从投标设计到沉管隧道施工的工程发展斯德哥尔摩工程的 .docx

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1、精品名师归纳总结从投标设计到沉管隧道施工的工程进展-斯德哥尔摩 Citybanan 工程的 S.derstr.ms隧道 .摘要： Soderstromstunneln 是巴南城工程的一部分，巴南城位于瑞典的斯德哥尔摩。该工程由一个长约6 千 M 的双线隧道和两个新的下车站组成，这条隧道运行在斯德哥尔摩市中心的 下 。 沉 管 隧 道 Soderstromstunneln约 440M长 ， 位 于 Riddarifjarden的 东 部 ， 连 接Riddarholmen 和 Sodermalm。承标设计阶段包括对业主招标设计的全面改革。将浇铸在干物中的混凝土管节改为浇铸在移动干坞中的具有钢外壳

2、的复合管节。合同签署后，由于施工的点和运输线路的变 更，该工程经受了好几个进展阶段。在这一时期，主结构系统也从一般的钢筋混凝土改为纵向后张方案。施工时，更换长排设计是为了进一步优化浮动条件下复杂的建设次序。 关键词 沉管隧道，钢 -混复合材料，设计 -制造工程，工程进展1. 简介Soderstromstunneln是 巴 南 城 工 程 的 一 部分，巴南城位于瑞典的斯德哥尔摩。该工程由一个长约 6 千 M 的双线隧道和两个新的下车站组成，这条隧道运行在斯德哥尔摩市中心的下。这条新线建成后，斯德哥尔摩市中心的铁路运力将提高一倍。图1为 该 工 程 的 概 观 。 Soderstromstunn

3、eln约440M 长，位于Riddarifjarden的东部，连接 Riddarholmen 和 Sodermalm。隧 道 的 设 计 和 制 造 合 同 是 与 Zublin Scandinavia AB 和 E.Pihl&Son A.S. 合资公司签 订 的 ， 两 位 主 要 的 设 计 师 分 别 是Ed.ZublinAG、COWI 沉管隧道和结合处）。图 1. 巴南城工程概览该 合 同 价 值 13.3 亿 瑞 典 克 郎 , 从 160 亿 克 朗 的 巴 南 城 工 程 预 算 中 扣 除 。Soderstromstunneln 由两条短的硬岩隧道组成，这两条隧道的两头都有盖挖

4、隧道，中间有一个结合部和 300M 长的沉管隧道。在 Sodermalm 的南侧，一个增加的 200M 长的隧道通道将被建成岩石隧道。由于掩盖在基岩上的土质较松软，沉管隧道的组成部分将由 4 组桩群支撑，并且有一部分桩群固定于在现在的海床上。桩群之间的标准距离是 55M ，将沉管隧道建成为一个水下桥梁。图 2 为纵向提高正面图。进入现场的要求特别严格，由于邻近的水深要掌握在6.5M以 内 ， 而 且 工 的 位 于 斯 德 哥 尔 摩 的 中 心 的 带 ， 北 边 就 是 具 有 历 史 意 义 的Riddarholmen ，那里禁止重型施工车辆通行。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师

5、归纳总结图 2.纵向提高正面图，完工图从北至南）2. 业主设计图2.1 总体图 3. 纵向提高正面图 业主说明性设计）设计规格包括一系列需要满意的详细要求，例如：不锈钢薄膜，严格的缝隙宽度标准。为能够有更多可挑选方案，合同文件是对外开放的。在招标和谈判期间，在业主的要求下，进行了数个成本缩减调整。接下来将争论最重要的部分。2.2 结构体系隧道的结构体系是锚固在南部岩石上的一个连续横梁。隧道的北端是可移动的，活动缝位于结合部内部。活动致密接头由两个一样的欧M 伽封闭，内部的封闭可以在干燥环境下进行检查，只需经由一个围绕隧道的坑道。外部的封闭可以经由坑道查看，但这种情形下必需有潜水员的帮忙，因此外

6、部坑道是永久浸水的。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 4.隧道横切面示意图 钢桩芯桩群和 4 干坞的混凝土板堆。为了削减纵向移动产生的内部压力，结合部外的全部支撑都装备了聚乙烯滑动层。由于纵向滑动力较小，因此最南端的支撑没有这一装备。图 3 为纵向提高侧面图。依据业主的设计图，隧道建议建成墙体和底板带有 3mm 不锈钢薄膜的传统混凝土隧道。顶板上有沥青薄膜，起爱护作用。结构系统指明不包括钢薄膜。进而，举荐建造一个压载物轨道系统，使得轨道系统总高度达到 0.91m。参见图 4。2.3 施工次序业主设计图所示的施工次序包括校正干坞。建议第一将隧道北端浇筑到干坞内。使该部分浮起，然

7、后放置在终点。重建干坞的后墙和北边围绕该部格外部的建设深坑。接着重建南部，过程与北部类似。此时便能够浇筑南北两端的结合处，最终中部就能直接浇筑到这两部分已经确定了位置的末端上。参见图 2 和图 3.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 5. 建造次序 1、2业主说明性设计图）图 6. 建造次序 5、6业主说明性设计图）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2.4 干坞图 7. 干坞的横切面示意图 业主说明性设计图）在业主设计图中，施工过程的中期是干坞.框架设计包括一个完全对准的浮桥和一个大的浮动工作平台，该平台是为重型起重机之类的东西而设的。干坞的施工建议是，使用钢板桩

8、墙施工，水下底板用桩支撑建造。上部是由一个大桁架支撑的。干坞宽约25M ，长约 100M 。如图 7 所示，干坞部分的临时干坞施工包括大量的桩，水下混凝土和结构钢，这些都是不能永久性重复利用的。对于隧道施工的可挑选方案的查找存在很大的争议。3. 招标阶段的工程进展3.1 浮动钢盒从钢材集散场到斯德哥尔摩的浮动运输可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 8 1 号隧道元件的钢壳，已完成第一步浇筑依据业主设计图，需要转变的的最重要部分是临时建造干坞。举荐方案中，要将20M 深的建设深坑打开和关闭数次，仍要把建造干坞中100M长的垫板堆起来，这两项工作都 花费庞大，而且耗时很长。承包商和

9、顾问在查找一个削减开放次数和临时建造的方案。业主特殊要求外墙要有一个3 毫 M 的不锈钢外壳 或者与之类似的东西）和底板。这个想法是为了运用钢材建造浮动框架，这就使建造干坞过剩了。该方案要求有一个比最初的3mm 不锈钢壳更厚的壳。经过投标阶段的争论，打算将3mm厚的不锈钢换成 10mm 厚的碳钢。这 10mm 全部用于临时阶段，其中的5mm 用于一侧的腐蚀裕度。剩下的 5mm 钢材，可以在征得业主同意后运用到永久结构中，详情参见3.2.为了加强薄钢板，纵向扁球铁的焊接间隔为1 ， 0M ，堞型梁就是横向焊接，间距为1，5M 。保持整体稳固性的一个间距6M 的支撑系统，包括两个大型纵向H 型横梁

10、。压力的传导是从堞型梁经过墙顶的纵梁究竟板的支撑线。这种钢材是为临时荷载状况设计的，它能承担的压力包括装卸货，海上运输，停靠，以及混凝土浇筑。其主要荷载是隧道管节逐步下沉中产生的水压。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 9. 隧道元件的剪力接合器在拐角处的细节图3.2 钢-混复合材料依据相关规格，钢筋混凝土的缝隙宽度标准应掌握在0.1mm 内。这项规定的实施需要有一个很高的配筋率。对此与业主达成了共识：出于对结构的考 量，答应使用厚度为5mm 的钢壳。这就为外部钢材用于临时和永久阶段制造了可能。壳与混凝土段之间的剪切通过安全螺栓传递。参见图9.螺栓是用来减轻这两者之间的滑动，其

11、使用率仅为设计值上限的55%。这是依据 BS5400 第 5 部分得出的结论。5 毫 M 的钢壳 超过使用期限时显现腐蚀仍旧保留）是作为每1M 平板上 5000 平方毫M 的外部强化物而使用的，相当于一层.25 钢筋。在裂隙宽度的运算中，出于对混凝土张力的考量而使用了外部强化物，裂隙长度的运算只将预埋钢筋纳入了考虑。图 10. 隧道横切面 完工图）3.3 横切面在投标阶段和最终设计时，各方关注的一个焦点是如何缩小隧道的外部容积，从而减可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结轻其重量。但由于爆破任务过于艰难，所以无论是隧道内部仍是外部，任何大规模的缩减都是不现实的。然而，对隧道内部宽度和

12、重量的优化就实现了这一可能。用平板轨道系统取代碎石轨道系统可以最大限度的削减横切面的体积。其总高度将由0.91m 削减至 0.50m。参见图 10. 这一方法有效削减了最坏情形下的重量，因此也极大的节约了隧道元件和桩基础的数量。此隧道是建筑在桩支撑之间，就像一个的下桥梁一样，与传统沉管隧道相比较，当前的的基建造原就使隧道对高效固定负载反应特别灵敏。3.4 建造次序图 11.即将安装的隧道元件斯德哥尔摩中部的临时干坞由三个浮动钢壳组成的浮动铸件替换，这一转变使重排建造次序和调整隧道长度变为可能。为了削减隧道北端的建筑深坑，打算尽可能的延长隧道长度。实现这一构想需要许多步骤，最终的方案是将隧道总长

13、度延长19.2m。沉管隧道组成部分总长度为 300m。隧道划分为 3 段，其中两段长度为1075m，另外一段为 85m。之所以要将整条隧道分为几段稍短的部分，是由于隧道的南端略有弧度，进而将增大隧道的宽度。对于交通运输来说，宽度至关重要，关于这一点，本章稍后仍有阐述。能够将隧道的其中一个部分钢外壳移出易受滋扰的斯德哥尔摩中部城区，要归功于对钢部分的引进。最终打算在Estonia 的 Talliinn 的一个船坞制造钢外壳。图12 为即将安装的第一部分。为缩减在斯德哥尔摩城市中部的工作量，大约50%的混凝土将在城外浇筑。为此找到了一个合适的场位置于Malaren 湖，接近 Sodertalje。

14、此处有自己的港口设备，可作为永久的混凝土拌和厂使用。隧道外混凝土的拌和量是由运输船吃水深度打算的。在招标阶段的初期，最开头的想法是准备直接将隧道元件拖到斯德哥尔摩，后来改为用经由 Baltic 海的平底货船装运。由于隧道施工的点不在斯德哥尔摩，而Soderstrom 隧道位于斯德哥尔摩的Malaren 湖的 Slussen水闸）邻近，因此实现这个方案的主要困难就是Sodertajie 水闸是通往施工的点的必经之路，而它又过于狭窄，难以容纳隧道元件。招标阶段给出的决方案是，在通过水闸之前，将隧道元件卸载下来并借助压载箱使其翻转，隧道元件就竖起来了，底板与的面垂直。穿过码头之后，再将其翻转到原先的

15、位置即可。该方可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 12. 隧道元件正在通过码头当混凝土浇筑到总量的50% 时，隧道元件就会被运往施工的点进行剩余的混凝土浇筑，至此，隧道元件完成了埋入前的全部工序。为确保沉埋工作的连续性，三部分隧道元件必需在沉埋工作开头前就终止全部工序。与此同时，岸边的两部分也要完工。案经过调整，其后用来解决钢外壳的运输，即用支架将钢外壳架到货船顶部，这样它就高出了码头的铁路线。这都是经过相关专家证明了的，该方案为体积大于水闸的货品能够顺当通过制造了可能。图 13.沉管连接图为防止频繁开合通往南北岸建筑深坑的墙体，应用了沉管隧道的一个典型系统。南岸的隧道元件和挖

16、埋隧道都安装了隔板、GINA垫圈和 或） GINA构架。 GINA构架安装在隧道横切面的外部，因此从内部焊接钢外壳之后。接合处的横切面就完成了全层加筋混凝土部分的建造。一个完整的隧道就此建成。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 14. 沉埋次序， 2 号元件沉埋并与 3 号相连接最终的接合处理应用了特殊方案。依据惯例，全部的隧道元件完成沉埋之后，潜水员会在元件之间预留的1.5-2.5M 距离中放置结桥，同时元件之间仍要安装一些支架，用于抗击接合处排水之后受到的水压。为防止由潜水员完成全部工作，打算采纳一种新的方案由结合部 充当最终的接合处。图 15. 结合处和 1 号元件的临时

17、位置与最终位置沉埋工作是从3 号元件开头，连接南岸的短挖填隧道。结合部已经在干燥条件下建于北端的建筑深坑内。这个建筑深坑已被水埋没，前端的围堰也被拆除。1 号元件沉埋在结合部内部，与最终位置相比向北偏了大约3M ，为 2 号元件的沉埋留下了足够的空间。2 号元件沉埋后与3 号元件相连接。参见图14。1 号元件向南移与2 号元件相连接，参见图可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结15。外层与结合部之间的间隙是临时封闭的，并且结合部里的水可以排空。隧道的最终一部分浇筑在结合部中的原先的位置上，永久密封起来。临时密封的压力移除，外部观看坑道就被水掩盖了。4. 合同签订后的工程进展4.1 纵

18、向后拉张力在设计的第一阶段，纵向设计是在采纳低碳钢的基础上进行的。然而由于隧道内张力太大，裂隙宽度又必需严格符合0.1mm 的标准，这就要求一个很高的配筋率以达到这个标准。向下斜坡和桩的压力，以及由于温度，潜变和收缩引起的摩擦力，导致了隧道内高强度张力的产生。基于此，永久后张拉的方案更加经济。温度荷载造成了工作隧洞内显现下层外部“冷”角，这是后张拉系统设计面临的主要挑战。工作隧洞内的温度通常低于主隧道4，此外，隧道内仍存在从上到下的一个全球性温度梯度。最终设计是采纳后张拉法，压力差不多统一分散在外墙和平板上，除了工作隧洞内未曾安装电缆的外墙下层，这是由于瑞典混凝土规范中对后张拉电缆的压缩有严格

19、要求。图 16. 后张拉电缆的典型位置后张拉系统是由贯穿脉外巷道的隧道南端和结合部里的隧道北端的电缆组成。脉外巷道里的混凝土衬砌是用特殊石锚钉回到岩石里的。为削减摩擦损耗，60%: 挑选让业主将巴南城隧道工程签为设计建造合同是正确的打算。最终的设计方案很大程度上向客户说明性设计靠拢，最终的解决方案也都经过技术优化，更加的敏捷， 后者要归功于中城区在施工期间受影响较少。2）：在整个进程中，浮动系统的浇筑对工程调查的要求特别高，这是为了降低不同浇筑阶段对隧道外形的监视。在有波浪的环境中，对隧道的冲级灵敏度和受重位置测定，测定方法要难易结合，交替使用。传统的水准测量结合先进的3D 激光扫描，对于测量隧道元件的外形是特别有效的方法。这套测量系统仍有待进展，其类似于某种自动测量系统，并将在 3 号隧道元件上得以应用。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 18.2 号元件的浊点 3D 扫描图可编辑资料 - - - 欢迎下载