摘要：沉管法也称预制管段沉放法，简单地说就是先在干坞中或船台上预制大型混凝土箱形构件或是混凝土和钢的组合箱形构件，并于两端用临时隔墙封闭，舾装好拖运、定位等设备，然后将这些构件浮运沉放在河床上预先浚挖好的沟槽中并联接起来，最后回填砂石并拆除隔墙形成隧道。本文就分析了建筑沉管隧道的基础处理技术。
关键词：建筑；沉管；隧道；施工；基础处理技术
1 沉管隧道的定义
(1)沉管隧道是一种在地下建设隧道工程的方式。主要施工流程将预制管拖至隧道相应的位置，对预制管段进行陈放、对接、埋设等施工环节，进而形成隧道。一般情况下，沉管隧道包括沉埋段、暗埋段以及敞开段等部分，沉埋段两极设有竖井，起到供电、通风以及排水等作用。
(2)沉管隧道一般包括钢筋混凝土沉管和钢壳沉管两部分。钢筋混凝土沉管一般体积较大，属多孔箱式混凝土结构，因此又有矩形沉管的别称。而钢壳沉管是钢筋和混凝土的结合，并且化分为沉管隧道技术的发展。
2 沉管隧道技术的发展
沉管技术自问世以来，就不断被工程界改进和完善。从英国人最初的试验，到美国人修建实际的沉管隧道，直到荷兰人引进后又进行了新的创新，使沉管隧道技术得到了不断的发展。荷兰于20世纪60年代发明了Gim止水带，日本在此基础上又进行了新的研发。基础处理技术方面，丹麦于40年代发明喷砂法，瑞典于60年代首先采用灌囊法，荷兰在70年代发明了压砂法，日本在70年代推出压注混凝土法和压浆法BJ。
3 建筑沉管隧道基础处理技术
3.1 刮铺法
早期的沉管隧道多用刮铺法处理基础，特别是北美，从1950年起修建的19座沉管隧道中，12座是用刮铺法基础，其优点是造价较低。刮铺法的主要工序如下：
浚挖沟槽时，先超挖60～80cm，然后在槽底两侧打数排短桩安设导轨用以控制高程和坡度,通过抓斗或刮板船的输料管将辅垫材料投放到海底，再用简单的钢刮板或刮板船刮平。所用辅垫材料最好是15cm左右的卵石和1.3- 1.9cm粒径的砂铄，刮铺法的精度一般为:刮砂±50cm，刮石± 20cm。
早期刮铺法采用一个简单的钢刮板对铺垫材料进行扫平，其导向用的钢梁和轨道安放在浮船上，这种装置受水流及潮汐影响较大，后来采用一种不受潮汐影响的刮板船，其位置与海底基础平面相对来说比较稳定，容易作业。旧金山海湾地铁隧道采用刮平船处理基础时，水深为41m，水流速度达5.5～7.5 kN∕m2，然而基础处理的质量很好。
刮铺法的主要缺点是须配置费用昂贵的专用刮铺设备;作业时间长，精度难以控制；在流速大、回淤快的河道或管段底宽超过15m左右时，施工困难;施工作业时对航道有影响。
3.2 桩基础
桩基础很少用作沉管基础，然而当碰到以下特殊情况时，常采用一种特殊的桩基：
(1)地基土非常软弱。
(2)沿隧道轴线方向基底土层硬度变化较大，以至不均匀沉降难以接受。
(3)管段承受列车振动后再传到基底土层中，引起的管段沉陷难以接受。由于桩群的桩顶标高在实际施工中不可能完全平齐，若不采取措施会导致各桩的受力不均匀，通常采用一种可调桩头来解决这一问题，其方法是在所有的桩上设一小段预制混凝土活动桩顶，活动桩顶与桩体之间留有空腔，空腔周围用尼龙套管裹住，形成一囊袋，当管段精确定位后，即向囊内注浆，迫使活动桩头抵紧管段底部。桩头常敷设毡垫层使荷载传递均匀。
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3.3 灌囊法
是在砂石垫层面上用砂浆囊袋将剩余空隙垫实。采用这种方法时，砂石垫层与管段底部留出15-20cm的空间，空囊事先固定在管段底部与管段一起沉设， 管段沉放到位后，即向囊袋内注入注浆材料，使囊的体积迅速膨胀，充填管段与下部地基之间的空隙。囊袋的大小按一次灌注量而定，一般以能容纳5 -6m3为宜，不宜太大。注浆材料的强度只需略高于地基土即可，但流动性要好。为了防止管段被顶起,灌注时通常跳遭灌。这种方法的优点是注浆材料浪费很少，不容易流水稀释；充填效果好，密实度高。瑞典的廷斯达特隧道首次成功地采用了灌囊法，随后日本的衣浦港也采用了这种方法。
注浆法是在灌囊法基础上发展起来一种基础处理方法，它省去了较贵的囊袋、繁复的安装工艺、水上作业和潜水作业。
浚挖基槽时，通常超挖1m左右，然后在槽内铺垫40～60cm厚的碎石，整平度达±20cm即可。管段沉放定位后，沿着管段边墙及后封端墙底边抛堆高1仿左右的砂石混合料，封闭管底空间。接着从隧道里面通过预埋在管段底板上的压浆孔向管底空隙压注混合砂浆，充填管段底部和碎石垫层之间的空隙。这种方法具有以下优点：设备简单，通常的压浆设备就能胜任基础注浆作业，因而设备费用较低；注浆作业在沉管内部进行，不受气象、海洋气象影响，也不影响通航；通过注浆孔量测的参数可以确定充填状态。
3.5 喷砂法
喷砂法就是把砂一水混合填料通过水平管道喷入隧道管段底部和开挖槽坑之间的空隙中去。在喷砂管的两侧设有回吸管，使水在管段底部形成一个规则的流动场，从而使得砂子有规则地分布沉淀。回吸管的另一个作用是可以通过回吸水含量的测定了解基础砂子的填充程度。
整个管道系统联接在一个可以在管段顶部行驶的台架上，在马斯隧道首次采用喷砂法时， 管道系统仅能在垂直于隧道轴线方向上移动，后来经过改进，喷管系统还可以绕竖直管转动，这样，任何喷砂位置都可以达到。喷砂法所用砂的平均粒径一般控制在0.5mm左右，砂一水混合材料的平均含砂量为10%(体积百分含量），有时可以较短时间增加到20%。回填的砂子比较疏松，其空隙率约为40%～42% 。砂垫层的厚度一般为1m，喷砂工作完成后，隧道管段从临时基础上释放下来时，可能会引起5～10mm的沉降。隧道的最终沉陷量取决于槽坑回填而引起的基底土层的沉陷。
喷砂台架也可以通过喷水清除管段下面空隙中的回淤。在埃姆斯河隧道的基础处理过程中，回淤的速度太快,使喷砂作业和抽水作业难以进行，承包商不得不使用一种专门的刮泥装置在底板下横跨基槽底作业，一旦清除回淤，立即进行喷砂作业。
3.6 砂流法
砂流法是在设计韦斯特谢尔德河沉管隧道时发明的,其原理是依靠水流的作用将砂通过预埋在管段底板上的注料孔注入管段与基底间的空隙。脱离注料孔的砂子在管段下向四周水平散开，离注料孔一定距离后，砂流速度大大降低，砂子便沉积下来，形成圆盘状的砂堆，随着砂子的不断注入，圆盘的直径不断扩大，高度也越来越高。而在圆盘的中心，由于砂流湍急砂子无法沉积，会形成一个冲击坑。一段时间以后，圆盘形砂堆的顶部将触及隧道管段底面，砂盘中心压力使得砂流冲破防线，流向砂积盘的外围坡面。这样的过程不断重复，砂积盘的直径越来越大，砂流就是以这种方法来填满整个管下面的空隙。
砂流法的一个缺点就是沉管基础范围内的淤泥无法清除，这会导致沉管产生较大的沉降， 弗拉克隧道的最大沉陷量达70m左右。
4 结束语
中国的隧道建设者们通过不断地学习和创新,已成功自主建造了多座沉管隧道,并对其中的关键技术开展了极具独创意义的研究,推动了世界沉管技术的向前发展。
参考文献：
[1]祝天霖.谈建筑沉管隧道施工技术[J].中国房地产业，2012，（11）.
[2]肖刚刚.大型沉管隧道暗埋段主体结构防水施工技术[J].施工技术，2012，41（18）：121-124.
论文作者:邹光发,陈博,徐光卫
论文发表刊物:《基层建设》2017年5期
论文发表时间:2017/6/19
标签：隧道论文; 作业论文; 喷砂论文; 基础论文; 砂子论文; 空隙论文; 技术论文; 《基层建设》2017年5期论文;