隧道沉管干坞施工工艺(隧道工艺标准系列之二十五)

25.1  总则

25.1.1  适用范围

本标准适用于采用沉管法施工的水下公路隧道工程。

25.1.2  编制参考标准、规范

25.1.2.1  地下铁道工程施工及验收规范(GB 50299-1999)。

25.1.2.2  公路隧道施工技术规范(JTJ042－94)。

25.1.2.3  公路工程质量检验评定标准(第一册 土建工程)(JTGF80/1-2004)

25.1.2.4  沉管隧道设计与施工.陈韶章.科学出版社，2002年。

25.1.2.5  铁道部西南科研所. 世界沉管隧道技术，1997年。

25.2  术语

25.2.1  干坞

预制矩形钢筋混凝土沉管隧道管段的临时场地。一般由坞墙、坞底、坞首及坞门、车道和排水系统组成。

25.2.2  坞首与坞门

设在干坞出口处的堤坝与闸门，用于管节拖运出坞。

25.3  施工准备

25.3.1  技术准备

25.3.1.1  根据技术要求选定干坞位置。

25.3.1.2  进行坞址区域内的工程地质与水文地质详察。

25.3.1.3  制定干坞施工方案与实施计划，并报业主和监理部门审批。

25.3.1.4  准备干坞施工的各种机具与设备。

25.3.1.5  准备施工所需的各种原材料。

25.3.1.6  修建临时运输便道、敷设供料管道。

25.3.2  材料准备

25.3.2.1  混凝土原材料：水泥、砂、碎石。

25.3.3  主要机具

25.3.3.1  主要机具：卡车、翻斗车、铲车、压路机、起重机、电瓶车、轨道车、混凝土运输车、卷扬机、绞车、电焊机、空气压缩机等。

25.3.3.2  主要设备：混凝土拌和站、输送管道、抽水设备、脚手架、千斤顶等。

25.3.4  作业条件

25.3.4.1  干坞位置与规模已经确定。

25.3.4.2  干坞施工方案与实施计划，经由业主和监理部门批准。

25.3.4.3  各种机具与设备已经到位。

25.3.4.4  施工原材料准备妥当，供应方式有保障。

25.3.4.5  施工临时运输便道修建完毕。

25.3.5 劳动力组织

    施工作业队长1人，技术负责人2～3人，防渗墙施作16～20人，坞坑开挖10～12人，施作排水系统6～8人，基础处理10～18人，铺垫层、整平压实10～12人，边坡防护6～8人，修坞首与坞门18～20人，修运输车道10～12人。

25.4  工艺设计和控制要求

25.4.1  技术要求

25.4.1.1  干坞位置应根据以下原则选择：

（1）应距隧址较近，且干坞附近的航道具备浮运条件，以便管节浮运和缩短运距。

（2）干坞附近应具备浮存系泊若干节预制好的管节的水域。

（3）干坞场地土的承载力应满足设计要求。

   （4）交通运输方便，具有良好的外部施工条件。

（5）征地拆迁费用较低，具有可重复利用的开发价值。

25.4.1.2  干坞的规模应根据施工组织、经济型、管节长度及管节数量等情况确定(见图25.4.1.2)。

（1）决定干坞规模的主要因素

① 管节的长度与宽度。

② 一次性预制管节的数量。

③ 管节端部的间距。

④ 管节侧面的间距。

⑤ 管节端部至干坞两端边坡底的距离。

⑥ 干坞边坡顶面至坞底的车辆运输路线，坞底内车辆运输路线。

⑦ 坞内管节预制设备的占地规模（包括模板台车、模板、模板外支撑系统等）。

（2）其他因素（主要指干坞边坡顶面的附属设施）：

① 粗、细骨料堆放场地、水泥仓库。

② 混凝土搅拌站、混凝土输送设备。

③ 码头。

④ 钢筋加工场。

⑤ 起吊设备。

⑥ 施工用电设备。

⑦ 管节在干坞内起浮后的系泊设施。

25.4.1.3  对坞址进行的工程地质和水文地质勘查，应包括以下内容：

（1）布置适当数量的钻孔，进行土（岩）层分层取样、分层标灌、分层抽水，以便掌握层承载力、渗透系数、地下水的标高等；

（2）对所取土样进行土工试验，包括天然重度、天然含水率、比重、孔隙比、饱和度、液限、塑限、塑性指数、液性指数、天然稠度、内摩擦角、内聚力、压缩系数、压缩模量、颗粒分析等。

（3）在靠近水域进行抽水试验。

（4）在勘探和试验的基础上，需要对下列问题作出评价：

1）坞底标高以下持力层的厚度及承载力；

2）各层土壤的物理、力学指标；

3）地下水与河中水的联系情况、地下水的降水范围及降水曲线；

4）坞底及坞边坡（或坞壁）的渗水量（单位面积）；

5）边坡坡度、挡土结构物及防渗措施的建议；

6）不良地质现象对工程的影响等。

25.4.1.4  干坞内应设有混凝土搅拌站，骨料、水泥、钢材等各种原材料的堆放和储藏的仓库、各种机械加工车间，以及完善的交通、供电、防火防洪等设施。

25.4.2  材料质量要求

25.4.2.1  铺砌干坞坞底的混凝土材料应满足工程质量要求。

25.4.3  职业健康安全要求

25.4.3.1  现场施工作业条件应符合相关劳动卫生部门的安全要求。

25.4.3.2  大雨和台风降临期间应停止施工作业。

25.4.4  环境要求

25.4.4.1  在地下水位高的区域进行坞底基础处理等施工时，作业人员应穿戴防水用具，并随时进行降、排水，以减轻劳动强度。

25.4.4.2  工作场地噪音不大于90dB。

25.5  施工工艺

25.5.1  工艺流程 

25.5.2  操作工艺

25.5.2.1  干坞的深度

（1）确定坞底的开挖深度。坞底深度取决于以下因素：

1）管节的高度；

2）管节浮起时的干舷高度h1；

3）管节浮起时底部至坞底要求保持的最小距离h2。

4） 同时还要求管节出坞所需的时间与每一高潮位持续时间的配合，保证在管节出坞作业时间内有足够水深，使管节能安全顺利出坞，不至于搁浅。

5） 一般可按下式确定。

h=坞址常水位标高－H+ h1－h2

25.5.2.2  干坞的坞底。可以采取以下几种处理措施：

（1）先铺设一层250～300mm厚的无筋混凝土或钢筋混凝土。为了防止管节起浮时被“吸附”。在混凝土面层上再铺一层砂砾或碎石；

（2）先铺一层10～250mm厚的黄砂，为防止黄砂流失，并保证坞室灌水时管节能顺利地浮起。可在黄砂层的上面再铺0.2～0.3m厚的砂砾或碎石，以防管节起浮时被“吸住”；

（3）当遇到很松软的粘土或淤泥层时，坞底则需进行加固处理，如采用土石换填，一般换填1.0m厚的碎石，则可满足预制管节对地基承载力的要求，也可结合换填用桩基加固坞底。

25.5.2.3  干坞的坞墙（即边坡）

（1）干坞的四周，大多可采用简单的自然土坡为坞墙。

（2）在确定干坞边坡坡度时，要进行抗滑稳定性的验算。

（3）为保证稳定安全，一般多用防渗墙及设井点系统。

（4）防渗墙多用钢板桩、塑料板或1mm厚的黑铁皮构成，或在上堤中加设厚度不小于250mm的喷射混凝土，以防地下水渗漏。

（5）在多雨地区，边坡坡面可采用敷设一层塑料薄膜，加砂袋固定的保护措施，以防止雨水冲刷边坡引起坍滑。

25.5.2.4  干坞的坞首与坞门。在干坞的出口处要设坞首及坞门。其构造和做法如下：

（1）在一次性预制管段的大型干坞中，可用土围堰或钢板桩围堰做坞首，不用设坞门，管段出坞时，局部拆除坞首围堰，便可将管段逐一拖拉浮运出坞。

（2）在分批预制管段的中、小型干坞中，要设坞首和坞门，以便重复使用干坞。常用双排钢板桩作坞首，也可用一段单排钢板桩作坞门(见图25.5.2.4)。坞门两侧土坞应采取加固措施，防止坡堤开坞时土体产生严重坍塌事故。每次拖运管段出坞时，将此段单排钢板桩临时拔除，把管段拖运出坞后再恢复坞门。

25.5.2.5  临时干坞的车道与排水系统

（1）从坞外到坞底要修筑车道，以便运输施工机具、设备和混凝土原材料等；

（2）干坞的排水系统通常采用井点法降水或在坞底设明沟、盲沟和集水井，用泵将水排到坞外；

（3）坞外设截水沟和排水系统。

25.5.2.6  干坞施工步骤

（1）先沿干坞四周作混凝土防渗墙，隔断地下水；

（2）用推土机、铲运机从里面向坞口开挖土坑，挖出的土方大部分运至弃土场，一部分土用来回填作堤；

（3）在坞底和坞外设排水系统：截水沟、排水沟、盲沟、集水井点降水、抽水泵站等；

（4）在土边坡坡面，用塑料薄膜满铺并压砂袋，以防雨水冲刷；

（5）在整面的坞底铺砂、碎石，再用压路机压实、压平整，并在坞门至坞内修筑车道等。

25.5.2.7  干坞主要机械与设备的功能要求

（1）混凝土搅拌站

1） 干坞中的混凝土搅拌站的生产能力或设备规模，应按施工组织设计要求而定；

2）通常要求能连续供应灌筑一个节段（一般将管段全长分成5～6个节段，每个节段长15～20m）所需混凝土。

（2）起重设备

1） 干坞中的起重设备，常为轨行门式起重机或塔式起重机；

2） 轨行门式起重机效率高，利用率亦高，所需基础较轻，故在临时干坞中用得比较普遍。灌筑一节100 m左右长的管段采用二台就够；

3） 在施工过程中，起重对象主要是模板、钢筋、混凝土料和橡胶垫环等，所以对起重能力的要求不高，通常是5～7.5t ；

4） 门式起重机可为单伸臂式或双伸臂式。跨度应比管段宽度大7～8m左右。净空应比管段高度高出4m左右。

（3）运输设备

1） 干坞中的水平运输设备，常用电瓶车或卡车、翻斗车、轨道车、混凝土运输车及输送管道等。

2） 电瓶车轨道一般直接铺在坞底上，卡车、翻斗车、汽车运输道路，由干坞边坡顶面沿边坡面延伸到坞底。

（4）拖运管段设备

1） 干坞中的拖运管段设备，主要是用于管段浮起后，将管段拖送出坞。一般采用普通的绞车。

2） 在坞室中充水，管段浮起、闸门打开之后，就用这些安装在干坞周边坡顶上的绞车把管段慢慢地拖送出坞。

3） 候在坞外的拖轮即将已出坞门的管段接送到临时储存管段的系泊区(多为小河湾)或驳装码头去。

25.6  质量标准

25.6.1  干圬坞底应有足够的承载力，一般应大于100kPa。

25.6.2  干坞的深度，宜保证管段浮起时其底部与坞底有1.0m的富余深度。

25.6.3  干坞边坡的坡度的稳定性标准参照表25.6 .3执行。

        边坡坡度与破裂面圆弧的安全系数      表25.6.3

25.7.1  干坞坞底应保持干燥无积水，以保证干坞地基底承载力与基底的稳定。

25.7.2  干坞边坡坡面应根据实际情况和使用年限采取安全可靠和经济的保护措施，如植草皮、格栅或砌石片等，以防雨水冲刷。

25.8 安全环保措施

25.8.1  安全措施

25.8.1.1  干坞施工期间，坞址周边应设安全防护栏，并树立安全警示标志。

25.8.1.2  坞门两侧土坞应采取加固措施，防止破堤开坞时土体产生严重坍塌事故。

25.8.2  环保措施

25.8.2.1  干坞基坑内开挖出的弃土(石)堆放地点，应经环保部门批准。

25.8.2.2  由干坞内排出的施工用水，应经过过滤、沉淀处理，并经化验符合排放标准后才能排入附近水域。

25.9  质量记录

25.9.1  干坞坞底基础处理质量检查记录。

25.9.2  干坞坞底深度与平整度质量检查记录。

25.9.3  干坞边坡施工质量检查记录。

25.9.4  干坞排水系统施工质量检查记录。

25.9.5  干坞坞首与坞门施工质量检查记录。