地下结构预习报告
1、结合文献和欧美沉管隧道建设经验介绍一下沉管隧道的关键技术问题及经验做法
自19__年在美国首次兴建沉管隧道以来，长盛不衰。世界各国，特别是美国、荷兰和日本等几个国家在沉埋技术领域有了长足的进展。中国建成的有广州XX、宁波XX和常洪以及上海外环线沉管隧道等。上海外环线沉管隧道，其规模位居世界第二位。
关键技术问题有：
（1）管段水下对接和接头防水问题
处理方法：水压压接方式此方式的施工步骤
①在管段结合端，安设橡胶密封垫，用千斤顶使之与既设管段密贴，进行初期止水；
②把隔墙的水排到既设管段中，而后用静水压置换橡胶密封垫的反力，压缩密封垫，使之完全止水；
③拆除隔墙，作基础，回填，视接头构造安设二次止水材料等。④管段内作业
管段内的作业有：用千斤顶拖拉管段；投入重物；修正方向作业；用垂直千斤顶调整高度；拆除隔墙；压注砂浆；接头施工；修筑道床、路面等内部构造；拆除重物等。
（2）航道干扰
沉管隧道在基槽开挖、管片浮运、沉放和对接阶段都将对航道产生一定的影响，一些地区需要采取封航措施才能保证施工的顺利进行，而盾构隧道和钻爆隧道则对航道则没有任何干扰。
（3）沟槽施工和水下地基处理问题
处理方法：
沉放前要先在顶计沉放地点开挖沟槽。沟槽开挖比通常的航道疏浚开挖深度要深，而且要求底面的平整度精度较高。因此，要仔细选择疏通方法。一般使用
各种疏浚船进行。特别要注意的是，不要扰动海底沟槽面的土质，在沉放过程中始终保持良好的状态。疏通断面的坡面坡度，视土质和波浪的影响等决定。基础底面为保证平整，应用砾石等铺均匀为好。当隧道下的土质太弱,不足以承受隧道和回填料的重量,或沟槽的开挖及换土不经济时,可采用桩基.弱土层可用挤压桩加固。
2、请搜集并展示盾构法、沉管法隧道施工的典型视频实例，并结合视频分析各自优缺点及适用性，并与沉井法区别
盾构法优缺点
(1)安全开挖和衬砌，掘进速度快；
(2)盾构的推进、出土、拼装衬砌等全过程可实现自动化作业，施工劳动强度低。
(3)不影响地面交通与设施，同时不影响地下管线等设施；
(4)穿越河道时不影响航运，施工中不受季节、风雨等气候条件影响，施工中没有噪音和扰动；
(5)在松软含水地层中修建埋深较大的长隧道往往具有技术和经济方面的优越性。
(6)新型盾构购置费昂贵，对施工区段短的工程不太经济。
(7)断面尺寸多变的区段适应能力差；
沉管法优越性
(1)隧道顶的覆土层厚度可达到零覆盖，使隧址两岸的经济高速发展、社会活动频繁地区的交通疏解能得到最大限度的优化；
(2)施工功能的多元化和隧道宽度的增大，达到大容量机动车的通行与轨道交通高速通行的目的；
(3)建设期间可实现多工作面作业的工程策划，施工工期较短；
(4)沉管隧道水中段结构考虑抗浮设计，因此对地基承载力无特殊要求，有利于该工法在软弱地层中的应用，特别在江河下游地区。
沉管隧道的适用条件
沉管隧道在施工时，将受气象、水文条件的制约，一定程度上影响航运。选
择沉管隧道要考虑以下原则：
(1)与城市总体规划要求的两岸交通疏解方案相协调。要保证隧道与两岸所需衔接的道路具有良好的连接。
(2)具有较为合适的河（海）航道、水文及河（海）床条件。沉管隧道多在江河的下游修建，因下游河床较平坦，水流缓。水流急或不稳定，河床有深沟、陡壁，都会给管节的沉放与对接造成困难。
(3)施工条件满足要求。如航道能否有足够的水深和宽度实施浮运、转向和储放；隧址附近有无合适的干坞修建地带等。
沉井法特点：
沉井结构的刚度大，承载力高，抗渗能力强，可直接作为施工时的挡土和挡水结构物，不需要另设围护，且占地面积小，挖土量少，对邻近建筑物的影响比较小，适合近接施工；适应土质范围广，施工操作简便，技术上比较稳妥可靠，特别是近年来沉井的施工技术和施工机械都有了很大改进，如触变泥浆润滑套法、壁后压气法、钻吸排土及中心岛式下沉等施工技术，能较好地解决施工过程中的下沉困难、流砂、倾斜等问题；作为基础，其埋置较深，稳定性和抗震性能好，能支承较大的荷载。
3、结合水下隧道发展现状，分析比较一下现有水下隧道施工方法（特点、适用性、技术关键等）
中国建成的水下隧道有很多条，而跨海隧道只有6条，且它们均集中在港
澳台地区，建成的水下隧道均为跨越江域的水下隧道，它们主要集中在上海地区，有多条隧道穿越黄浦XX；正在建设中的水下隧道：中国第一条跨海隧道——厦门翔安海底隧道、胶州湾湾口海底隧道、广州XX—大学城隧道以及狮子洋海底铁路隧道等。拟建的水下隧道：琼州海峡跨海工程、渤海湾(大连—蓬莱)跨海工程(含隧道和海中悬浮隧道桥方案)、杭州XX(上海—宁波)外海工程以及大连XX下隧道和海峡跨海隧道(实施尚有待时日)等。
国外：水下隧道施工中的应用很多，20世纪40年代日本修建的关门海峡水下隧道，是世界最早用钻爆法修建的水下隧道，之后又用钻爆法修建了世界闻名的青函海底隧道。作为世界上最长的水下隧道，日本青函海底隧道穿过津轻海峡，全长53.85km，海底段长23.30km，该隧道在水平钻探，超前注浆加固地层，喷射混凝土等技术上有巨大发展，尤其在处理海底涌水技术方面，独具一格，为工程界所津津乐道。挪威已建成的约100km的水下隧道均采用钻爆法施工，最长一座隧道为4.70km，最大水深达180m。挪威采用钻爆法修筑水下隧道的技术发展迅速，在应对海底不良地质段的施工方面，除应用注浆法之外，还针对不同地质情况和围岩条件，有的隧道可设或不设二次混凝土衬砌。
水下隧道施工方法及特点
1.钻爆法(也称矿山法)
通过钻孔、装药、爆破开挖岩石的方法，简称钻爆法。这一方法从早期由人工手把钎、锤击凿孔，用火雷管逐个引爆单个药包，发展到用凿岩台车或多臂钻车钻孔，应用毫秒爆破、预裂爆破及光面爆破等爆破技术。
钻爆法具有施工灵活，隧洞断面形状尺寸可变、地质适应性强、设备费用相对低廉的优点，因而目前在我国山岭隧道及大地下空间开发中占主导地位，且如果洞隧断面大小形状渐变变化（如引水隧洞前大后小）、体形互不相同，众多洞隧布置紧凑、起伏错落、纵横交织，这样的地下工程也只能用钻爆法施工。流程
定位钻孔→装填引爆炸药→排除危石，安设拱部锚杆和喷第一层混凝土→装碴运碴→安装边墙锚杆和喷混凝土→喷射拱部第二层混凝土和隧洞底部混凝土→下一轮循环→在初次支护稳定后，进行二次衬砌。
2.盾构法
它是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法，它是将盾构机械在地中推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止发生往隧道内的坍塌，同时在开挖面前方用切削装置进行土体开挖，通过出土机械运出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法。适用于土质围岩，尤其适用于软土、流沙、淤泥等特殊地层。
1、安全开挖和衬砌，掘进速度快；
2、盾构的推进、出土、拼装衬砌等全过程可实现自动化作业，施工劳动强度低。
3、不影响地面交通与设施，同时不影响地下管线等设施；
4、穿越河道时不影响航运，施工中不受季节、风雨等气候条件影响，施工中没有噪音和扰动；
5、在松软含水地层中修建埋深较大的长隧道往往具有技术和经济方面的优越性。
6、新型盾构购置费昂贵，对施工区段短的工程不太经济。
7、断面尺寸多变的区段适应能力差；
3.沉管法
是在水底建筑隧道的一种施工方法。沉管隧道就是将若干个预制段分别浮运到海面（河面）现场，并一个接一个地沉放安装在已疏浚好的基槽内，以此方法修建的水下隧道。沉管法主要用来修建水底隧道、城市市政隧道等。适用于水道河床稳定和水流并不过急等情况。
①容易保证隧道施工质量：因管段为预制，混凝土施工质量高，易于做好防水措施；管段较长，接缝很少，漏水机会大为减少，而且采用水力压接法可以实现接缝不漏水。
②工程造价较低：因水下挖土单价比河底下挖土低；管段的整作，浮运费用比制造、运送大量的管片低得多；
③在隧道现场的施工期短：因预制管段等大量工作均不在现场进行。
④操作条件好、施工安全：因除极少量水下作业外，基本上无地下作业，更不用气压作业。
⑤适用水深范围较大：因大多作业在水上操作，水下作业极少，故几乎不受水深，如以潜水作业实用深度范围，则可达70米。
4.沉管隧道主要设计内容，沉管结构的类型；
沉管隧道的设计内容：主要包括荷载组合、管段结构、临时端隔墙、管段接头、防水设计、基础设计、抗震设计、竖井和引道设计等。
按施工方式分类:
钢壳方式:不需修建特殊的船坞，用浮在水上的钢壳箱体作为模板制造管段.
干船坞方式:在干船坞内制造箱体，而后浮运、沉放的方式.
按断面形状分类
断面形式有圆形、矩形、其它形状等。一般说，圆形多为钢壳方式，矩形多为干船坞方式。
按材料分类
有铸铁、钢材、混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土等。
沉管的结构类型
主要分为两种1.钢壳结构2.钢筋混凝土结构
5.沉管法与沉井法的区别
沉井法：
其实质就是将一个在地面筑成的筒状结构物沉入土中，然后在地下完成整个结构物的施工。
沉管法：在水底预先挖好沟槽，把在陆地上特殊场地预制的适当长度
的管段浮沉到沉放现场，顺序地沉放到沟槽中并进行连接，然后回填覆盖。
（1）沉管法需要占地较大场地的干坞，而沉井法施工场地占地面积较小，可靠性良好。
（2）沉管法接头数量少，只有管节之间的连接接头，而沉井法接头数量多。
（3）沉井法施工时周围土体变形较小，对邻近建筑物的影响小，而沉管法需要远离市区较远的地方施工。
（4）沉井在下沉过程中，不可避免地会引起沉井周围土体移动。
6.沉管基础处理的方法有哪些，各自特点是什么软弱地层沉管基础的解决办法有哪些，如何选择
根据基础处理与沉管沉放的先后顺序不同,目前世界各地沉管隧道基础处理方法分为先铺法和后填法。先铺法又称刮铺法,根据基础垫层选用材料的不同分为刮砂法、刮石法。后填法分为灌砂法、喷砂法、压砂法、压浆法、灌囊法等。也有少数隧道采用了桩基础,其施结合后填法进行。
整平方式
此方式是在整平的基础上，直接沉放管段的方法。整平方式有的是采用安设在沉放作业船的整平器械整平,有的是利用海上固定脚手架用导轨整平,或是用驳船和水底重物整平。
喷砂方式
此工法的原理是：在设于管段上的门式起重机上的三根一组的钢管中，用的钢管把水和砂一起喷射，用另外两根钢管同时吸引管段和基础间的同量的水来充填砂的方法。
压注砂浆方式
此法是事先于管段底连续铺设尼龙袋，临时支持管段。而后，从沉放作业船上把准备好的砂浆向尼龙袋中压注的方法.
临时承台
在临时支持管段向底部空隙充填的方式中，为临时支持管段，需设置临时承台。临时承台一般用混凝土块直接放在基础上，在软弱地层时采用摩擦桩。
桩基的问题是要选择在海上易于施工的打桩方法和确保桩的高度和平面位置的精度。这种情况下采用最多的方法是打钢管桩。桩径1m左右。桩要打到沟槽底部。水深时，要特别注意高度和平面位置的施工。
