《沉管法隧道设计标准》GB/T 51318-2019

 前言

1总则

2术语和符号

2.1 术语

2.2 符号

3基本规定

4工程调查与勘测

4.1 一般规定

4.2 工程调查

4.3 工程勘测

5总体设计

5.1 一般规定

5.2 隧道位置选择

5.3 几何设计

5.4 控制性技术方案

6材料

7荷载和组合

7.1 荷载分类和荷载代表值

7.1.1 沉管法隧道结构上作用的荷载可分为永久荷载、可变荷载和偶然荷载，其分类应符合表7.1.1的规定。

表7.1.1 沉管法隧道作用荷载分类

续表7.1.1

7.1.2 荷载应根据隧道功能、地质特征、埋置深度、结构特征、环境条件和施工方法等因素确定。

7.1.3 永久荷载标准值确定应符合下列规定：

    1 隧道结构自重应按结构设计尺寸、压舱混凝土厚度、防锚层厚度及材料重度标准值计算；

    2 隧道顶板以上覆土压力应按覆土厚度按全土柱重计算，侧向地层压力应按静止土压力计算，土体重度应按有效重度取值。

7.1.4 可变荷载标准值应按下列规定计算：

    1 车辆荷载及其动力作用应按现行国家相关标准确定；

    2 变动水压力应根据设计水位与常水位差计算；

    3 温度应力应根据常年气象和水温统计资料确定的温差变化数据计算：

    4 其他可变荷载应根据施工过程及其特点，涵盖施工中的各种最不利情况。

7.1.5 偶然荷载应按下列规定计算：

    1 地震作用应按本标准第16章规定确定；

    2 爆炸荷载应仅计算一辆车自身油箱燃油爆炸作用；

    3 车辆撞击荷载大小及作用位置高度应按现行国家相关标准确定；

    4 隧道内人防荷载应根据隧道使用功能及人防部门要求确定；

    5 沉船荷载和锚击应根据规划航道等级、隧道顶板覆土厚度、水深等因素确定。

7.1.6 结构设计时，荷载代表值应按下列方法选取：

    1 永久荷载应采用标准值作为代表值；

    2 可变荷载应根据设计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为其代表值；

    3 偶然荷载应根据沉管法隧道使用功能确定其代表值。

7.1.7 承载能力极限状态或正常使用极限状态按标准组合设计时，对可变荷载应采用荷载组合值或标准值作为其荷载代表值，可变荷载组合值应为可变荷载标准值乘以荷载组合值系数。

7.1.8 正常使用极限状态按频遇组合设计时，应采用可变荷载频遇值或准永久值作为其荷载代表值；按准永久组合设计时，应采用可变荷载准永久值作为其荷载代表值。可变荷载频遇值应为可变荷载标准值乘以频遇值系数；可变荷载准永久值应为可变荷载标准值乘以准永久值系数。

条文说明

7.1.1 作用于隧道结构上的可变荷载及偶然荷载应根据工程特点及隧道功能按实际情况考虑。如：隧道不作为人防工程时，可不考虑人防荷载；不设行人或非机动车道时，可不考虑人群荷载；对无航运要求河道中的沉管法隧道也可不考虑沉船和锚击荷载等。

    永久荷载与可变荷载是根据荷载随时空变化分类的，如在隧道设计基准期内荷载的大小、作用位置及作用方向恒定不变时为永久荷载，否则定义为可变荷载。

    地面超载是指隧道岸上段结构除考虑覆土压力外的其他荷载，如隧道位于道路下方时的地面车辆行人荷载或受地面临近建（构）筑物基础扩散压应力影响时的扩散压应力。
   基本可变荷载主要是运营期隧道承受的可变荷载，而其他可变荷载属于施工过程的施工荷载。

    静水压力根据历史观测记录的常水位计算确定，水压力变化值根据最低、最高水位与常水位的变化幅度值确定，而最低、最高水位可根据隧道设计基准期内可能出现的极端情况值确定。

7.1.3 隧道结构自重应包括结构墙（板）自重、隧道内压舱混凝土自重、顶板防锚击混凝土层自重、隧道内装修材料自重、固定设备自重等。

    由于隧道顶板覆土一般较薄且为后期回填形成的新填土，因此，顶板以上覆土压力计算时不考虑覆土承载拱作用，而应根据覆土厚度按全土柱重计算；沉管隧道位于水下，周围的回填层均为透水层，因此隧道侧墙外侧土压力按水土分算。

7.1.4 隧道内部车辆荷载、车辆对隧道侧墙或隔墙的撞击力应根据隧道使用性质分别按相关标准的规定确定。

    隧道的温差作用表现在如下两个方面：一是结构纵向温差作用，表现在管节预制阶段与运营期的温差作用；二是横向温差作用，表现在隧道沉放后，结构内外侧环境温度是不同的，隧道内侧温度高，隧道外侧温度低。

    如隧道内设有非机动车道或人行道，考虑到高峰时段人群集中因素，人群荷载可按4kN/㎡~6kN/㎡考虑。

    其他可变荷载中的水流力、系缆力大小可参照现行行业标准《港口工程荷载规范》JTS 144-1采用。

7.1.5 隧道内车辆爆炸荷载属于特殊偶然荷载，目前国外仅考虑公路沉管法隧道任一交通洞内发生一次独立爆炸的影响，且隧道内车辆爆炸荷载仅考虑车辆碰撞等因素引起的车辆自身油箱燃油爆炸作用，不考虑运输爆炸物品等特种车辆或车队爆炸引起的爆炸作用，荷载大小一般可按50kN/㎡~100kN/㎡取值。

    对沉船荷载需同时考虑沉舶吨位及沉管法隧道顶板覆土厚度或水深的缓冲作用，如广州珠江沉管隧道规划通航为5000t级，沉船荷载按50kN/㎡取值；日本东京港沉管法隧道规划通航为70000t级，沉船荷载按130kN/㎡取值；港珠澳沉管法隧道根据沉舶吨位及沉管法隧道顶板覆土厚度或水深分别按58.5kN/ ㎡和95kN/㎡取值；在进行沉管法隧道横向计算时，沉船荷载应按左右单洞最不利布置，进行整体计算时可按管节长度跨中均匀布置。
    船舶搁浅或靠泊时的锚击荷载与船型、浪高、吃水深度等多种因素有关，锚击荷载应按局部荷载考虑。当无船锚资料时，其作用范围可按如下考虑：万吨级船的作用范围为1m×1m，10万吨级为2.5m×2.5m，10万吨以上级为4m×4m；也可参考国外做法按30kN/㎡~50kN/㎡取值。

    偶然荷载为小概率事件，多个偶然荷载同时发生更是极小概率事件，因此荷载组合时可仅选取作用效应最大者参与组合。

    沉管法隧道一般不作为人防工程，但当需要作为人防设施时，须按人防部门要求的人防等级计算人防荷载。

7.1.6 本标准参照现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009规定的荷载标准值、组合值、频遇值或准永久值作为其代表值，并根据各荷载的变异特性和统计分位值来确定其大小。
7.1.8 荷载标准值是荷载在结构设计基准期内可能出现的最大值，它没有反应荷载的随机变异特性。为便于设计使用，本条规定在进行变形、裂缝等正常使用极限状态设计时，采取其标准值乘以根据可靠度确定的对应系数。目前要严格按可靠度来确定频遇值系数、准永久值系数还很困难，主要根据该可变荷载作用时间的持久性或临时性特点，在结合工程经验并参照国外相关规定的基础上确定。

7.2 荷载组合

7.2.1 结构设计应根据结构在施工或运营期间可能同时出现的荷载，按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行荷载组合，并取最不利组合进行设计。

7.2.2 承载能力极限状态，应按荷载基本组合或偶然组合计算荷载组合的效应设计值，并应采用下式进行计算：

    式中：
    γ_0——结构重要性系数，沉管法隧道主体结构安全等级为一级，其结构重要性系数不应小于1.1；次要结构安全等级为二级，其结构重要性系数不应小于1.0；其他临时结构安全等级为三级，其结构重要性系数不应小于0.9；
    S_d——荷载组合的效应设计值；
    R_d——结构构件抗力设计值。
7.2.3 荷载基本组合的效应设计值S_d，应从下列荷载组合值中取用最不利的效应设计值确定：
    1 可变荷载控制的效应设计值，应按下式进行计算：

    式中：
    γ_Gj——第j个永久荷载的分项系数，应按本标准第7.2.4条采用； 

    γ_Q1γ_Qi——起主导作用的可变荷载及第i个可变荷载的分项系数，应按本标准第7.2.4条采用；
    S_Gjk——按第j个永久荷载标准值G_jk计算的荷载效应值；
    S_Qik——按第i个可变荷载标准值Qik计算的荷载效应值，其中S_Q1k为起主导作用的可变荷载的荷载效应值；
    ψ_ci——可变荷载Qi的组合值系数，应按本标准第7.2.10条采用；
    m、n——分别为参与组合的永久荷载数及可变荷载数。
    2 永久荷载控制的效应设计值，应按下式进行计算：

    注：1 基本组合中的效应组合设计值仅适用于荷载与荷载效应为线性关系的情况；

    2 当无法明显判断可变荷载是否起控制作用或者无法判断S_Q1k时，应将各可变荷载依次作为S_Q1k试算，并取其中最不利的荷载组合效应设计值。

7.2.4 基本组合中的荷载分项系数，应按下列规定采用：

    1 永久荷载的分项系数应符合下列规定：

    1） 当永久荷载对结构不利时，对由可变荷载效应控制的组合应取1.2，对由永久荷载效应控制的组合应取1.35；

    2） 当永久荷载对结构有利时，不应大于1.0。

    2 可变荷载的分项系数应取1.4。

7.2.5 荷载偶然组合的效应设计值S_d可按下列规定采用：

    1 用于承载力极限状态计算的效应设计值，应按下式进行计算：

    式中：

    S_Ad——按偶然荷载标准值A_d计算的荷载效应值；
    ψ_f1——第1个可变荷载的频遇值系数；
    ​ψ_qi——第i个可变荷载的准永久值系数。
    2 用于偶然事件发生后受损结构整体稳固性验算的效应设计值，应按下式进行计算：

    注：组合中的设计值仅适用于荷载与荷载效应为线性关系的情况。

7.2.6 对于正常使用极限状态，应根据不同设计要求，分别采用荷载效应标准组合、频遇组合或准永久组合，并应按下式进行计算：

 

    式中：
    C——结构或构件达到正常使用要求的规定限值。
7.2.7 荷载标准组合的效应设计值S_d应按下式计算：

 注：组合中的设计值仅适用于荷载与荷载效应为线性关系的情况。

7.2.8 荷载频遇组合的效应设计值S_d应按下式计算：

    注：组合中的设计值仅适用于荷载与荷载效应为线性关系的情况。

7.2.9 荷载准永久组合的效应设计值S_d应按下式计算：

    注：组合中的设计值仅适用于荷载与荷载效应为线性关系的情况。
7.2.10 沉管法隧道均布可变荷载组合值系数、频遇值系数及准永久值系数应按表7.2.10采用。

表7.2.10 沉管法隧道均布可变荷载组合值系数、频遇值系数及准永久值系数

 

 

条文说明

7.2.5 偶然荷载（如地震、爆炸、人防、沉船及锚击）出现概率虽然不大，但由于量值很大因而破坏性强，本标准制定时基于如下考虑：

    1 偶然荷载的出现具有极强的偶然性，其值的确定目前也具有一定经验性和主观性，因此设计表达式中不考虑荷载分项系数而是直接采用其标准值作为设计值；

    2 偶然荷载出现的概率很小，多种偶然荷载同时出现的概率就更小，因此设计时可不考虑2种及以上不相关偶然荷载同时参与组合；

    3 偶然荷载虽然出现概率很小但破坏力巨大，加之它的发生是强不确定事件，因此设计时荷载计算仅是一个方面，还应通过设计措施降低偶然荷载的破坏力。

7.2.6 沉管法隧道结构或构件达到正常使用要求的规定限值C主要有管节挠曲变形、沉降量、沉降差、位移、裂缝、接头开口量等，应按各相关标准采用。

7.2.7~7.2.9 以上组合中的设计值仅适用于荷载与荷载效应为线性关系的情况。

    目前对正常使用极限状态仍以可能影响正常使用或耐久性等指标作为控制值，如受弯截面开裂过大影响结构耐久性或渗漏，接头开口过大可能降低接头防水效果等；实际上对沉管法隧道而言，管节间的不均匀沉降也会影响路

7.2.5 偶然荷载（如地震、爆炸、人防、沉船及锚击）出现概率虽然不大，但由于量值很大因而破坏性强，本标准制定时基于如下考虑：

    1 偶然荷载的出现具有极强的偶然性，其值的确定目前也具有一定经验性和主观性，因此设计表达式中不考虑荷载分项系数而是直接采用其标准值作为设计值；

    2 偶然荷载出现的概率很小，多种偶然荷载同时出现的概率就更小，因此设计时可不考虑2种及以上不相关偶然荷载同时参与组合；

    3 偶然荷载虽然出现概率很小但破坏力巨大，加之它的发生是强不确定事件，因此设计时荷载计算仅是一个方面，还应通过设计措施降低偶然荷载的破坏力。

7.2.6 沉管法隧道结构或构件达到正常使用要求的规定限值C主要有管节挠曲变形、沉降量、沉降差、位移、裂缝、接头开口量等，应按各相关标准采用。

7.2.7~7.2.9 以上组合中的设计值仅适用于荷载与荷载效应为线性关系的情况。

    目前对正常使用极限状态仍以可能影响正常使用或耐久性等指标作为控制值，如受弯截面开裂过大影响结构耐久性或渗漏，接头开口过大可能降低接头防水效果等；实际上对沉管法隧道而言，管节间的不均匀沉降也会影响路面平整度，也可以纳入正常使用极限状态进行计算。

8结构计算

8.1 一般规定

8.2 浮力计算

8.2.1 干舷高度应根据管节尺寸、混凝土重度、结构含钢量、水体重度、施工荷载、管节制作误差等因素确定，管节完成舾装后的千舷高度宜控制在100mm~200mm。

8.2.2 管节在漂浮状态的定倾高度不宜小于300mm。如管节在施工过程中可能因侧向牵引、锚拉、横向水流、浪涌或风压而产生较大倾角的状态，应按船舶工程的计算方法进行稳定性验算。

8.2.3 管节在施工期和运营期，应按下列公式进行抗浮计算：

    式中：

    F_f——管节浮力设计值（kN）；

    G_s——管节自重标准值（kN）；

    G_b——舾装、压舱及覆盖层等有效压重标准值（kN）；

    γ_w——水体重度（kN/m³）； 

    V——管节排开水的体积（m³）；

    γ_s——抗浮分项系数，各阶段取值：

    1） 沉放、对接阶段1.01～1.02；

    2） 对接完成后1.05；

    3） 压舱混凝土、回填覆盖完成后1.10～1.20。

条文说明

8.2.1 干舷是表征管节漂浮状态的一个重要指标，干舷高度过小会增加管节浮运过程中的风险，干舷高度过大则管节沉放时需要克服的浮力很大。根据国内外既有工程经验，通常将舾装完成后的干舷高度控制在100mm~200mm时相对经济、安全。为了确保计算精度，干舷计算时应按混凝土实际配合比重度并考虑配筋率的影响，水体重度应考虑温度、盐度和水中颗粒物的影响。

8.2.2 为了保证管节在漂浮状态的稳定性，需验算管节的定倾高度。定倾高度指定倾中心与重心之间的距离，定倾中心是指当管节倾斜一个微小角度时浮力矢量与管节竖向中性轴平面的交点。需要注意的是，以定倾高度评价管节的稳定性只适用于小倾角状态，如果管节在施工过程中可能因为侧向牵引、锚拉、横向水流或风压而产生倾角大于10°的状态，则应根据船舶工程的计算方法进行稳定性验算。

    管节浮运状态相对位置见图1。

    定倾高度可按下式进行计算：

    式中：
    ——定倾高度（m）：

    J——管节沿水位线包围的平面绕纵向O轴的惯性矩（m⁴）；
    ∑J_w——管节各部分压舱水的液面分别绕各自纵向O'轴的惯性矩之和（m⁴）；
    V——管节排水体积（m³）；

    ——管节浮心与管节重心之间的距离（m），管节重心位于管节浮心之上为正。

图1 管节浮运状态相对位置

    G——管节重心；F——管节浮心，即管节排水体积的重心；B——管节外包宽度（m）；b——压载水舱宽度（m）；H——管节外包高度（m）；h_g——干舷高度（m）

    浮运阶段矩形断面管节内部无压舱水时的定倾高度可按下式计算：

    沉放阶段，矩形断面管节内部有压舱水时的定倾高度可按下式计算：

    式中：
    L'一压载水舱沿管节纵向的总长度（m）。
8.2.3 在管节基槽开挖、浮运、沉放等施工过程中，水体重度往往会有一定的变化，在进行管节抗浮验算时，应及时监测水体重度，掌握施工期水体重度变化情况，如隧道所处水域回淤严重，应适当提高抗浮分项系数。

    在管内压舱混凝土浇筑完成后，管节抗浮分项系数不宜小于1.10，在管顶回填覆盖完成后，管节抗浮分项系数不宜小于1.20。

 

8.3 管节静力计算

8.3.1 管节横向计算应符合下列规定：

    1 管节横向计算应根据水深情况、覆土情况等分段进行计算；

    2 管节横向分析宜采用平面应变模型进行计算（图8.3.1）。

图8.3.1 管节横向内力计算简图

1——水压力；2——覆土荷载；3——侧向土压力；4——侧向水压力；5——结构自重；6——基底支承弹簧

8.3.2 管节纵向计算应符合下列规定：

    1 施工期管节纵向结构分析应根据管节结构形式、施工工艺、波浪力、水流力等因素进行计算，对于受力状态复杂的施工工况宜采用三维数值计算方法进行结构分析；

    2 运营期管节纵向结构分析宜采用弹性地基梁模型进行计算；

    3 应对纵向不均匀沉降、温度变化、混凝土收缩徐变作用下的结构和接头变形进行分析，并满足管节接头允许变形要求；
    4 应根据地基土的承载历史及施工过程进行沉降量计算。

条文说明

8.3.1 管节分段应根据管顶覆盖层最厚（薄）、水压力最大（小）、穿越地层条件变化、基础条件变化、结构断面变化、上部设施及建筑物和其他超载情况等因素进行。

8.3.2 1 受力状态复杂的施工工况一般指吊沉工况、临时支承等明显具有空间受力特点的工况；另外如采用桩基础结构时，宜采用三维有限元方法分析基础局部缺陷引起的管节结构次内力。

    3 如无类似隧道温度变化的实测数据，可按结构内外温差±10℃计算沉管结构的温度应力；此外，应按常年气象统计资料确定的气温变化数据计算沉管结构整体温度变化引起的温度应力和柔性接头的变形，并视需要设置变形限位装置。

8.4 舾装件计算

9管节结构

9.1 一般规定

9.2 结构形式和构造要求

9.2.1 沉管法隧道可采用整体式管节或节段式管节。

9.2.2 管节长度应根据建设边界条件经技术经济比较后确定，整体式管节每节长度不宜大于130m，节段式管节每节长度不宜大于180m。

9.2.3 沉管管节应纵向分段浇筑，整体式管节纵向分段长度不宜大于20m，分段之间采用后浇带连接；节段式管节分段长度不宜大于23m，分段之间采用节段接头连接。

9.2.4 整体式管节横断面宜采用分层浇筑，节段式管节横断面宜全断面一次性浇筑。

9.2.5 管节结构制作精度应符合表9.2.5的规定。

9.2.6 整体式管节水下最终接头处宜设置短管节，短管节长度不宜大于4.0m。

表9.2.5 管节结构制作精度

9.2.7 管节内压载水舱位置宜选用轻便可拆装的结构，根据管节重心按轴线对称分舱设置。

9.2.8 压载水舱有效容积计算应根据管节沉放坡度、预制误差等因素确定，并应满足施工期管节抗浮安全系数要求。

9.2.9 压载水舱应设置能满足管节两端独立进水、排水的管路。

条文说明

9.2.1 目前国内已建沉管隧道除港珠澳大桥海底隧道采用节段式管节外，其余隧道均采用整体式管节。一般而言，当管节总数较少时选用整体式管节较经济便利，管节总数较多时节段式管节会有优势。

9.2.2 根据国内外经验，整体式管节长度在100m左右时经济性较好，管节长度过长时，不仅施工难度加大，而且结构受力大大增加、经济性较差。对于节段式管节，国内既有工程最大长度为180m。

    表1为国内外部分沉管法隧道统计。

表1 国内外部分沉管法隧道统计

9.2.5 管节结构制作精度的规定主要是为了确保管节干舷高度满足设计要求。

9.2.6 整体式管节水下最终接头处设置短管节可改善结构纵向受力，短管节与相邻的长管节应在干坞内进行拉合并与长管节一起浮运、沉放。

《沉管法隧道设计标准》GB/T 51318-2019

9.3 接头

9.3.1 沉管法隧道接头结构设计应包括下列内容：

    1 沉管段基础差异沉降产生的变形和应力计算；

    2 混凝土干缩、温度变化产生的变形和应力计算；

    3 结构的水密性和抗震性设计：

    4 施工和维护的便利性措施。

9.3.2 管节接头宜采用柔性接头，外侧设置GINA止水带，内侧设置OMEGA止水带，并设置横向、竖向、纵向限位装置。

9.3.3 管节接头和节段接头应进行水密性设计。

9.3.4 节段接头宜采用中埋式可注浆止水带为主的柔性接头，并宜设置竖向和水平剪力键。

9.3.5 水下最终接头宜采用现浇钢筋混凝土刚性接头。

9.3.6 水下最终接头长度应根据水下作业空间需求、管节施工误差累积、GINA止水带压缩量变化等因素确定，其长度不宜小于2.0m。

9.3.7 纵向限位装置可采用P℃拉索或OMEGA钢板。

9.3.8 剪力键结构耐久性要求不得低于管节主体结构使用年限要求。

9.3.9 水平剪力键宜设置在管节接头的顶部或底部。

9.3.10 竖向剪力键之间应设置避免应力集中的缓冲装置。

条文说明

9.3.1 沉管法遂道接头根据位置及功能的不同可分为管节接头、节段接头和最终接头，不同的接头形式应采取不同的处理措施。

9.3.2 管节采用柔性接头有利于提高隧道的变形适应能力、改善结构受力，柔性接头的变位随柔性程度和位置不同而异。

    一般采用竖向剪力键作为竖向限位装置，竖向剪力键所承受的垂直剪力宜根据相邻管节荷载差、基础差异最不利工况计算确定。

    采用水平剪力键作为横向限位装置，水平剪力键所承受的总水平剪力宜根据地震工况产生的水平剪力和管节侧向不对称荷载确定。

    采用PC拉索作为纵向限位装置，PC拉索所承受的拉/压力和限制位移量宜根据温度应力和地震工况产生的纵向力确定。

    常用的管节接头剖面如图2所示。

图2 管节接头剖面

1——钢端壳；2——GINA止水带；3——钢端壳面板；4——锚筋；5——加强筋；6——OMEGA止水带；7——OMEGA止水带紧固装置；8——管节外侧；9——管节内侧
 

9.3.4 节段接头是节段式管节的节段之间接头，节段接头应设置防水措施和限制接头变位的构造措施。节段接头最外侧应设置防泥沙措施。

    节段接头典型剖面如图3所示。

图3 节段接头剖面

1——水平向剪力键；2——中埋式注浆止水带；3——OMEGA止水带

9.3.7 PC拉索传递作用于管节间的拉力，不传递管节间的压力，OMEGA钢板除传递管节间的拉力外，还可传递管节间与钢板铺设方向平行的剪力。

9.3.10 国内常用的剪力键间应力缓冲装置有板式橡胶支座或者记忆合金等，其作用是使沉管隧道在工后沉降时避免在接头处发生应力集中。

9.4 预留预埋

9.4.1 预留预埋设施应根据其用途按临时结构或永久结构设计。

9.4.2 临时预留预埋设施应选用易封堵或易拆除的结构形式。

9.4.3 永久预留预埋设施应按与主体结构同寿命原则进行耐久性设计。

9.4.4 预留设施应避开管节结构受力较大的复杂区域、施工缝和预留孔洞等部位，当预留设施对原结构受力不利时，应对原结构作加固补强处理。

9.4.5 预留预埋件的设计除应满足本标准规定外，尚应满足现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010和《钢结构设计标准》GB 50017的相关要求。

9.4.6 每节管节宜设置1处~2处人孔，人孔宜与测量塔联合布置于管顶轴线上。圆形人孔内径不宜小于800mm。

9.4.7 每个管节中隔墙上宜预留临时施工洞口，净宽度不宜小于0.6m，净高不宜小于1.8m。

9.4.8 中隔墙上预留的疏散救援等洞口，其间距及尺寸应满足现行国家相关标准要求，并宜结合临时施工洞口设置。

9.4.9 钢端壳应符合下列规定：

    1 结构尺寸应满足止水带安装及止水带压缩变形的要求；

    2 强度和刚度应满足水力压接时的轴向受压要求；

    3 应满足管节沉放安装误差及后期不均匀沉降的要求；

    4 面板的平整度每延米不应大于lmm，整体平整度不应大于3mm；

    5 加劲肋间距不应大于2倍钢端壳的腹板高度；

    6 钢端壳横隔板之间的钢端壳H形钢梁翼板上，应各设置注浆孔和排气孔，并应在注浆完成后塞焊密封。

9.4.10 端封墙宜采用易拆卸式结构，相邻管节端封墙间净距应满足水密门开启要求。

9.4.11 端封墙预留预埋应符合下列规定：

    1 端封墙应根据实际需要预留通气管、进水管、排水管、电缆孔、水密门等设施；

    2 端封墙、水密门与周边结构连接应满足防水性要求；

    3 在管节端头顶板、底板内侧应设计抗剪牛腿；

    4 采用钢端封墙时，管节端头周边应预埋钢板与端封墙板焊接。

9.4.12 钢剪力键预埋件设计应符合下列规定：

    1 预埋件平面尺寸应根据结构尺寸和抗剪力大小确定；

    2 预埋件倾斜度不应大于0.5%，中心位置允许偏差应为±2mm；

    3 预埋件强度和刚度应满足基础变形和地震作用等要求；

    4 钢板、连接螺栓设计应根据剪力大小计算确定；

    5 预埋件连接螺栓性能等级不应低于5.6级。

9.4.13 管节端部PC拉索设计宜符合下列规定：

    1 沿管节端头顶板、底板宜对称布置，并避开灌砂管、端封墙牛腿等其他预埋构件；

    2 张拉结束后，宜向钢绞线护套内注入防腐蚀油脂；

    3 预埋连接套筒制作长度误差限值宜为±5mm，安装位置偏差限值宜为±l0mm。

9.4.14 管外垂直千斤顶预埋件设计应符合下列规定：

    1 应布置于管节端部的侧墙下底板处；

    2 钢板厚度不应小于40mm，并应满足应力扩散要求。

9.4.15 管内垂直千斤顶预留预埋设施应符合下列规定：

    1 刚度应满足管节顶升要求；

    2 预留洞口高度应满足千斤顶及油缸行程要求。

9.4.16 当管节底部设置防水底钢板时，底钢板应符合下列规定：

    1 厚度不应小于6mm，并满足耐久性要求；

    2 两端与钢端壳H形钢梁外侧翼缘焊接，两侧边上翻高度应超过侧墙混凝土施工缝上部1倍侧墙厚度；

    3 内侧焊接L形短钢筋。

9.4.17 管节结构预埋灌砂管应符合下列规定：

    1 灌砂管应预埋于管节侧墙或中隔墙内，出砂口平面布置应根据灌砂扩散半径确定；

    2 灌砂管径应根据砂粒特性、布置间距、管底水压等因素确定，其壁厚不应小于3.5mm；

    3 灌砂管在管节顶板、底板内应设置止水措施；

    4 灌砂完成后应对灌砂管进行有效封堵。

9.4.18 管节结构预埋的管内注浆管应符合下列规定：

    1 出浆口平面布置应根据浆液扩散半径确定；

    2 注浆管径应根据浆液特性、布置间距、管底水压等因素确定，其壁厚不宜小于3.5mm；

    3 注浆完成后应对注浆管进行有效封堵。

9.4.19 管节在浮运、沉放作业所需的临时预留预埋设施应符合下列规定：

    1 拉合座及滑车预埋件应符合下列规定；

    1） 拉合座应包括连接钢板、连接锚栓及抗剪型钢，连接钢板厚度不应小于0.6倍锚栓直径；

    2） 抗剪型钢规格根据计算确定，锚入结构内长度不应小于2倍截面高度，并与连接钢板可靠焊接，焊缝等级不应低于二级；

    3） 连接锚栓外露丝扣长度不应大于3倍锚栓直径。

    2 沉放吊点及系缆桩预埋件应符合下列规定：

    1） 预埋件应包括连接钢板及连接锚栓，连接钢板厚度不应小于0.6倍锚栓直径；

    2） 连接锚栓外露丝扣长度不宜大于3倍锚栓直径，并应与连接钢板围焊连接。

    3 竖向剪力键预埋件应符合下列规定：

    1） 竖向剪切预埋件包括连接钢板、型钢抗剪键及连接螺栓套筒，连接钢板厚度不应小于20mm；

    2） 型钢抗剪键、连接螺栓套筒与连接钢板间可靠焊接，焊缝等级不应低于二级。

    4 压载水舱预埋件包括连接钢板、连接钢筋，连接钢板厚度不应小于6mm。

    5 测量塔及人孔预埋件包括连接钢板、连接钢筋，连接钢板厚度不应小于10mm。

9.4.20 预埋钢板采用锚栓与主体结构连接时，其中心间距、周边孔距离锚板边缘的净距应符合表9.4.20的规定。

表9.4.20 锚栓布置尺寸

    注：d_o为锚栓孔径，t为锚板厚度。

 

条文说明

9.4.1 ～9.4.3临时预留预埋设施服务于浮运、沉放等施工过程，主要有各种施工孔洞、管节顶板舾装件预埋件、管节底板支撑系统预埋件、管节端头端封墙预埋件、管节内部压载水舱进（排）水管路预埋件等。

    永久预留预埋件包括钢端壳预埋件、P℃拉索预埋件、水平及竖向剪力键预埋件、管节基础处理预埋件、管节运营监测预埋件等。
9.4.6 根据圆孔的受力特性，当人孔与测量塔联合布置时，人孔宜为圆孔，如果人孔与测量塔分开布置时可采用断面不小于700mm×700mm的方孔。

9.4.7、9.4.8 中隔墙上的施工洞口尽量与疏散救援洞口结合布置，如疏散救援洞口间距较大不便施工使用时，可在中隔墙内力较小处另设施工洞口。对疏散救援洞口，目前各行业的设置间距、洞口尺寸规定尚未统一，因此设计时应根据隧道的使用功能按公路、铁路或其他行业要求执行。

9.4.9钢端壳节点示意如图4所示。

9.4.14 管外垂直千斤顶设置预埋钢板主要是防止底板混凝土集中受力。

9.4.16 设计时，底钢板按不参与结构底板受力考虑。国内外的试验研究分析表明，水环境下的钢板腐蚀速率是随着时间而逐渐减缓（表2），一般10年后其腐蚀基本稳定不再发展。

图4 钢端壳节点示意

1——钢端壳H形钢梁及注浆（排气）孔；2——GINA止水带连接孔及连接套筒；3——钢端壳加劲肋；4——钢端壳面板；5——钢端壳横隔板；6——钢封门面板预埋件；7——端封门立柱预埋件；8——钢封门面板；9——端封门支承立柱

表2 水环境下的钢板腐蚀速率 

    按表2，对海水环境，底钢板100年的总腐蚀量大约2mm~4mm，再考虑适当的腐蚀余量，因此要求底钢板厚度一般不小于6mm。

    掩埋在泥水环境中的碳素钢板，外部环境更趋稳定，腐蚀稳定情况也更好，但由于此类实测数据很少，因此设计时偏于保守可仍采用水环境下的腐蚀厚度。

9.4.17 1 根据国内多座隧道经验，在缺乏相关资料时，设计阶段灌砂扩散半径一般可取6m~8m。条件复杂时，应通过物理模型试验确定合理的灌砂扩散半径。

10管节浮运、沉放

10.1 一般规定

10.2 管节浮运

10.2.1 管节浮运应进行管节稳定性和主缆受力数值模拟分析计算，水文条件复杂时应进行物理模型试验。

10.2.2 管节浮运工况内力应在最不利荷载组合作用下，按波浪最不利波长进行计算。

10.2.3 管节拖航时应对拖航阻力进行验算。

10.2.4 浮运之前，应对管节本体、端封墙、水密门进行检漏测试。

10.2.5 应对浮运区域的水文、气象等历史资料进行分析，结合潮位、水深、水流速度、水重度、风速、波高的监测成果，评估确定管节浮运的作业窗口期。

10.2.6 管节浮运作业窗口期宜符合下列规定：

    1 管节干舷应大于100mm；

    2 能见度应大于1000m；

    3 水流流速应小于1.0m/s；

    4 管节浮运速度应小于1.0m/s；

    5 浪高应小于0.6m；

    6 风速应小于10m/s。

10.2.7 浮运航道宜符合下列规定：
    1 管节浮运航道设计中最低通航水深H_t，宜符合下式要求：

  式中：

    H——管节外包高度（m）；

    h_g——管节干舷高度（m）；

    h_s——管节浮运安全距离（m）。

    2 管节浮运航道宽度应根据管节水动力性能、浮运方案、水流、风浪等条件确定。

    3 采用移动干坞时，浮运航道设计中最低通航水深H，宜符合下式要求：

    式中：

    h_y——移动干坞浮运管节最大吃水深度（m）；

    h_s——管节浮运安全距离（m）。

    4  管节在内河和湖泊中浮运时，与航道底部的安全距离h_s不宜小于0.5m。

    5 管节在海洋环境下浮运时，与航道底部的安全距离h.不宜小于1.0m.

    6 浮运航道为临时工程时，应结合管节的尺寸和浮运方案进行专项设计。

10.2.8 浮运过程中，管节安装有GINA止水带的一端宜设置在浮运前进方向的后方，并应设置临时性保护罩。

10.2.9 管节浮运时应严格控制横倾、纵倾。

10.2.10 浮态寄放宜采用四点系泊系统进行定位，管节寄放最小水深H_j宜符合下式要求：

   式中：

    H——管节外包高度（m）； 

    h_g——管节干舷高度（m）；

    h_j——管节寄放安全距离（m）。

10.2.11 潮汐水域中的管节寄放可采用坐底寄放，坐底寄放的管节基底应满足平整度、管节起浮和承载力要求，坐底时抗浮安全系数不应小于1.05.管节寄放最小水深H_j宜满足下式要求：

    式中：

    H——管节外包高度（m）。

10.2.12 管节寄放时应在管节上设置标示警示牌，寄放周边区域应设置警示标志。

条文说明

10.2.2 最不利波长是指与管节长度相等的波长。

10.2.3 管节浮运阻力分为拖航阻力和侧向阻力，拖航阻力与侧向阻力有类似的性质。无经验时，初步设计阶段管节拖航阻力F可按下式计算：

   式中：

    C_w——阻力系数，取值按现行行业标准《港口工程荷载规范》JTS 144-1执行；

    γ——水重度（kg/m³）；相对流速，指管节相对于水流的速度（m/s）；

    ν——管节迎水面积（㎡）

10.2.4 管节起浮前应对主体结构混凝土、端封墙、压载水舱等部位进行水密性检漏，如发现渗漏，应立即采取有效封堵止水措施。

    检漏时，需注意下列事宜：

    1 检漏作业应于浮运前在干坞内进行，检漏过程中管节不得起浮；

    2 检漏应分步，每一步静止浸水时间不宜少于24h：

    3 检漏水位最终淹没管节顶面高度不宜小于0.5m。

10.2.6 本条根据国内现有设计、施工经验确定，不满足时应进行专项试验研究后再确定。

10.2.7 浮运航道如有弯道，应根据管节长度、管节迎水面积、拖航模式、拖航速度等参数确定最小转弯半径。

10.2.9 在横倾、纵倾情况下，管节顶部边缘均不宜没于水中。

10.2.10 管节寄放安全距离h_j在内河（湖泊）中不宜小于0.5m，在海洋环境下不宜小于1.0m，长时间寄放应计算回淤的影响。异地寄放需注意下列事宜：

    1 系泊寄放时宜采用多点系泊；

    2 多点系泊缆的长度需满足水位变化（潮差）情况;

    3 如寄放水域宽阔、水深较深且附近区域较少有船舶活动时，可采用单点系泊；

    4 长时间系泊时应适当提高缆绳的抗拉力安全系数：

    5 系泊点可采用重力式锚块、系船柱等措施。

10.3 管节沉放

11管节基槽、基础垫层和回填

11.1 一般规定

11.1.1 管节基础应满足管节在施工、运营等各种工况下的承载力、变形及稳定性要求。

11.1.2 基础垫层可采用先铺法和后填法。

11.1.3 管节基底存在淤泥、淤泥质土、冲填土、液化土地层或软弱下卧层时，应进行地基处理并采用适当的结构措施。

11.1.4 管节总沉降量应根据地基沉降量和垫层沉降量确定。

11.1.5 管节地基沉降量计算应计入地基先卸载再回填的效应以及基槽回淤的作用。

11.1.6 隧道运营期间健康监测应包括管节沉降量、接头张开量以及管顶回填层变化情况等。

条文说明

11.1.1 沉管隧道管节基础一般包括基础垫层和垫层下方的原始地基两部分，地基部分可按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007相关理论进行设计，垫层部分可按本标准进行设计。

11.1.3 沉管隧道基础垫层有垫层和基础的双重作用，可采用先铺法和后填法，表3列出了我国大陆部分已建的沉管法隧道所采用的基础垫层形式。

表3 我国大陆部分已建沉管法隧道基础垫层形式

11.1.4、11.1.5 管节总沉降量的计算应与施工工序紧密结合，地基计算时要能反映土体应力历史与回弹再压缩特征。对于采用桩基础的沉管隧道，可采用以Mindlin公式为依据的单向压缩分层总和法计算。

11.2 基槽

11.2.1 基槽断面形式应根据隧址的工程地质、水文条件、隧道断面和埋深等条件确定。

11.2.2 基槽横断面底部与管节侧墙单侧宽不宜小于2.0m，曲线段宜适当加宽。

11.2.3 基槽底部设计高程应根据隧道底板标高和基础垫层厚度确定。

11.2.4 基槽边坡应通过稳定性验算或成槽试验确定，稳定性验算安全系数不应小于1.3，在缺乏基础资料时可按现行行业标准《疏浚与吹填工程设计规范》JTS 181-5的相关规定选取。

11.2.5 基槽开挖宜结合航道条件纵向分段、分层施工，基槽开挖方式和浚挖设备应根据隧址的工程地质、水文条件、航道条件、开挖深度、生态环境和周边控制性建（构）筑物等因素综合确定。

11.2.6 水下基槽开挖深度不宜欠挖，最大超深不宜超过0.5m。

11.2.7 对于岩层的基槽开挖，可经过爆破或凿岩处理后再进行清挖，水下爆破可按国家现行标准《爆破安全规程》GB 6722和《水运工程爆破技术规范》JTS 204的相关规定执行。

11.2.8 基槽开挖期间应采取环境保护措施。

11.2.9 管节沉放前，应对基槽底回淤情况进行检查。基槽底回淤沉积物重度大于11.0kN/m³，且厚度大于0.3m时应清淤。

条文说明

11.2.4 水下基槽边坡坡率应根据土质特性和水力动力条件进行稳定性分析，可采用极限平衡法进行计算，宜包括静水场和动水场中水下基槽边坡稳定计算。在缺乏基础资料时，各类地层的设计水下边坡可按现行行业标准《疏浚与吹填工程设计规范》JTS 181-5执行。表4列出了土质水下边坡稳定坡率经验值。

表4土质水下边坡稳定坡率经验值

   注： 1.对端部有纵向边坡的基槽或挖槽，其端坡坡比与横断面坡比相同;

    2.用耙吸式挖泥船施工时，端坡的坡比可适当放缓。

11.2.5 根据水文和地质情况的不同，沉管基槽对开挖方法和开挖设备的要求也不尽相同。可采用的开挖设备有绞吸式挖泥船、推扬式挖泥船、抓斗式挖泥船、链斗式挖泥船、铲斗式挖泥船、耙吸式挖泥船等。对于水深较浅、开挖地层较为软弱的泥、砂、土的地段，采用航道疏浚部门现有的一般设备即可开挖；对于水深较深地段，则需较特殊的或专门制作的挖深较大的设备；对于通过地层为岩石的地段，可采用爆破或凿岩方式进行开挖。

11.2.6 水下基槽开挖无法做到实时精确测量，欠挖将导致沉管不能顺利对接，故规定不宜欠挖。基槽超挖值参照现行行业标准《疏浚与吹填工程设计规范》JTS 181-5相关规定，可按表5中的数值选取，开挖深度偏差不宜超过0.5m。

表5 各类挖泥船计算超深值

11.2.7 对于大部分岩浆岩、变质岩和坚固的沉积岩地层，可经过爆破或凿岩方式预处理后进行基槽开挖。采用水下钻孔爆破浚挖基槽施工作业应充分考虑爆破过程中对隧址轴线干坞、护岸结构和邻近建（构）筑物的安全及水环境的影响，并在施工期间加强监测。

11.3 基础垫层

11.3.1 基础垫层设计应满足管节结构受力和沉降控制的要求。

11.3.2 基础垫层压缩模量等计算参数宜通过载荷板试验获取。

11.3.3 管节基础垫层厚度不宜小于0.6m，且不宜大于1.5m。

11.3.4 对有抗震设防要求的沉管法隧道，管节基础垫层应进行抗地震液化验算。

11.3.5 先铺法基础垫层铺设整平高程允许偏差应为±40mm。

11.3.6 后填法管节临时支撑安装精度应符合表11.3.6的规定。

表11.3.6 分填法管节临时支撑安装精度

 

条文说明

11.3.2 管节沉降计算准确性依赖于参数的准确性，需要现场试验确定计算中的土体参数和计算方法合理性。

11.3.3 参考国内已建成沉管法隧道经验，不同类型的基础垫层最小厚度尚宜符合表6的规定。

表6 不同类型的基础垫层最小厚度

11.3.4 位于地震区的沉管法隧道，当地震发生时，基础垫层一旦液化，将会丧失或降低承载力，产生超量沉陷或差异沉降；同时还将对管节产生一种浮托力，严重时导致结构发生损坏。因此，对有抗震设防要求的沉管法隧道，管节基础垫层应进行抗地震液化设计。

11.3.5 碎石垫层铺设整平允许偏差的确定主要考虑是否影响沉放安装及基础处理效果，同时兼顾施工条件、工艺、工效以及成本等各方面。

11.4 回填

12护岸和衔接段

12.1 一般规定

12.2 护岸

12.2.1 护岸结构形式应根据工程地质、水文条件、周边建（构）筑物、堤防等级、岸壁结构承载力及稳定性要求等因素综合确定，并宜与永久性堤岸工程结合设计。

12.2.2 护岸结构应根据基槽开挖边坡变化情况以及功能要求分段设计。

12.2.3 护岸结构的防洪、防渗及变形标准不应低于既有堤岸。当护岸结构作为永久性堤岸时，还应满足规划堤岸的要求。

12.2.4 护岸结构设计应根据不同工况，按最不利水位计算。

条文说明

12.2.1 地质条件较好、堤防等级不高，且周围无重要建筑物时，护岸可采用轻型支护结构；地质条件较差且周围有重要建筑物时，护岸应采用自稳性强、刚度大的支护结构。国内外部分已建的沉管法隧道护岸形式统计见表7。

表7 国内外部分已建的沉管法隧道护岸形式统计

12.3 衔接段

12.3.1 衔接段端头围护结构应便于拆除，原有防汛体系在端头围护结构拆除前后都应保持完整。

12.3.2 管节水力压接时应计算衔接段所承受的水平推力，当衔接段自身不满足止推要求时应增设附加的止推措施。

12.3.3 衔接段应满足相邻沉管管节基础刚度差异所带来的结构受力与变形需求。

12.3.4 管节与衔接段对接范围内，衔接段两侧的护岸结构侧壁与管节之间的净距应满足管节浮运及水下对接作业空间要求，且不宜小于2.5m。

12.3.5 当衔接段主体结构埋深较深时，应采取措施降低隧道顶部土压力对主体结构的影响。

12.3.6 衔接段四周应建立可靠的防渗体系并与护岸工程的防渗体系有效衔接。

12.3.7 衔接段围护结构采用临时围堰时，堰顶高程除应根据风浪爬高、壅水高度等要求确定外，尚应留出0.5m~1.0m的安全加高值。

条文说明

12.3.1 为了便于拆除，国内常用的衔接段端头围护结构如表8所示。

表8 国内常用的衔接段端头围护结构

12.3.2 管节沉放对接时，由于水力压接的影响，衔接段将承受较大的水平推力，抗推安全系数不宜小于1.3。

12.3.4 衔接段侧壁围护结构与管节之间的净距，一方面应满足潜水员水下作业空间要求，另一方面也要满足管节浮运的要求。珠江隧道设置为1.5m，现场施工较困难，之后多条沉管隧道均改为了2.5m。因此本条也建议取值不宜小于2.5m。当水流流速较大时，宜适当加大富余量。

12.3.5 当衔接段主体结构埋深较深时，结构受力不利，可采用多层框架、泡沫轻质土换填等措施解决。如采用多层框架箱体，需设置相应的排水措施，避免运营期地下水渗漏影响主体结构安全

13干坞

13.1 一般规定

13.2 固定干坞

13.2.1 干坞坞底平面尺寸应根据管节平面布置、施工工艺及灌水、排水系统等要求综合确定。
13.2.2 固定干坞坞底标高H_a可按下式确定：

    式中：

    H₀——管节出坞设计水位标高（m）；

    H——管节外包高度（m）；

    h_g——管节干舷高度（m）；

    H_s——管节底部至坞底的起浮安全距离（m），不小于0.5m。

13.2.3 应根据灌水、排水过程对地层的软化情况以及水位变化速率、冻融等对边坡稳定性的影响进行干坞边坡设计。

13.2.4 坞底基础除应满足管节预制荷载及变形要求外，尚应满足管节起浮要求。

13.2.5 干坞防排水体系可根据干坞使用年限按当地暴雨重现期降雨量与干坞的渗漏水量要求进行设计。

13.2.6 干坞应设置入坞便道，便道宽度不宜小于5m，坡度不宜大于10%。

13.2.7 干坞坞顶宽度应根据防汛、管理、施工、构造及其他要求确定，且不宜小于3m。

13.2.8 干坞支护应按实际的周边建筑物、地下管线、道路和施工荷载等条件设计，设计中应提出明确的干坞坞顶堆载及施工荷载限值。

13.2.9 干坞坞门宽度应满足管节浮运的要求，单侧富余量不宜小于2.5m。

13.2.10 干坞的防汛体系应结合既有防汛体系设计。

条文说明

13.2.1 管节侧边与基坑边距离及管节间距离主要考虑模板架设、吊车及混凝土浇筑台车作业空间的需求，管节端头与基坑边距离及管节间距离主要考虑GINA止水带安放、设备运输空间等因素，一般不宜小于12m。

13.2.3 重复利用的干坞必然要经历多次排水的过程，排水过程中若水位下降过快会影响边坡稳定性，甚至发生滑坡。既有经验中，固定干坞的水位下降速度一般控制在0.5m/d左右时对边坡稳定性影响较小，当采用更大的水位下降速度时，需要采取可靠的边坡稳定措施。

13.2.7 根据现行国家标准《堤防工程设计规范》GB 50286相关规定，给出三级堤防标准最小宽度，实际应根据具体堤防等级确定。

13.2.8 干坞基坑周边建筑物、地下管线、道路、施工荷载对支护结构产生的附加荷载、对施工的不利影响等因素要在设计中加以考虑：坞顶可按设计要求布设一定的临时施工荷载，但荷载限值应在设计文件中明确体现，以防止在支护结构施工和使用期间的实际状况超过这些设计条件，造成严重的工程事故。

13.2.10 干坞若设置在既有大堤以内，坞口破除、干坞内进水时，既有大堤与干坞其他三面应形成一个完整的防汛体系，并确保既有大堤与干坞三面形成的救援道路体系通顺。

13.3 工厂化干坞

13.3.1 干坞场地分区及规模应根据管节预制生产流水线工艺方案确定，分区应包括钢筋加工区、管节预制区、浅坞区、深坞区等。

13.3.2 钢筋加工区、管节预制区应搭建加工厂房，管节预制区尚应采取混凝土养护保温措施。

13.3.3 管节预制区与浅坞区间应设置防水的隔离闸门。

13.3.4 管节预制区与浅坞区坞底应采用相同标高，且此标高不应低于设计最高水位。

13.3.5 深坞区坞底标高H_a可按下式确定：

    式中：

    H₀——管节出坞设计水位标高（m）；

    H——管节外包高度（m）；

    h_g——管节干舷高度（m）； 

    H_s——管节底部至坞底的起浮安全距离（m），不小于0.5m。
13.3.6 坞门和坞墙顶标高H_q应符合下式要求：

    式中：

    H_d——浅坞区坞底标高（m）； 

    H——管节外包高度（m）。

13.3.7 坞门应采用可多次启闭的结构，深坞门应结合坞址气象条件、水文条件等因素进行抗风浪设计。

13.3.8 深坞区应设置灌排水系统。

13.3.9 坞墙应设置抗渗体系。

13.3.10 工厂化干坞应设置专用混凝土拌合设备。

13.3.11 管节从预制区平移至浅坞区宜采用千斤顶顶推方式，并应结合管节结构设计和滑道工艺要求进行平移滑道设计。

13.3.12 管节从浅坞区平移至深坞区宜采用绞缆浮运方式。

条文说明

13.3.1~13.3.5 工厂化干坞各区应符合下列规定（图5）：

图5 工厂化干坞案例示意

    1 钢筋加工区应满足钢筋原材料、加工设备、加工半成品、加工成品的堆放或布置，同时应设置钢筋、绑扎用模板的吊装转运设备；

    2 管节预制区应满足钢筋绑扎、混凝土浇筑等生产工艺要求，同时配备模板、模板支撑系统、混凝土浇筑系统，混凝土养护系统等；

    3 浅坞区除应满足管节一次舾装、管节存放的要求外，尚应设置坞内、坞外车辆运输路线；

    4 深坞区应满足管节二次舾装、管节存放的要求。

13.3.6、13.3.7 浅坞门和深坞门设计可参照现行行业标准《船闸总体设计规范》JTJ 305。为便于多次开启，深坞坞门可采用沉箱式，浅坞坞门可采用推拉式。

13.3.9 坞墙是深坞和浅坞周围的挡水结构物，与坞门形成一个封闭止水的整体，坞墙宜采用重力式结构形式。

《沉管法隧道设计标准》GB/T 51318-2019

13.4 移动干坞

13.4.1 移动干坞选择的驳船应符合下列规定：

    1 驳船甲板面的有效使用面积除应满足最大管节外包尺寸外，还应满足管节外模板架设、外部人行楼梯安装、内模板退出空间等施工场地要求；

    2 驳船的最大载重量不应小于最大管节重量及其他临时施工机械重量；

    3 驳船的刚度应满足管节预制精度要求；

    4 驳船应具有下潜功能，最大下潜深度应满足管节与驳船分离要求：

    5 对管节预制、拖航、下潜等工况应进行驳船的稳定性验算。

13.4.2 驳船码头应符合下列规定：

    1 浮运航道的通航限界应满足驳船拖航浮运要求；

    2 浮运航道应满足驳船拖航宽度及水深要求；

    3 码头场地应满足管节预制施工场地要求；

    4 预制管节的驳船港池设计最低水位不应小于驳船最大荷载的吃水深度。

13.4.3 驳船上应建立独立的测量系统。

13.4.4 驳船甲板面应设置找平层、导水设施，满足场地平整度及管节起浮要求。

13.4.5 管节应在下潜区进行检漏，下潜区尺寸应满足驳船所需的平面操作空间及水深要求，下潜区底标高可按下式确定：

    式中：

    H_h——管节脱离驳船时设计水位（m）； 

    H——管节外包高度（m）；

    h_g——管节干舷高度（m）； 

    H_s——管节底部至驳船甲板面的起浮安全距离（m），不小于0.5m；

    H₁——驳船船体高度（m）。

条文说明

13.4.1 1沉管法隧道管节结构外模板主要有两种方式：一种是型钢肋板、钢板内模加对拉螺栓方式，这种方式模板占用空间厚度一般为400mm左右；另一种是钢桁架加钢板内模方式，占用空间厚度可达2500mm左右，管节单侧的驳船甲板面富裕宽度应根据模板架立空间、临时楼梯空间人行或推车空间等确定。在广州仑头隧道移动干坞方案中，船舶甲板的宽度为31.6m，管节的宽度为23m，模板厚度为400mm，人行楼梯宽度为700mm，人行和推车空间为2500mm，在实际的使用过程中已比较拥挤。因此，建议驳船甲板单侧富裕宽度不小于4m。

    管节内模钢台车的单节长度一般为20m左右，考虑到台车推出管节，并考虑一定的操作空间，前后两端驳船甲板的富裕宽度一般不宜小于30m。

    3 当驳船刚度不满足要求时，可采用加固船体桁架或表层铺设钢筋混凝土平台措施使其满足要求。

    5 当驳船稳定性不满足要求时，可通过往压载水舱注水调节或增设稳定浮箱等方式使其满足要求。

13.4.3 船舶在水中易晃动，常规的基于大地坐标建立的坐标体系已不再适用，需建立驳船甲板面独立的测量系统，进行管节制作时的测量精度控制。

14结构防水

14.1 一般规定

14.2 结构防水

14.3 接头、接缝防水

15耐久性

15.0.1 沉管法隧道应根据设计使用年限、环境类别和环境作用等级进行耐久性设计。

15.0.2 耐久性设计应包括下列内容：

    1 结构的设计使用年限、环境类别及其作用等级；

    2 有利于减轻环境作用的结构形式、布置和构造措施；

    3 混凝土结构材料的性能及耐久性指标；

    4 与结构耐久性有关的混凝土裂缝控制、主要施工控制及验收要求；

    5 管节结构预留预埋设施耐久性要求：

    6 严重腐蚀环境下的防腐蚀附加措施；

    7 结构运营期的维护、修理与检测要求。

15.0.3 环境类别和环境作用等级应按现行国家标准《混凝土结构耐久性设计规范》GB/T 50476的相关规定，根据结构的不同环境条件分别进行确定。

15.0.4 当沉管法隧道结构处于多种环境共同作用情况下，应对结构所处的不同环境作用分别进行确定，所采取的耐久性技术措施应同时满足每种环境作用的要求。

15.0.5 结构的耐久性设计应符合下列规定：

    1 主体结构和运营期不可更换的结构构件，按隧道结构设计使用年限进行耐久性设计；

    2 对运营期需更换且不影响使用的次要结构构件，宜按设计使用年限25年~50年进行耐久性设计；

    3 临时结构宜根据其使用性质和结构特点确定其使用年限。

15.0.6 对于一般环境下的沉管法隧道结构应符合下列规定：

    1 混凝土强度等级不应低于C35，最大水胶比不应大于0.5；

    2 结构迎水（土）面钢筋保护层厚度不应小于50mm；

    3 胶凝材料最小用量和最大用量应符合现行国家标准《混凝土结构耐久性设计规范》GB/T 50476的相关规定，并应满足选定的混凝土强度等级要求；

    4 混凝土材料的28d龄期氯离子扩散系数不应大于4.0×10^-12㎡/s（RCM法），氯离子扩散系数的测定方法应符合现行国家标准《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T 50082的相关规定，电通量不应大于2000C。

 

 

15.0.7 对于氯化物环境中的沉管法隧道钢筋混凝土结构及构件应符合下列规定：

    1 混凝土强度等级不应低于C45，混凝土材料的最大水胶比不应超过0.4；

    2 结构迎水（土）面钢筋保护层厚度不应小于55mm；

    3 胶凝材料最小用量和最大用量应符合现行国家标准《混凝土结构耐久性设计规范》GB/T 50476的规定，并应满足选定的混凝土强度等级要求；

    4 混凝土材料的28d龄期氯离子扩散系数不应大于3.5×10^-12㎡/s（RCM法），电通量不应大于1700C。

15.0.8 钢筋混凝土结构构件的裂缝控制等级及最大裂缝宽度限值应符合表15.0.8的规定。

表15.0.8 钢筋混凝土结构构件的裂缝控制等级及最大裂缝宽度限值

注：1 对于处于化学腐蚀环境下的结构构件，其裂缝控制要求应符合国家现行标准的有关规定：

    2 表中的最大裂缝宽度限值为用于验算荷载作用引起的最大裂缝宽度；

    3 迎水（土）面的最大裂缝宽度不应大于0.2mm。

15.0.9 沉管法隧道混凝土结构的耐久性设计应根据混凝土可能发生的碱-骨料反应采取相应的措施。混凝土中总碱含量不应大于3.0kg/m³，混凝土中的氯离子含量不应大于胶凝材料总量的0.1%。

15.0.10 氯化物环境作用等级为E、F的构件，宜在设计阶段提出运营期的定期检测和监测要求。

15.0.11 存在杂散电流腐蚀的沉管法隧道结构，应根据杂散电流腐蚀对耐久性影响进行防护设计。

15.0.12 管节接头钢端壳、钢底板、PC拉索套筒、钢剪力键、 GINA止水带和OMEGA止水带的压板及紧固件等，应采取涂刷耐腐蚀性涂层或金属喷涂、牺牲阳极等措施。

15.0.13 管节安装完成后，应对裸露的钢结构预留预埋件采取防腐蚀措施。

15.0.14 GINA止水带和OMEGA止水带应采用与主体结构相同的设计使用年限，使用前应进行热空气老化和压缩永久变形耐久性试验，并应满足现行国家标准《高分子防水材料 第2部分：止水带》GB 18173.2的相关规定。

条文说明

15.0.1 不同环境作用下混凝土耐久性问题十分复杂，设计人员可结合实际工程重要性、作用环境、实践经验以及施工条件等适当提高相关要求。应体现源头把关、过程控制以及后期管养的全过程设计理念。

15.0.4 混凝土结构所处的侵蚀性环境往往不是单一的，提高混凝土抵抗各种典型侵蚀环境作用所采取的技术措施也不相同，甚至有时可能是相互矛盾的。进行耐久性设计时应分别进行考虑，需满足各自单独作用下的耐久性要求。如当结构物处于硫酸盐腐蚀和冻融破坏环境时，进行混凝土配合比设计时应同时考虑采用抗硫酸盐硅酸盐水泥、掺加足量矿物掺合料和引气剂等技术措施。此外，不同类别环境叠加有可能会加重对混凝土的腐蚀，也有可能对混凝土的腐蚀没有影响。设计中遇到多重环境同时作用时，宜通过试验和专题论证。

15.0.5 本条所指的主体结构和运营期不可更换的结构构件主要指直接和间接承担永久荷载和可变荷载，在运营期间无法更换或更换会影响运营的结构构件，如管节的顶底板、侧墙、作为主要受力构件的中隔墙和隔板等。

    运营期可以更换的次要构件主要指在沉管法隧道内部的、位于次要部位且更换不影响使用功能和正常运营的结构构件，如只起隔断作用的隔墙、隔板。

    临时结构主要指设计中不考虑永久承载作用的基坑围护结构中的围护桩、端封墙等结构，可不考虑耐久性要求，仅满足施工期间的使用即可。
15.0.7 由于一般沉管法隧道结构较厚，且混凝土施工质量较好，同时临水表面有防水层保护，外侧氯化物环境中的氯离子很难到达结构内侧，而沉管法隧道混凝土构件接触土体的外侧一般无空气进人的可能，因此沉管法隧道外表面可按不低于Ⅲ-D、Ⅳ-D级的环境作用等级确定，隧道结构内表面可根据年平均湿度情况确定环境作用等级。

15.0.10 目前对于混凝土结构及构件的耐久性设计主要从控制混凝土水胶比和胶凝材料配比、提高混凝土密实性和减少水化热、控制初始裂缝等方面着手，然而仍存在许多不可控因素，如环境条件、施工工艺等；对钢结构耐久性方面，由于试验条件、试验方法、试验性质等因素导致研究结论差异性较大，尚未有比较成熟的定量关系；此外，大量接缝和接头也是耐久性设计的薄弱环节。因此在运营期，对于环境作用等级高或重要的沉管法隧道工程，需要设置检测或监测计划，对混凝土结构或钢结构的劣化或腐蚀的指标进行测试，检测内容可包括电通量、碳化深度、混凝土强度、裂缝和钢构件锈蚀情况等，还可以通过埋设各种元器件检测氯离子渗透情况、钢筋的锈蚀情况和钢结构的腐蚀情况，从而对后期是否采取保护或加强保护措施提供依据。

15.0.12 管节接头PC拉索在以往工程中主要采用可伸缩橡胶管、热缩管、热缩带以及连接法兰等组成。利用可伸缩橡胶管能适应接头钢绞线位移的特性，橡胶管将接头钢绞线的外露部分完全包裹，管腔内注入防锈油脂以防钢绞线锈蚀。随着防腐技术的不断发展，目前还出现了一种采用熔融结合环氧粉末涂料作为其防腐涂层的新技术。

    剪力键、钢端壳、压板和紧固件的防腐措施主要是采用环氧云铁或环氧富锌底漆与厚膜型环氧沥青面漆结合涂刷的方式。但一般环氧类涂层的防腐年限为15年左右，且现场涂装道数较多，无法保证施工质量，因此在使用上存在一定的局限性。近年来出现了一种采用电弧喷涂与喷涂型聚脲涂料相结合的方法进行防腐处理。这种涂层具有结合牢固、防腐长久有效、较长耐腐蚀寿命等特点。
15.0.14 止水带的耐久性试验应进行热空气老化试验和压缩永久变形试验，具体试验要求和方法应按《高分子防水材料 第2部分：止水带》GB 18173.2、《硫化橡胶或热塑性橡胶热空气加速老化和耐热试验》GB/T 3512的相关规定执行。

《沉管法隧道设计标准》GB/T 51318-2019

16抗震

16.1 一般规定

16.2 地震作用计算

16.3 地震验算

16.3.1 隧道结构的截面抗震验算，应符合下式要求：

    式中：

    γ_RE——承载力抗震调整系数，按表16.3.1采用； 

    S——结构构件内力组合的设计值；

     R——结构构件的承载力设计值。

表16.3.1 承载力抗震调整系数

    注：当仅计算竖向地震作用时，各类结构构件承载力抗震调整系数均应采用1.0。

16.3.2 隧道结构的抗震变形验算，应按下列规定进行：

    1 隧道结构在设防地震作用下的最大的弹性层间位移应符合下式要求：

    式中：

    △_ue——设防地震作用标准值产生的结构最大弹性层间位移，计算时可不扣除结构整体弯曲变形，钢筋混凝土结构构件的截面刚度可采用弹性刚度；

    【θ_e】——弹性层间位移角限值，对钢筋混凝土矩形管节结构，弹性层间位移角限值可取1/550；

     h——计算结构层净高。

    2 隧道结构在罕遇地震作用下的弹塑性层间位移应符合下式要求：

    式中：

    △_up——弹塑性层间位移；

    【θp】——弹塑性层间位移角限值，对钢筋混凝土矩形管节结构，弹塑性层间位移角限值可取1/250。

    3 管节接头、节段接头的防水材料应满足适应设防地震作用接头变形的水密性要求。

16.3.3 重点设防类隧道结构的抗震等级不应低于二级，标准设防类隧道结构的抗震等级不应低于三级。

16.3.4 隧道结构的抗震构造措施宜按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的相关规定执行。

16.3.5 地震作用效应和其他荷载效应的基本组合，应按下式计算：

    式中：

    S——结构构件内力组合的设计值，包括组合的弯矩、轴向力和剪力设计值等； 

    γ_G——重力荷载分项系数，一般情况应采用1.2，重力荷载效应对于构件承载能力有利时，不应大于1.0；

    γ_Eh、γ_Ev——分别为水平、竖向地震作用分项系数，按表16.3.5采用；

    S_GE——重力荷载代表值的效应；

    S_Ehk——水平地震作用标准值的效应；

    S_Evk——竖向地震作用标准值的效应。

表16.3.5 地震作用分项系数

16.3.6 计算地震作用时，重力荷载代表值应取永久荷载的标准值与各可变荷载的组合值之和，各可变荷载的组合值系数应符合表16.3.6的规定。

表16.3.6 各可变荷载的组合值系数

16.3.7 重点设防的沉管法隧道接头应设置限位装置。

16.3.8 重点设防的沉管法隧道应根据结构抗震要求计算的接头变形量进行GINA止水带、OMEGA止水带选型。

 

条文说明

16.3.2 1、2 参考现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011，混凝土矩形管节结构的弹性层间位移角限值、弹塑性层间位移角限值取用钢筋混凝土框架结构在不同抗震性能水准下的对应值。考虑到混凝土矩形管节结构的结构板一般较厚（板厚一般约占结构高度的13%），层间计算高度取结构层净高更合理。

    管节结构在罕遇地震作用下的弹塑性层间位移，可采用弹塑性时程分析法计算，也可按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011中的下列简化公式计算：

    式中：

    △_ue——罕遇地震作用下按弹性分析的层间位移：

    η_p——弹塑性层间位移增大系数，可根据计算结构层层间屈服强度系数ξ_y按表9采用；中间采用内插法取值。表9的数值是根据混凝土矩形管节结构的特点，取用2层~4层均匀框架结构的对应值；

    ξ_y——层间屈服强度系数，为按构件实际配筋和材料强度标准值计算的结构层受剪承载力和按罕遇地震作用标准值计算的结构层弹性地震剪力的比值。

表9 弹塑性层间位移增大系数η_p

    3 管节接头、节段接头防水材料的水密性宜通过试验确定。从已有工程设计经验来看，抗震计算需验算设防地震作用时管节接头、节段接头的变形值，并应考虑剪力键及其相互作用垫层的刚度影响，必要时可在接头处设置预应力拉索等限位措施。

16.3.7 沉管隧道一般采用竖向剪力键作为竖向限位装置，水平剪力键作为横向限位装置，PC拉索作为纵向限位装置，对重点设防的沉管隧道接头应设置限位装置。

 

 本标准用词说明

 引用标准名录