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（天津市海河建設(shè)發(fā)展投資有限公司，天津 300010）

1 工程概述

沉管法[1]是指在干塢內(nèi)或大型駁船上先預(yù)制管段，再浮運(yùn)到指定位置下沉對(duì)接固定,進(jìn)而建成過(guò)江隧道或水下構(gòu)筑物的施工方法，采用沉管法施工的隧道叫沉管隧道[2]。沉管隧道自誕生以來(lái)，已經(jīng)在美國(guó)、荷蘭、日本等國(guó)家得到廣泛應(yīng)用。我國(guó)修建沉管隧道起步較晚，但是發(fā)展迅速。目前已經(jīng)建成的沉管隧道有寧波甬江隧道、寧波常洪隧道、廣州珠江隧道、上海外環(huán)隧道[3]、廣州倉(cāng)頭-生物島隧道、廣州生物島-大學(xué)城隧道[4][5]，在建的有廣州洲頭咀隧道、舟山沈家門(mén)海底隧道、佛山汾江路南延線(xiàn)東平河隧道、港珠澳大橋海底隧道。

天津?yàn)I海新區(qū)中央大道是濱海新區(qū)中心商務(wù)商業(yè)區(qū)的南北向中軸線(xiàn)，中央大道海河隧道是溝通濱海新區(qū)商業(yè)商務(wù)區(qū)海河南北兩岸的重要通道,隧道全長(zhǎng)3463 m，其中穿越海河段采用沉管施工工藝。

為充分利用地下空間，發(fā)揮各市政管線(xiàn)系統(tǒng)的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，中央大道海河隧道在沉管段和兩側(cè)連接段為兩孔三管廊結(jié)構(gòu)，兩孔為車(chē)行道范圍。三管廊為綜合管廊，用于放置過(guò)境的電力、熱力、給水、通訊等綜合管線(xiàn)。綜合管廊的設(shè)置體現(xiàn)了設(shè)計(jì)理念的科學(xué)性和先進(jìn)性。斷面全寬36.6 m，高為9.65 m。其中底板厚1.40 m，頂板厚1.35 m，外側(cè)墻厚1.0 m（見(jiàn)圖1）。

圖1 海河隧道橫斷面圖（單位：cm）

沉管隧道的管段長(zhǎng)度與分節(jié)數(shù)的確定，須綜合考慮管段制作、接頭數(shù)量、拖運(yùn)沉放、河道通航條件、河床形態(tài)、縱剖面線(xiàn)型擬合、管段受力和合理性、工程的經(jīng)濟(jì)性，以及工期等因素后確定。本文將詳細(xì)比較分析不同管段分節(jié)方案的優(yōu)缺點(diǎn)。

2 管段分節(jié)方案

根據(jù)海河隧道工程建設(shè)場(chǎng)地現(xiàn)狀，干塢設(shè)置在沉管隧道北側(cè)。沉管管段先沉放北側(cè)，由北向南依次沉放，其岸邊最終接頭在南側(cè)。結(jié)合上述施工工工藝和工序，本文對(duì)管段分節(jié)設(shè)置提出兩節(jié)管和三節(jié)管兩個(gè)方案。

2.1 方案一：兩節(jié)方案（見(jiàn)圖2）

圖2 兩節(jié)方案分節(jié)示意圖

兩節(jié)管段的方案，沉管段工程設(shè)計(jì)起止樁號(hào)為K28+517.400～K28+757.400，全長(zhǎng) 240 m，由 2節(jié)預(yù)制管段組成，管段長(zhǎng)分別為120 m和110 m+10 m。北側(cè)管段進(jìn)岸長(zhǎng)度約8 m，南側(cè)管段進(jìn)岸長(zhǎng)度約18 m。

2.2 方案二：三節(jié)方案（見(jiàn)圖3）

圖3 三節(jié)方案分節(jié)示意圖

三節(jié)管段的方案，沉管段工程設(shè)計(jì)起止樁號(hào)為K28+492.000～K28+747.000，全長(zhǎng) 255 m，由三節(jié)預(yù)制管段組成，管段長(zhǎng)85 m、85 m、80 m+5 m。北側(cè)管段進(jìn)岸長(zhǎng)度約20 m，南側(cè)管段進(jìn)岸長(zhǎng)度約40 m。

3 管段分節(jié)方案分析

3.1 管段平面形態(tài)

根據(jù)平面推薦線(xiàn)路，方案一管段起訖點(diǎn)里程K28+517.4～K28+757.4，由兩節(jié)預(yù)制管段組成，管段長(zhǎng)E1=120 m、E2=110 m+10 m；其中E1管段大部分位于2000 m平曲線(xiàn)段，E2管段全部位于直線(xiàn)段。平面線(xiàn)形對(duì)管段制作的影響適中。

方案二管段起訖點(diǎn)里程K28+505～K28+780，全長(zhǎng)255 m，由三節(jié)預(yù)制管段組成，管段長(zhǎng)E1=85 m，E2=85 m，E3=80 m+5 m。其中E1管段全部位于半徑2000 m平曲線(xiàn)段，E2管段部分位于平曲線(xiàn)段、部分位于直線(xiàn)段，E3管段全部位于直線(xiàn)段。兩個(gè)方案均為部分管段在直線(xiàn)段上，部分管段在曲線(xiàn)段上。

3.2 河床形態(tài)、航道要求

工程所屬河段河床呈不對(duì)稱(chēng)“V”型，縱剖面線(xiàn)型設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)R=3000 m豎曲線(xiàn)，根據(jù)航運(yùn)部門(mén)所確定的航道寬度不小于160 m、航道底標(biāo)高-9.2 m的要求，航道范圍內(nèi)方案一和方案二管頂標(biāo)高均能滿(mǎn)足距航道底邊角1 m豎向凈距的控制要求。

3.3 干舷高度

沉管隧道的設(shè)計(jì)與施工除了必需滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)空間和受力要求以外，還應(yīng)同時(shí)考慮隧道管節(jié)在水中拖運(yùn)和沉放的干舷高度等因素。在沉管隧道管段設(shè)計(jì)中，干舷高度的計(jì)算與其允許值是沉管隧道的外形尺寸的控制性因素[9]。

本文提出的兩個(gè)方案中，方案一管段干舷高度適中；方案二由于管段長(zhǎng)度的減小，導(dǎo)致管段干舷高度略小，但是也滿(mǎn)足施工及安全要求。

3.4 干塢位置選擇與規(guī)模

該工程干塢塢址選擇有藍(lán)鯨島干塢、軸線(xiàn)干塢和移動(dòng)干塢等方案。干塢塢址及規(guī)模的選擇與管段分節(jié)數(shù)量和管段長(zhǎng)度密切相關(guān)。管段數(shù)量少，可以減小干塢規(guī)模。但是管段分節(jié)長(zhǎng)度小，又有利于干塢選擇的靈活性。同時(shí)干塢塢址的選擇還應(yīng)結(jié)合周邊地形地貌及后期開(kāi)發(fā)利用等因素。

3.5 拖運(yùn)、沉放、接頭費(fèi)用

方案一單節(jié)管段長(zhǎng)度達(dá)120 m，如選用藍(lán)鯨島干塢則需要單獨(dú)清理河道。如選用移動(dòng)干塢，則對(duì)駁船要求需提高。而方案二單節(jié)管段僅85 m，拖運(yùn)和沉放的均較為靈活。

盡管多設(shè)一節(jié)管節(jié)，就得多增加一組接頭等附屬設(shè)施等，增加了附屬設(shè)施費(fèi)用。但是兩管段方案對(duì)干塢位置的選擇具有一定局限性，而三管段方案增加了干塢位置選擇的靈活性。

3.6 管段接頭位置的合理選擇

線(xiàn)路沿線(xiàn)河床形態(tài)、地形標(biāo)高等資料顯示，近岸側(cè)管頂覆土厚度變化急劇，江中管頂覆土厚度相對(duì)較為平緩。管段進(jìn)岸長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，則由于近岸覆土厚度急劇的變化，易造成管段縱向受力的不均勻，且可能會(huì)造成與相鄰管段接頭部位產(chǎn)生較大的變形，加大接頭處理的難度。

經(jīng)過(guò)綜合比較，確定方案一北側(cè)管段進(jìn)岸長(zhǎng)度約8 m，南側(cè)管段進(jìn)岸長(zhǎng)度約18 m。方案二北側(cè)管段進(jìn)岸長(zhǎng)度約20 m，南側(cè)管段進(jìn)岸長(zhǎng)度約40 m。

表1為管段分節(jié)方案綜合比選匯總表。

表1 管段分節(jié)方案綜合比選匯總表

4 結(jié)論

本文分別從管段平面形態(tài)、河床形態(tài)與航道要求、干舷高度、拖運(yùn)沉放、干塢規(guī)模及管段接頭位置等多方面比較天津中央大道海河沉管隧道兩節(jié)管段和三節(jié)管段兩個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)與不足?？紤]到工程特點(diǎn)，推薦三節(jié)管段的方案為工程實(shí)施方案。

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