廖亮亮
广州市市政工程监理有限公司
摘要：随。近年来，随着我国城市化建设的飞速发展，城市公路和轨道交通建设也处于快速发展的阶段，隧道作为我国城市交通建设中必不可少的重要部分，具有诸多优点，地面资源占用很少部分，对整个城市景观保护较好，交通安全且便捷等等，在城市建设中被广泛应用。与此同时，由于城市通道资源的有限性，隧道成为了未来发展的趋势。沉管法隧道施工技术难度大、要求高，而目前国内外尚没有关于沉管法隧道施工及其验收方面的技术规范，在大量隧道采用沉管法施工的情况下，为了规范我国沉管法隧道施工及质量验收，下文主要研究沉管隧道基础处理方法。
关键词：沉管隧道；基础处理；碎石垫层；减载
1引言
沉管隧道是一种对沉降比较敏感的地下结构。同时，沉管隧道的荷载、荷载组合及施工工况有其特殊性。基础设计与处理是沉管隧道施工的关键技术之一。沉管隧道基槽开挖时，无论采用何种挖泥设备，开挖后沟槽底面总会有 15～50 cm 的不平整度。沟槽底面与管节底表面之间存在众多不规则的空隙，导致地基土受力不均匀，引起不均匀沉降，同时也会使管节结构受到较高的局部应力，以至开裂。沉管隧道基础处理。沉管隧道基础施工主要解决了以下问题：① 基槽开挖作业所造成的槽底不平整问题；② 地基土特别软弱或软硬不均等问题；③ 施工期间基槽回淤或流砂管涌等问题。在现有技术水平和设备能力条件下的地基处理方式；根据沉管隧道地基基础的特点，给出了基础垫层施工的工艺流程以及相关的技术指标，提出了沉管隧道基础垫层检验标准。
2沉管基础垫层
2.1沉管基础垫层比选
沉管隧道基础垫层设计按处理方法大致可分为先铺法和后铺法两大类。先铺法主要是指碎石整平垫层，后铺法有喷砂垫层、压砂垫层、压浆垫层等，其中压砂法工程案例较多，
工艺较为成熟。下文对碎石整平垫层和压砂法进行比选。
压砂法是指在沉管沉放对接后，通过预留的压砂孔，向基底压注砂水混合物，形成一定大小的砂积盘，通过相互重叠的砂积盘，最后将沉管下面的空隙填满，形成基础。压砂法主要优势为：设备简单，不需要大型船机设备；可采用管内灌砂，水上作业时间短；沉管沉放后，才进行垫层施工，避免回淤对垫层影响。主要缺点为：施工工艺要求较高，需控制孔口压力和扩散半径，既要保证垫层密实，又要避免上托力抬高沉管；填充效果检测困难；地震情况下，砂可能液化；铺设的砂层在波浪、海流流速达到临界值后易受到冲刷的影响；填砂的过程中，管节支撑在支座上，未锁定回填，需选择合适的天气窗口。
先铺碎石垫层由于可采用大型专用整平设备机械化施工，具有可控性好、精度高、工期短、工效高、抗液化的优点。其主要缺点为：内河流域不适宜采用大型船机设备；垫层施
工完成与沉管沉放开始的时间段，容易受回淤影响；造价偏高。本项目研发了适用于内河流域的整平船，并利用基槽及基坑开挖的卵石作为垫层原材料以降低造价，弥补了先铺碎石垫
层的缺点。经综合比选，在内河沉管隧道中采用先铺卵石垫层。
2.2沉管基础垫层
沉管隧道垫层的厚度主要由基槽高程施工偏差容忍能力、隧道结构对地基刚度纵横向变化容忍能力等方面的要求决定。经试验研究，并结合国内外同类工程经验，隧道垫层厚度确
定为 80cm 厚，考虑基槽开挖精度，垫层下方设置 0~40cm 厚调平层。卵石垫层顶面最终标高与隧道各管节结构底标高一致。卵石垫层设置 V 形槽，纵断面锯齿形，平面 S 型铺设。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆卵石垫层顶横向宽度 35.2m（结构宽 31.2m+ 结构外缘线两侧各预留 2m），单垄顶纵向宽度 1.2m，V 型槽顶纵向宽度 0.6m，管节间大槽顶宽 3.1m。卵石垄边坡坡率暂按 1：1.5 设计，实际按自然休止角成形。
2.3沉管基础
隧道基础位于隧道结构下方，主要功能是承受来自隧道结构自身、回填、管顶防护层、防冲刷保护层以及回淤、行车等荷载，为隧道结构提供均匀可靠的刚度支撑，并控制基础总沉降与不均匀沉降，以满足隧道沉管节段、暗埋段间的协调变形，使隧道结构在设计荷载作用下因地基变形引起的结构内力以及变形在可承受范围之内。根据类似工程经验并结合分析计算，采用 8cm 作为沉管沉放后总沉降控制标准。根据管节接头剪力键的承载能力及差异沉降分析，采用 3cm 及 L/1000 作为纵向差异沉降控制标准。
3先铺法和后铺法的综合分析研究
沉管隧道基础整平的精度取决于施工机械和施工方法。随着管节断面宽度的增大，沉管基础整平精度要求也越来越高。结合国内外沉管隧道基础施工方法的研究，从技术、经济、风险、工期等方面对沉管隧道基础处理方法进行综合比选论证，以为工程基础施工提供技术支撑。
技术性分析。根据国内外沉管隧道基础施工的调研统计，采用先铺法施工的旧金山快速交通隧道、荷兰海姆斯普尔隧道、港珠澳大桥沉管隧道工程等，大多处于外海或运河环境，现场施工条件相对较差。后铺法基础施工多应用于内河或江中沉管隧道工程。
采用先铺法施工基础的密实性与整体质量总体可控；而采用后铺法（喷砂法和压砂法加压浆）施工基础的施工质量也是可控的。先铺法施工碎石的级配和各项指标都需经过严格的检验，性能指标应完全符合设计要求。铺设过程中抛石管内的碎石高度一般都控制在6～10 m，先铺法的基础厚度一般控制在1.3 m左右，且为垄沟。对于地质条件较好的基床厚度可适当降低，反之则需要增加厚度。
对基础和碎石垫层基础应有一个预压的过程，铺设下料速度均匀，碎石垫层内不含淤泥等杂物，如此可以有效地控制基础质量。
后铺法施工基础厚度一般为1~1.5 m，可在一定程度上节约材料。施工采用灌砂或压浆（砂）法，灌浆料通过管道直接灌注到管节底部空隙水中，因与水混合导致配合比发生了变化，质量不易保证。而且后铺法施工基础时间较长，质量检查手段不完善，垫层中可能存在空隙，存在基础质量风险。
在沉管隧道施工中，某些特殊条件下，如工程活动、台风、洪水等情况，都可能导致在基槽内产生回於。无论是先铺法还是后铺法，都需要解决沉管隧道基础的回淤问题，其关键在于每节沉管的作业过程中采用相应机械随时清除或阻止淤泥进入沉管隧道的基础。
采用后铺压砂法施工，为了精确定位管节，在管节内设置有大量供微调用的千斤顶，其中包括安装在管节内的支撑千斤顶，其活塞杆通过密封装置伸出管节底板；另外为了压浆或压砂施工，需在每个管节底板上开上百个灌砂孔。这些预留施工孔道，事后虽进行处理，但对整个管节结构来说，这些施工孔道毕竟是可能出现质量问题的薄弱环节，影响隧道结构的耐久性。而采用后铺法中的喷砂法和先铺法，不需预留这些孔道，不存在这样的薄弱环节，因此可以保证结构的耐久性。
沉管隧道应根据具体情况并结合内河和外海条件选择合适的长度。对于内河沉管隧道，每节沉管长度与河床横断面坡度有关；而对于外海沉管隧道，因坡度平坦，单节管节的长度可以偏长。对于先铺法施工情况，沉管安装时整个沉管同时着床，沉管受力均匀，对管节结构要求低，因此先铺法更能适应长管节的受力状态，但是着床后水力压接时产生的基床摩擦力较后铺法相对偏大。
对于后铺法施工情况，沉管隧道安装时是整个沉管管节支撑在临时支座上，相当于支撑梁结构。随着管节长度的增加，需要采用多点支撑的方式，这样将会增加预制难度和施工费用。
4结束语
总之，针对沉管隧道基础施工，无论是先铺法还是后铺法，都各自具有自身的优缺点，需要根据实际的情况进行分析并确定其适用性。还需要加强沉管法的推广应用，沉管隧道的修建能够带动隧址两岸经济高速发展，加强社会活动交流以及优化和解决日益严重交通压力，具有很好的推广应用前景。
参考文献：
[1] 陈韶章，任孝思，陈越 . 珠江沉管隧道基础处理技术 [J].世界隧道 .1996.（6）：34-39.
[2] 王勇. 深埋沉管隧道基础碎石垫层变形特性试验研究[J]. 岩土力学 .2015.12（36）：3387-3392.
[3] 陈韶章，苏宗贤，陈 越. 港珠澳大桥沉管隧道新技术[J]. 隧道建设，2015，（5）：396-403.
[4] 张学俊，魏红波，张建军. 韩国釜山沉管隧道基础铺设整平施工关键技术[J]. 水运工程，2013，（6）：177-182.
论文作者:廖亮亮
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第29期
论文发表时间:2019/8/28
标签：隧道论文; 基础论文; 结构论文; 碎石论文; 卵石论文; 内河论文; 厚度论文; 《建筑细部》2018年第29期论文;