CN103572780A - 拱顶沉管隧道 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种拱顶沉管隧道，它包括至少一个沉管单体，沉管单体的顶部为拱形结构，沉管单体包括纵向贯通的孔道和纵向贯通的管廊，管廊设置在孔道上方，管廊与孔道之间设有通道，管廊内设有排烟道。本发明是一种改进的沉管隧道，具有优化隧道顶部结构受力，降低施工难度，缩短工程工期，降低工程造价的特点。

Description

拱顶沉管隧道

技术领域

本发明涉及沉管隧道技术领域，具体地指一种拱顶沉管隧道。

背景技术

沉管隧道已成为当前水下大型隧道工程的首选施工方式，合理的隧道断面形式将有助于提高隧道的空间利用率、满足隧道结构的受力状态，并能够节省工期，降低工程造价。隧道断面形式是基于交通需求和通风要求，并考虑来自水压力和回淤等的荷载而确定的。既有常规沉管隧道断面形式多为两孔一管廊或多孔多管廊横断面，孔道或圆或方，孔道与管廊并列一排布置，排烟道及风机安装在管廊内。目前世界上最宽的沉管隧道包含的车道数为双向6车道。

以港珠澳大桥主体工程岛隧工程为例，其为双向6车道沉管隧道，结构断面形式如图1所示，它包括两个并列设置的孔道1，每个孔道1内可容纳3车道，在孔道1之间设有两个管廊2，两个管廊2上下并列设置，管廊2与孔道1并列一排布置，其横断面配筋如图2所示。此结构的横断面设计时，一方面要满足双向六车道的设计要求，另一方面，中间管廊还应满足排烟和通风上的构造要求，使得结构最终断面设计宽度已达37.95m。

随着交通要求的增长，要求沉管隧道承担的车道数也在增加，目前正在规划的就有双向8车道沉管隧道。随着车道数的增加，结构断面横向尺寸也随之增大，对结构的设计和施工带来以下问题：

传统的矩形断面设计，顶板受力类似于连续梁结构，对于沉管壁体抗裂的考虑，沉管隧道配筋率相对其他钢筋混凝土结构高出许多，配筋率的增加会对施工操作带来不便，甚至影响振捣，无法保证混凝土密实度，如在港珠澳大桥主体工程岛隧工程的施工中已经出现由于配筋率的增加而造成混凝土在浇筑过程中达到了振捣极限的问题。

常规断面设计思路已很难满足施工要求，设计必须以可行的施工为前提，因此如何解决设计与施工中存在的矛盾是急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种拱顶沉管隧道。

本发明的技术方案为：一种拱顶沉管隧道，其特征在于：它包括至少一个沉管单体，所述沉管单体的顶部为拱形结构，所述沉管单体包括纵向贯通的孔道和纵向贯通的管廊，所述管廊设置在孔道上方，管廊与孔道之间设有通道，管廊内设有排烟道。

进一步地，所述沉管单体设有两个，相邻沉管单体顶部的拱形结构通过直线段过渡。

进一步地，所述孔道包括顶壁、底壁和两个侧壁，所述侧壁设置在顶壁和底壁之间，顶壁、底壁和两个侧壁围成一个箱型结构；所述管廊包括弧形顶壁，所述弧形顶壁的两端顶在顶壁的上端面上。

更进一步地，所述顶壁沿竖直向设有将管廊与孔道联通的通道。

优选地，所述顶壁、底壁和侧壁之间通过倒角过渡。

本发明是一种改进的沉管隧道，具有优化隧道顶部结构受力，降低施工难度，缩短工程工期，降低工程造价的特点。

附图说明

图1是背景技术中沉管隧道结构示意图；

图2是图1所述的沉管隧道横断面配筋示意图；

图3是本发明结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1、图2所示现有的沉管隧道，已在背景技术中作了详细说明，于此不再赘述。

根据背景技术可知，随着沉管隧道跨径增大后，如果仍旧采用原有的矩形断面，沉管隧道横向尺寸即横向跨度增加，相应的就必须增加配筋以满足其结构受力要求，而施工操作性控制的配筋率的要求使得配筋无法一直增加，因此从改变截面形式入手以减小沉管隧道横向尺寸，进而减少配筋，是解决这一矛盾的唯一方法。

在基于上述条件下，本实施例设计的一种拱顶沉管隧道，其结构示意图如图3所示，它包括至少一个沉管单体，沉管单体的顶部为拱形结构，以改变沉管隧道顶部受力状况，沉管单体包括纵向贯通的孔道3和纵向贯通的管廊4，在孔道3内布置的公路为双向八车道，管廊4设置在孔道3上方，管廊4与孔道3之间设有通道，管廊4内设有排烟道5。

当沉管单体设有两个，相邻沉管单体顶部的拱形结构通过直线段6过渡。

本实施例中的孔道3包括顶壁3.1、底壁3.2和两个侧壁3.3，侧壁3.3设置在顶壁3.1和底壁3.2之间，顶壁3.1、底壁3.2和两个侧壁3.3围成一个箱型结构，其截面为方向；管廊4的截面为向上凸起的圆弧状，它包括弧形顶壁4.1，弧形顶壁4.1的两端顶在顶壁3.1的上端面上，孔道3的顶壁3.1作为管廊4的底壁。孔道3与管廊4均为节段预制品。

顶壁3.1沿竖直向设有将管廊4与孔道3联通的通道7。

另外，顶壁3.1、底壁3.2和侧壁3.3之间通过倒角3.3过渡。

本发明所设计的拱顶沉管隧道，其施工方法与常规施工方法基本相同：沉管隧道采用节段在工厂或者干坞内预制好，节段长度100-200m，两端密封形成空腔，可以在水中自浮，采用拖轮浮运至现场。现场提前开发沉管槽道，浮运到位的沉管节段通过在空腔中加水沉放到槽道中，逐节连接，然后覆盖卵石等材料在沉管左右及顶面，对沉管加以固定；其不同之处在于沉管隧道的断面结构而已

相比于常规沉管隧道断面形式，本发明具有以下优点:

1、常规设计思路将开设排烟道的管廊4与孔道3并排设计，本发明将管廊4设置在孔道3的上方，管廊的断面尺寸所受的限制将大幅减少，更有利于排烟，同时排烟道的面积能够满足规范要求；

2、从施工角度来讲，将常规断面顶部从以受弯为主的梁优化为以受压为主的拱顶，可大大减少断面配筋率，使得混凝土施工过程中的振捣过程更易进行，且优化了结构受力，并充分发挥了混凝土材料的抗压性能；另外也可通过张拉横向钢束改善拱顶下横梁的受力情况；

3、从构造角度来讲，如按常规断面设计思路来进行设计，在满足设计孔道和通风排烟的要求下，沉管隧道的横断面跨径的设计尺寸大于采用本发明提出的设计方案的尺寸，相应的，横断面跨径的减小减少了基槽开挖，大大降低工程造价，具有很好的经济效益。

本发明所设计的拱顶沉管隧道，其施工方法与常规施工方法基本相同：沉管隧道采用节段在工厂或者干坞内预制好，节段长度100-200m，两端密封形成空腔，可以在水中自浮，采用拖轮浮运至现场。现场提前开发沉管槽道，浮运到位的沉管节段通过在空腔中加水沉放到槽道中，逐节连接，然后覆盖卵石等材料在沉管左右及顶面，对沉管加以固定。

Claims (5)

1.一种拱顶沉管隧道，其特征在于：它包括至少一个沉管单体，所述沉管单体的顶部为拱形结构，所述沉管单体包括纵向贯通的孔道（3）和纵向贯通的管廊（4），所述管廊（4）设置在孔道（3）上方，管廊（4）与孔道（3）之间设有通道，管廊（4）内设有排烟道（5）。

2.根据权利要求1所述的拱顶沉管隧道，其特征在于：所述沉管单体设有两个，相邻沉管单体顶部的拱形结构通过直线段（6）过渡。

3.根据权利要求1所述的拱顶沉管隧道，其特征在于：所述孔道（3）包括顶壁（3.1）、底壁（3.2）和两个侧壁（3.3），所述侧壁（3.3）设置在顶壁（3.1）和底壁（3.2）之间，顶壁（3.1）、底壁（3.2）和两个侧壁（3.3）围成一个箱型结构；所述管廊（4）包括弧形顶壁（4.1），所述弧形顶壁（4.1）的两端顶在顶壁（3.1）的上端面上。

4.根据权利要求3所述的拱顶沉管隧道，其特征在于：所述顶壁（3.1）沿竖直向设有将管廊（4）与孔道（3）联通的通道（7）。

5.根据权利要求3所述的拱顶沉管隧道，其特征在于：所述顶壁（3.1）、底壁（3.2）和侧壁（3.3）之间通过倒角（3.3）过渡。

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