沉管隧道技术的应用与现状分析

程世龙

（广州打捞局，广东 广州 510260）

经济建设离不开建筑建设，建筑建设在民生改善以及基础设施健全等诸多方面发挥着重要的作用，而修建水下建筑物时，建筑建设的环境发生了巨大的变化，传统的陆地施工方式难以实现现代发展要求，因此，水下建筑建设的施工技术与发展对于经济建设的意义非凡。水下隧道是能源传送和交通完善的重要方式，在建设水下隧道时采用的方案有很多，可以借助船舶的搭载能力，将所需要的管道段安置在船舶上，通过船舶的行驶，将管道段运输到指定的位置，进行固定、连接，从而实现水下管道的修建。而本文主要介绍的就是这种施工方案，即沉管隧道技术，运用这种技术实现的水下管道就被称为沉管隧道。在过去，由于技术不成熟，采用的多为钢壳管段，随着技术的进步以及施工工具的改善，以往的钢壳管段被取代，钢筋混凝土管段应运而生，在我国的水下隧道修建过程中发挥着巨大的作用。

1 关于沉管隧道的发展历程的介绍

1.1 沉管隧道的发展历程

早在17世纪初，沉管隧道的概念已经被提出，研究人员最早在英国首都进行了施工试验，新技术的应用使人们眼前一亮，但这次试验也略有遗憾，研究人员所建设的水下管道的防水能力较低，实验结果也证实了当时技术存在较明显的缺陷。水下隧道的防水问题一直被研究者进行研究讨论，在很长时间内并没有出现成功的水下隧道案例。19世纪末，美国的波士顿市的沉管隧道建设成为第一例成功案例。20世纪初，美国的底特律市运用沉管隧道技术在水底建设了水下铁路，这些案例的成功映射了沉管隧道技术的可行性，也告示着沉管隧道的诞生。而钢筋混凝土管段在这一阶段并没有出现，20世纪40年代才出现了钢筋混凝土管段的应用案例。位于荷兰的港口城市，鹿特丹的隧道建设应用了钢筋混凝土管段，管段并不是圆形，而为矩形，这也是世界上第一个钢筋混凝土管段应用的案例。这时的沉管隧道建设只分布在少数国家，直到水力压接法技术的出现，才大大节约了建设成本，减小了建设难度，更多的国家开始关注沉管隧道技术并在本国开展沉管隧道技术的应用。我国上海市也开展了沉管隧道的建设，根据研究发现，日本的水下隧道建设发展较快，已经和美国、荷兰成为世界沉管隧道建设数量最多的国家，沉管隧道的身影开始遍布全世界，沉管隧道的数量也在逐步扩大。

1.2 沉管隧道技术的发展

沉管技术的发展离不开各个国家对现有技术拓展应用的，许多国家在运用沉管隧道技术的同时融入了新的技术，根据实际的工程需求，对沉管隧道技术进一步改进，使得沉管隧道技术在发展过程中能够得到很大的完善。这些方法的研究与融入，使得沉管隧道技术的应用意义越发明显。英国的相关实验的开展，美国成功案例的出现，荷兰对技术的拓新，日本增强了沉管隧道对地震的防御能力以及各个国家不同规格沉管隧道的建设等，这些工作的开展，使得沉管隧道技术更具生命力。从钢壳管节到钢筋混凝土管节，再到钢壳混凝土管节的研制，研究人员付出了极大的努力。2019年12月，奥港澳大湾区深重通道的隧道工程中浇筑了第一个钢壳沉管，并且攻克了沉管纵移的技术难题，标志着钢壳沉管混凝土可以进入流水线生产，为世界上首例双向八车道海底沉管隧道的安装打造了非常坚实的基础。

1.3 悬浮隧道

悬浮隧道成为沉管隧道新的发展阶段，吸引了许多国家的目光和各个国家研究人员的持续关注，当前的悬浮隧道还处在概念阶段，还需要大量的研究与实验，世界上还不存在悬浮隧道的案例。

2 沉管隧道关键技术

2.1 关于浚挖与地基处理问题的讨论

浚挖基槽前的准备工作是不可或缺的，应该变到高度重视。要提前了解施工地区的地理因素重点考虑水源的流速以及河床状况，对基槽类型进行判断，根据实际的施工环境和对基槽的研究，合理选用浚挖方式，在建设过程中也要考虑技术应用成本，避免资金浪费现象的出现，在浚挖过程中会产生泥沙的淤积，如果这些泥沙不能得到很好的处理，将会在很大程度上影响基槽浚挖的施工质量，这显然不是施工期盼的，因此，要重视基槽泥沙的清理工作，采用必要的措施，从而使基槽的整体性质能够保持一致。

2.2 关于管段预制以及浮运技术的介绍

在选取管道预制方式过程中，应该对施工环境的诸多因素进行考虑、研究。合理规划隧道的长度以及管段尺寸的选取，要充分考虑施工质量问题，控制隧道预制的温度，同时，管段也可能出现裂缝问题，要重点检查，避免施工质量问题的出现，从而延长轨道的使用寿命。

2.3 关于接头设计和管段防水问题的探究

在铺设沉管隧道时，管段接口连接是重要的施工环节，也是工程建设的重点问题，按接头的软硬程度，可以将接头分为柔性与刚性两种类型的管道接口，在实施接头设计过程中，要重点考虑接口硬度的制定，同时还要兼顾管段的防水能力，为了实现更好的连接，要使接头保持一定的形变能力，这些都是接头设计重点考虑的问题。管段防水问题的探究对于隧道的建设至关重要，要确保管段的裂缝符合建设要求，根据管段的位置，合理选用适宜的防水方式，调整合适的材料混合比，使混凝土管段符合建筑要求。

3 沉管技术在我国的实际应用情况

3.1 我国沉管技术的发展

事实上，沉管隧道技术在我国发展时间较短，但在我国建设者与研究人员的共同努力下，积极推动了沉管隧道的大规模建设，上海作为技术的高拢地，是我国沉管隧道技术研究的前锋，在60年代开展了相关的研究，随后又将研究成果落地，20世纪70年代中旬，我国的广州也开展了相关研究，我国的维多利亚港区就有沉管隧道技术的应用成果，台湾省也开展了沉管隧道技术的应用。

3.2 对于我国典型沉管隧道工程案例的介绍

作为重要的沿海城市，广州在我国经济建设意义不言而喻，广州境遇内的珠江隧道意义非凡，这是我国大陆历史上第一例运用沉管轨道技术建设的大型水下隧道，此前我国的沉管隧道技术应用规模并不可观，这也为我国后续的沉管隧道建设进行了铺垫。在建设我国大陆的第二个沉管隧道时，面临建设难题，宁波建设地段的土质松软，这就使得地基的硬度并不高，在研究人员与施工团队的努力下，采取了适宜的解决方案，成功建设了甬江的沉管隧道，宁波常洪隧道也是典型的软地基施工建设案例，这些隧道的成功建设，为我国后续应用积累了宝贵的经验，推动了我国沉管隧道技术的发展，形成了科学规范的软地基施工方案，上海沉管隧道建设更具规模，所面对的问题更多，为我国的建设者带来了许多技术难题，相关研究工作的完成，以及各项难题的攻关，帮助上海成为我国沉管隧道建设规模最大的城市之一。

4 沉管隧道具有长久的发展空间

根据现有的发展状况，可以了解到地下为未来的开发方向，随着长期久的发展，世界的开发空间逐步缩小，在日益严重的土地应用问题的影响下，现阶段的建筑高度逐提高，从高开发已经成为许多地区的开发方案，在更多的高层建筑建设后，地下就成为世界的主要开发区域。沉管隧道的优势明显，已经受到了诸多国家的高度重视。根据我国的实际发展状况而言，我国具有悠久的运河开凿历史，航运已经发展成为我国重要的运输方式，我国的内河航运高速发展，许多城市成为世界著名的内河港口，长江、黄河等流域分布着许多城市，因此，我国的沉管隧道应用空间巨大，事实上，我国已经开始修建许多跨流域工程建设，我国的广西、辽宁、山东等地都有沉管隧道建设规划。未来，沉管隧道将会为民众的生产生活贡献更大的力量。

5 结语

沉管隧道之所以能够得到各个国家的认同，以及获取长时间的发展，离不开沉管隧道的优势以及建设的意义，随着长时间的发展，沉管隧道已经具备很强的防水能力，在面对自然灾害等问题时也具有很强的抵抗能力，同时还能较为容易地规划管段的尺寸并能够很好地实现规划内容，沉管隧道在建设后能够高效地运作，对航运的实际影响较小。而在长时间的技术应用过程中，沉管隧道技术存在的许多问题得到了良好的改观，在许许多多的研究者的共同努力下，沉管隧道技术日益完善，应用规模逐步扩大。我国也高度重视沉管隧道的建设，经过我国的建设者的学习与努力，已经自主建设了许多隧道，相信，未来，我国将开展更大规模的沉管隧道建设。