34、控水下调节架（遥控水下调节架（EPSEPS）用于管用于管节对接施工，并采用了一艘微型水下交通潜艇用于水下施工质量检查，避开了潜节对接施工，并采用了一艘微型水下交通潜艇用于水下施工质量检查，避开了潜水员水下作业的风险。水员水下作业的风险。韩国釜山韩国釜山-巨济沉管隧道安装设备巨济沉管隧道安装设备447.2 7.2 港珠澳大桥沉管管节安装技术港珠澳大桥沉管管节安装技术 港珠澳大桥沉管隧道工程自行开发了一套港珠澳大桥沉管隧道工程自行开发了一套“深水无人沉放系统深水无人沉放系统”，包括，包括锚泊定位锚泊定位系统、系统、压载控制压载控制系统、系统、自动拉合自动拉合系统、系统、测量控制测量控制系统和系统和

35、体内精调体内精调系统等。系统等。45近岸可视：近岸可视：光线（可视）光线（可视）全站仪全站仪与与测量塔法测量塔法离岸、水深较大：与离岸、水深较大：与GPSGPS结合结合 金属线金属线拉线法拉线法声波声波声呐法声呐法7.3 7.3 测量与定位测量与定位46 对接误差经长距离若干管节沉放后会累积，将影响到沉管隧道线路轴线、对接误差经长距离若干管节沉放后会累积，将影响到沉管隧道线路轴线、限界和最终接头的对接精度，因此，需要多种测量方法相结合：限界和最终接头的对接精度，因此，需要多种测量方法相结合：平面位置控制平面位置控制：GPS+GPS+测量塔测量塔 对接精度控制对接精度控制：GPS+RTK+GPS

36、+RTK+声呐（红外线声呐（红外线/激光等）激光等）轴线精度控制轴线精度控制：贯通测量（指导后续管节修正）。：贯通测量（指导后续管节修正）。47 主要内容主要内容 一、建设条件与难点一、建设条件与难点 二、勘察技术二、勘察技术 三、管节长度与型式的确定三、管节长度与型式的确定 四、混凝土结构耐久性设计四、混凝土结构耐久性设计 五、管节工厂化生产五、管节工厂化生产 六、地基与基础处理六、地基与基础处理 七、管节安装测控技术七、管节安装测控技术 八、水文气象预报八、水文气象预报 九、结束语九、结束语48 在气象条件多变、风浪、涌浪并存，水流条件复杂的作业环境下，需划定在气象条件多变、风浪、涌浪并存

37、，水流条件复杂的作业环境下，需划定和选择合适的作业窗口，一是确定适合浮运与安装的气象、海流和波浪条件，二和选择合适的作业窗口，一是确定适合浮运与安装的气象、海流和波浪条件，二是在预报的未来水文气象状况中选择合适的作业天窗。是在预报的未来水文气象状况中选择合适的作业天窗。港珠澳大桥沉管隧道工程联合国家海洋环境预报中心研发了一套沉管施工港珠澳大桥沉管隧道工程联合国家海洋环境预报中心研发了一套沉管施工作业窗口管理系统，对施工现场未来的中长期和短期气象进行预报，为承包商的作业窗口管理系统，对施工现场未来的中长期和短期气象进行预报，为承包商的总体决策和不同阶段的作业准备工作提供服务。总体决策和不同阶段的

38、作业准备工作提供服务。49 对于在与航道交错附近的基槽，深度增加，底部水流复杂，安装过程需要对于在与航道交错附近的基槽，深度增加，底部水流复杂，安装过程需要根据水文监测数据作进一步的短期作业窗口预报。根据水文监测数据作进一步的短期作业窗口预报。同时，还需结合管节姿态监控技术，选择合适的对接时机。同时，还需结合管节姿态监控技术，选择合适的对接时机。50 主要内容主要内容 一、建设条件与难点一、建设条件与难点 二、勘察技术二、勘察技术 三、管节长度与型式的确定三、管节长度与型式的确定 四、混凝土结构耐久性设计四、混凝土结构耐久性设计 五、管节工厂化生产五、管节工厂化生产 六、地基与基础处理六、地基

39、与基础处理 七、管节安装测控技术七、管节安装测控技术 八、水文气象预报八、水文气象预报 九、结束语九、结束语51 随着国家海洋经济的发展，将会不断出现新的跨海通道，沉管隧道是其中随着国家海洋经济的发展，将会不断出现新的跨海通道，沉管隧道是其中可供选择的工法之一，未来可能需要面临更大的水深、更长的距离等更为苛刻的可供选择的工法之一，未来可能需要面临更大的水深、更长的距离等更为苛刻的建设条件或更高的建设标准，技术发展可能需进一步突破：建设条件或更高的建设标准，技术发展可能需进一步突破：1.1.大跨度（横向单孔四车道）：大跨度（横向单孔四车道）：美国美国Fort McHenryFort McHenr

40、y隧道、荷兰的隧道、荷兰的DrechtDrecht隧道和上海外环路隧道，是目前世隧道和上海外环路隧道，是目前世界上仅有的界上仅有的3 3座双向八车道水下道路隧道，但其采用了四孔（每孔两车道）两管座双向八车道水下道路隧道，但其采用了四孔（每孔两车道）两管廊或三孔两管廊的断面形式，筹建中的深中（深圳廊或三孔两管廊的断面形式，筹建中的深中（深圳-中山）通道，前期客流预测中山）通道，前期客流预测要求其达到双向八车道的高速公路建设标准，采用沉管隧道方案要求其达到双向八车道的高速公路建设标准，采用沉管隧道方案需进一步解决单需进一步解决单孔四车道的跨度难题。孔四车道的跨度难题。荷兰Drecht沉管隧道横断面

41、（双向八车道）深中通道沉管隧道横断面（双向八车道）52 2.2.大水深：大水深：土耳其的博士普鲁斯海峡隧道为目前最深的铁路沉管隧道，最大水深达土耳其的博士普鲁斯海峡隧道为目前最深的铁路沉管隧道，最大水深达61m61m，多车道的箱式矩形公路沉管隧道能否达到此水深，也需要进一步突破横向断面受多车道的箱式矩形公路沉管隧道能否达到此水深，也需要进一步突破横向断面受力问题。力问题。20022002年年 业主招标方案业主招标方案20042004年年 承包商设计方案承包商设计方案博士普鲁斯海峡沉管隧道纵断面图博士普鲁斯海峡沉管隧道纵断面图釜山釜山-巨济沉管隧道巨济沉管隧道（双向四车道）（双向四车道）港珠澳大

42、桥沉管隧道港珠澳大桥沉管隧道（双向六车道）（双向六车道）53 3.3.超长距离、长管节：超长距离、长管节：丹麦丹麦-德国的费马恩（德国的费马恩（FehmarnbeltFehmarnbelt）海湾沉管隧道，沉管段长）海湾沉管隧道，沉管段长17.6km17.6km，最，最大水深大水深40m40m。公铁两用，公路：双向。公铁两用，公路：双向4 4车道，车道，120km/h120km/h；铁路：；铁路：160km/h160km/h。横断面。横断面42.2m42.2m8.9m8.9m，业主招标推荐管节长，业主招标推荐管节长217m217m（9 9节段）。节段）。费马恩沉管隧道（17.6km）港珠澳大桥沉管隧道（5.7km）54费马恩沉管隧道横断面布置 4.4.多功能（公铁两用）：多功能（公铁两用）：由于城市发展、土地使用限制、通道资源越来越少，需要公路、铁路、市由于城市发展、土地使用限制、通道资源越来越少，需要公路、铁路、市政等多功能集合。如已建的广州市珠江沉管隧道、厄勒海峡沉管隧道、在建的佛政等多功能集合。如已建的广州市珠江沉管隧道、厄勒海峡沉管隧道、在建的佛山市东平河沉管隧道、拟建的费马恩沉管隧道为公（道）铁两用隧道。山市东平河沉管隧道、拟建的费马恩沉管隧道为公（道）铁两用隧道。佛山东平河沉管隧道横断面布置55