标准规范下载简介
【书签版】GB 51318-2019-T：沉管法隧道设计标准.pdf9.1.3管节断面采用矩形断面空间利用率高，可减少工程造价；
9.1.3管节断面采用矩形断面空间利用率高，可减少工程造价； 国内目前已建的所有沉管隧道基本都采用的是矩形断面。在管节 浮运过程中，需满足管节浮态稳定及定倾高度要求，采用对称断 面有利于管节浮运作业。当由于隧道功能限制无法采用对称结构 时，应采取临时的调平措施，以满足管节浮运的需求。 9.1.4普通隧道工程，结构尺寸拟定时主要考虑满足结构受力 和变形要求，但是对沉管隧道而言，确定结构尺寸时还要兼顾隧 道浮运和沉放的施工工况需求，避免浮运时于过高或过低，需 要通过开展浮力设计以找到最佳平衡点。 9.1.5不同的浮运、沉放方案，有不同的晒装设施要求，沉管
9.1.5不同的浮运、沉放方案，有不同的装设施要求，沉管 遂道设计时应开展相关的施工工艺设计JC／T 2456-2018 预制混凝土箱涵，根据工艺设计初步确定 相应的装设计。
9.1.5不同的浮运、沉放方案，有不同的晒装设施要求，沉管
9.2结构形式和构造要求
9.2.1自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。
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 生较好，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。
9.3.1沉管法隧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管节接头部面 钢端壳；2一GINA止水带；3一钢端壳面板；4一锚筋 5一加强筋；6一OMEGA止水带；7一OMEGA止水带
紧固装置：8一管节外侧：9一管节内侧
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 水平向剪力键；2一中埋式注浆止水带； 3OMEGA止水带
9.3.7PC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
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。
9.4.1～9.4.3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、管节顶板装件预理埋件、管节底板支 掌系统预理件、管节端头端封墙预理件、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、PC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
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
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 700mmX700mm的方孔
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。
4.9钢端壳节点示意如图4所
9.4.14管外垂直千斤顶设置预埋钢板主要是防止底板混
9.4.16设计时，底钢板按不参与结构底板受力考虑。国
式验研究分析表明，水环境下的钢板腐蚀速率是随着时间而逐 咸缓（表2)，一般10年后其腐蚀基本稳定不再发展。
一钢端壳H形钢梁及注浆（排气）孔：2一GINA正水带莲接孔及连接套筒 3一钢端壳加劲肋；4一钢端壳面板；5一钢端壳横隔板；6一钢封门面板预 理件：7一端封门立柱预埋件：8一钢封门面板：9一端封门支承立柱
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~ 1mm，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。 9.4.171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. 1 一般规定
10.1.1管节浮运方式主要有绞拖、拖轮拖带以及驳船浮运等， 长距离浮运或者浮运航道、水文条件复杂时，应进行管节拖航阻 力试验研究，以确定浮运方式、路线、速度以及安全措施等重要 指标。沉放方式主要有起重船吊沉法、双驳船骑吊法以及专用沉 放船法等，其中双驳船骑吊法和专用沉放船法沉放时稳定性较 好，当水文条件较复杂或者采用其他非常规沉放方法时，应进行 管节沉放试验研究。
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：
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；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
10.3.3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 10.3.4稳定压载是指管节锁定回填及覆盖回填过程中的压载。 10.3.5管节下沉时应分级下沉，每级间宜暂停一定时间以使管 节保持稳定。 10.3.6对后填法隧道而言，沉放对接完成后指基础垫层处理完 成后。目前国内除港珠澳大桥海底隧道基础垫层采用先铺法外， 绝大部分沉管隧道基础垫层均采用后填法，根据工程经验，采用 后填法的沉管隧道相邻管节竖向相对偏差可控制在20mm，高程 偏差在土25mm。对于采用先铺法的沉管隧道，可根据实际情况 确定合适允许偏差
11管节基槽、基础垫层和回填
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》GB50007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。
我国大陆部分已建沉管法隧道基码
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，
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.用粑吸式挖泥船施工时，端坡的坡比可适当放缓
表5各类控泥船计算超深值
11.2.7对于天部分岩浆岩、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
11.3.2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 日液化，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。
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
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
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。
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
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。
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。
13.1.1从管节预制的场地不同可以把干坞分为固定干坞和移动 干坞两类，固定干坞在陆地上进行管节预制，移动干坞在驳船上 并行管节预制。工厂化干坞是21世纪新近发展起来的一种干坞 方法，国内仅有港珠澳大桥海底隧道一个项目采用，虽然也在陆 地预制管节，但是它的设计理念、设计方法与常规的固定于坞有 了本质区别。因此，本标准编制时沿用了国内自前习惯的分类方 法，把工厂化干坞作为单独的一种干类型，不作为常规的固定 干坞考虑。
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 设、吊车及混凝土浇筑台车作业空间的需求，管节端头与基 距离及管节间距离主要考虑GINA止水带安放、设备运输空 等因素，一般不宜小于12m。
中若水位下降过快会影响边坡稳定性，甚至发生滑坡。既有 中，固定十的水位下降速度一般控制在0.5m/d左右时对边 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 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》GB50286相 关规定，给出三级提防标准最小宽度，实际应根据具体堤防等级 确定。
13.2.7根据现行国家标准《堤防工程设计规范》GB50286
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 保既有大堤与王坞三面形成的救援道路体系通顺
工厂化于坞各区应符合下列规定（图5）
图5工厂化于坞案例示意
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晒装、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 用总体设计规范》JTJ305。为便于多次开启，深坞门可采用 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
13.4.11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 享度一般为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
1.1沉管法隧道与常规地下工程防水设计类似，结构防水应 盾“混凝土结构自防水为根本，辅以结构外防水层，以接头、 肇防水为重点，多道设防，综合治理”的设计原则。
14.2.11管节底板采用钢板作为外防水层时，钢板既可以作 为混凝土浇筑的模板，又可以作为底板的外包防水层。带肋的 PVC塑料板虽然在国内无工程实例，但在国外的应用案例较多， 因PVC防水板为有机材料，不受河流、海洋中的腐蚀性介质影 响，在理论上保证了防水层的耐久性，故将其列入条文中。 2管节在拖运与沉放过程中，钢缆作为必要的施工用具极 有可能与管节的顶板、顶板与侧墙转角处发生摩擦，较大的摩擦 力会导致防水层受损，因此应设置保护层 14.2.2管节为节段式结构形式时，由于受工艺特点限制，难以 设置底板防水层，同时，采用工厂化施作工艺后管节混凝土的质 量较好，能够满足结构自防水的要求，根据国内外施工经验可不
设置底板防水层，同时，采用工厂化施作工艺后管节混凝土的质 量较好，能够满足结构自防水的要求，根据国内外施工经验可不 设置全包外防水层。
14.3接头、接缝防水
14.3.21管节混凝土施工完毕后，由于温差、混凝土十缩会 引起管节长度变化，基础沉降、地震作用会引起管节接头的张 合，GINA止水带长期作用下会产生应力松弛，以及管节端面本 身存在平整度差异等多方面原因，共同作用作为确定GINA止 水带的断面构造形式、断面尺寸、压力与压缩变形特性的依据。
14.3.31OMEGA止水带主要承受隧道长期运营所产生的轴 句、垂直、横向位移量，应满足三向位移变化时的水密功效，作 为确定OMEGA止水带的断面尺寸、形式、适应变形能力的重 要依据。 考虑地震产生的位移量时，由于GINA正止水带不能承受剪 切力，当垂直、横向位移达到一定值后（位移量较少），柔性接 头就会发生“刚化”现象，即垂直及水平剪切键就起受力作用 因此对垂直、横向位移量不作校核计算。 14.3.44为了保证OMEGA止水带的防水安全，检漏水压与 该接头处的水深相比，应有一定的安全系数，但是过高的检漏水 压对OMEGA正水带的密封功效会有所伤害。国内一般以管节 接头侧墙中心水头高度乘以系数1.5，或以管节接头底板迎水面 所处水头高度乘以系数1.2的计算值作为检漏水压值，而国外 般取管节接头底板迎水面水头高度加5m的水压值作为检漏水压 直，上述各种水压值的取法都是较恰当的。建议取管节接头底板 迎水面水头高度加5m的检漏水压值更加直观
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
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》GB18173.2、《硫化橡胶或热塑性橡胶热空气 加速老化和耐热试验》GB/T3512的相关规定执行
16. 1 一般规定
16.1.1本条主要参照现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011制定。 本节中罕遇地震与现行国家标准《中国地震动参数区划图》 GB18306一致，即为相应于50年超越概率为2%的地震动。 16.1.2沉管法管节结构的抗震设防自标参考了现行国家标准 《城市轨道交通结构抗震设计规范》GB50909，与一般建筑结构 相比较，管节结构的抗震设防目标要求提高了。主要原因是管节 结构多位于河床、海床面以下，一旦损坏通常很难修复，如果产 生严重破损会导致河（海）水甚至泥沙涌入，从而系统失效；而 且地下结构的地震反应弱于地面结构，适当提高抗震设防水准的 性能要求一般不会导致造价大幅增加。 16.1.3考虑到沉管管节结构一且损坏通常很难修复，本条规定 需抗震设防的管节结构的抗震设防类别不应低于标准设防类。同 时，参照现行国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223，处于交通枢纽的沉管法隧道应划为重点设防类
16.2.11两个水平向地震作用分别计算时，设计基本地震加 速度输入采用相同的数值。 3反应位移法采用荷载结构模型，是以场地土层地震动相 对位移为主要因素确定地震作用，对地下结构物进行计算的方 法。反应加速度法采用地层结构模型，是用场地土层地震动加速 度确定地震作用，施加于地下结构及周围土体，对地下结构物进 行计算的方法。
16.2.2结构抗震设计的地震动参数，应根据批复的工程场地地
震安全性评价报告或经专门研究审定的文件确定。工程场地地震 安全性评价报告宜根据设计要求提供各土层对应的剪切波速、动 力非线性关系曲线、场地反应谱、不同超越概率水准下的地震波 时程曲线等有关的动力参数
16.3.21、2参考现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011DB31T 329.4-2019 重点单位重要部位安全技术防范系统要求 第4部分：公共供水.pdf，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 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 GB50011中的下列简化公式计算：
Aup = n,Au.
武中：△ue 罕遇地震作用下按弹性分析的层间位移； 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： 5一层间屈服强度系数，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n.
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 度影响GB／T50731-2019 建材工程术语标准，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。
统一书号：15112·33383