沉管隧道已广泛应用了大约100年。
现在全世界已经建设超过150条沉管隧道,其中约有100条是为公路或铁路计划而造,其它用途的沉管隧道包括供水隧道和电缆隧道。
每当需要穿越一条主要的水路时,沉管隧道就是一个非常好的解决方案。沉管隧道建成后,在运行上与其他隧道没有什么不同,然而,它的建造方式完全不同。
优点和感知问题
每当需要跨越水体时,应考虑采用沉管隧道。当然,对最终的跨越方式的选择取决于许多因素。下表列出了对沉管隧道有利的环境。
- 沉管隧道可以建在较浅处,可比暗挖隧道更短,路线更平。
- 沉管隧道的横截面高度灵活,这使它们特别适合于宽阔的高速公路和公路/铁路两用跨海(江)工程。
- 沉管隧道一般建于5米至30米水深处,虽然有方案假设水深为100米。水中悬浮隧道技术(见下一章)使得水深无关紧要。
- 大多数类型的地层条件都可以采用这种方法,包括软质冲积物。不适于暗挖的地况层件通常也不会构成什么问题。经证明,在地震区设计的沉管隧道完全可行。
- 沉管隧道通常在离最终沉埋位置很远的地方预制,这样就可以在极其拥挤、,附近没有适用土地的地方(如城市)进行沉管隧道的沉埋安装。
- 疏浚作业作为隧道施工方案的一部分,为河岸和海岸改造提供了机会。例如,它们通常与土地复垦计划有关。
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沉管隧道的截面不一定非要圆形的,它几乎可以采用任何形状,这使沉管隧道对宽阔的公路隧道以及公路/铁路两用隧道特别有吸引力。在现实中已有横截面示例如下所述。
- 沉管隧道可以安放在水道下方附近区域,与此相反,暗挖隧道通常要求有1倍洞径的水下覆盖层厚度。这使得沉管隧道可以更短和/或坡度更平——这对于所有的隧道而言都是一种优势,尤其是对于铁路。
- 沉管隧道可在暗挖隧道方案不可行或费用太昂贵的地层中施工,如大河口的软冲积河床构造。在地震活动明显的极软地层中,沉管隧道还可以对付地震力和地震运动。
- 暗挖隧道施工是一个持续的过程,暗挖作业的任何问题都可能会使整个项目延误。而沉管隧道有三项工序—疏浚、隧道管段建造和隧道安装,这三项工序可以同时进行,这样就大大降低了项目风险。部分由于这一原因,沉管隧道的建设时间一般会比相应的暗挖隧道更快。
由于需要进行海上作业,有时候新手们会感觉沉管隧道技术 “很难”。但实际上,该技术通常比暗挖隧道的风险小,施工可以得到更好的控制。虽然海上作业对很多人来说都很陌生,但它并非特别困难。感知问题包括:
- 近年来,疏浚技术有了很大的进步。现在,可以清除水下的各种物质而不会对水道环境产生不利影响。
- 航行干扰:在交通繁忙的航道,人们有时认为沉管隧道的施工是不切实际的,因为它会干扰航运。事实上,在一些特别繁忙的水道已经有成功建设此类隧道的案例,没有发生不当的问题。
- 人们常常认为,在水中建设的隧道和地下钻挖的隧道不一样,会增加泄漏水的可能性。事实上,沉管隧道几乎总是比暗挖隧道更干燥,因为沉管隧道的构件是在地面施工的。水下接头取决于强劲的橡胶密封件,而橡胶密封件目前已经在几十条隧道中经过证明是非常有效的。