沉管隧道技術的應用與現狀分析

程世龍

（廣州打撈局，廣東 廣州 510260）

經濟建設離不開建筑建設，建筑建設在民生改善以及基礎設施健全等諸多方面發揮著重要的作用，而修建水下建筑物時，建筑建設的環境發生了巨大的變化，傳統的陸地施工方式難以實現現代發展要求，因此，水下建筑建設的施工技術與發展對于經濟建設的意義非凡。水下隧道是能源傳送和交通完善的重要方式，在建設水下隧道時采用的方案有很多，可以借助船舶的搭載能力，將所需要的管道段安置在船舶上，通過船舶的行駛，將管道段運輸到指定的位置，進行固定、連接，從而實現水下管道的修建。而本文主要介紹的就是這種施工方案，即沉管隧道技術，運用這種技術實現的水下管道就被稱為沉管隧道。在過去，由于技術不成熟，采用的多為鋼殼管段，隨著技術的進步以及施工工具的改善，以往的鋼殼管段被取代，鋼筋混凝土管段應運而生，在我國的水下隧道修建過程中發揮著巨大的作用。

1 關于沉管隧道的發展歷程的介紹

1.1 沉管隧道的發展歷程

早在17世紀初，沉管隧道的概念已經被提出，研究人員最早在英國首都進行了施工試驗，新技術的應用使人們眼前一亮，但這次試驗也略有遺憾，研究人員所建設的水下管道的防水能力較低，實驗結果也證實了當時技術存在較明顯的缺陷。水下隧道的防水問題一直被研究者進行研究討論，在很長時間內并沒有出現成功的水下隧道案例。19世紀末，美國的波士頓市的沉管隧道建設成為第一例成功案例。20世紀初，美國的底特律市運用沉管隧道技術在水底建設了水下鐵路，這些案例的成功映射了沉管隧道技術的可行性，也告示著沉管隧道的誕生。而鋼筋混凝土管段在這一階段并沒有出現，20世紀40年代才出現了鋼筋混凝土管段的應用案例。位于荷蘭的港口城市，鹿特丹的隧道建設應用了鋼筋混凝土管段，管段并不是圓形，而為矩形，這也是世界上第一個鋼筋混凝土管段應用的案例。這時的沉管隧道建設只分布在少數國家，直到水力壓接法技術的出現，才大大節約了建設成本，減小了建設難度，更多的國家開始關注沉管隧道技術并在本國開展沉管隧道技術的應用。我國上海市也開展了沉管隧道的建設，根據研究發現，日本的水下隧道建設發展較快，已經和美國、荷蘭成為世界沉管隧道建設數量最多的國家，沉管隧道的身影開始遍布全世界，沉管隧道的數量也在逐步擴大。

1.2 沉管隧道技術的發展

沉管技術的發展離不開各個國家對現有技術拓展應用的，許多國家在運用沉管隧道技術的同時融入了新的技術，根據實際的工程需求，對沉管隧道技術進一步改進，使得沉管隧道技術在發展過程中能夠得到很大的完善。這些方法的研究與融入，使得沉管隧道技術的應用意義越發明顯。英國的相關實驗的開展，美國成功案例的出現，荷蘭對技術的拓新，日本增強了沉管隧道對地震的防御能力以及各個國家不同規格沉管隧道的建設等，這些工作的開展，使得沉管隧道技術更具生命力。從鋼殼管節到鋼筋混凝土管節，再到鋼殼混凝土管節的研制，研究人員付出了極大的努力。2019年12月，奧港澳大灣區深重通道的隧道工程中澆筑了第一個鋼殼沉管，并且攻克了沉管縱移的技術難題，標志著鋼殼沉管混凝土可以進入流水線生產，為世界上首例雙向八車道海底沉管隧道的安裝打造了非常堅實的基礎。

1.3 懸浮隧道

懸浮隧道成為沉管隧道新的發展階段，吸引了許多國家的目光和各個國家研究人員的持續關注，當前的懸浮隧道還處在概念階段，還需要大量的研究與實驗，世界上還不存在懸浮隧道的案例。

2 沉管隧道關鍵技術

2.1 關于浚挖與地基處理問題的討論

浚挖基槽前的準備工作是不可或缺的，應該變到高度重視。要提前了解施工地區的地理因素重點考慮水源的流速以及河床狀況，對基槽類型進行判斷，根據實際的施工環境和對基槽的研究，合理選用浚挖方式，在建設過程中也要考慮技術應用成本，避免資金浪費現象的出現，在浚挖過程中會產生泥沙的淤積，如果這些泥沙不能得到很好的處理，將會在很大程度上影響基槽浚挖的施工質量，這顯然不是施工期盼的，因此，要重視基槽泥沙的清理工作，采用必要的措施，從而使基槽的整體性質能夠保持一致。

2.2 關于管段預制以及浮運技術的介紹

在選取管道預制方式過程中，應該對施工環境的諸多因素進行考慮、研究。合理規劃隧道的長度以及管段尺寸的選取，要充分考慮施工質量問題，控制隧道預制的溫度，同時，管段也可能出現裂縫問題，要重點檢查，避免施工質量問題的出現，從而延長軌道的使用壽命。

2.3 關于接頭設計和管段防水問題的探究

在鋪設沉管隧道時，管段接口連接是重要的施工環節，也是工程建設的重點問題，按接頭的軟硬程度，可以將接頭分為柔性與剛性兩種類型的管道接口，在實施接頭設計過程中，要重點考慮接口硬度的制定，同時還要兼顧管段的防水能力，為了實現更好的連接，要使接頭保持一定的形變能力，這些都是接頭設計重點考慮的問題。管段防水問題的探究對于隧道的建設至關重要，要確保管段的裂縫符合建設要求，根據管段的位置，合理選用適宜的防水方式，調整合適的材料混合比，使混凝土管段符合建筑要求。

3 沉管技術在我國的實際應用情況

3.1 我國沉管技術的發展

事實上，沉管隧道技術在我國發展時間較短，但在我國建設者與研究人員的共同努力下，積極推動了沉管隧道的大規模建設，上海作為技術的高攏地，是我國沉管隧道技術研究的前鋒，在60年代開展了相關的研究，隨后又將研究成果落地，20世紀70年代中旬，我國的廣州也開展了相關研究，我國的維多利亞港區就有沉管隧道技術的應用成果，臺灣省也開展了沉管隧道技術的應用。

3.2 對于我國典型沉管隧道工程案例的介紹

作為重要的沿海城市，廣州在我國經濟建設意義不言而喻，廣州境遇內的珠江隧道意義非凡，這是我國大陸歷史上第一例運用沉管軌道技術建設的大型水下隧道，此前我國的沉管隧道技術應用規模并不可觀，這也為我國后續的沉管隧道建設進行了鋪墊。在建設我國大陸的第二個沉管隧道時，面臨建設難題，寧波建設地段的土質松軟，這就使得地基的硬度并不高，在研究人員與施工團隊的努力下，采取了適宜的解決方案，成功建設了甬江的沉管隧道，寧波常洪隧道也是典型的軟地基施工建設案例，這些隧道的成功建設，為我國后續應用積累了寶貴的經驗，推動了我國沉管隧道技術的發展，形成了科學規范的軟地基施工方案，上海沉管隧道建設更具規模，所面對的問題更多，為我國的建設者帶來了許多技術難題，相關研究工作的完成，以及各項難題的攻關，幫助上海成為我國沉管隧道建設規模最大的城市之一。

4 沉管隧道具有長久的發展空間

根據現有的發展狀況，可以了解到地下為未來的開發方向，隨著長期久的發展，世界的開發空間逐步縮小，在日益嚴重的土地應用問題的影響下，現階段的建筑高度逐提高，從高開發已經成為許多地區的開發方案，在更多的高層建筑建設后，地下就成為世界的主要開發區域。沉管隧道的優勢明顯，已經受到了諸多國家的高度重視。根據我國的實際發展狀況而言，我國具有悠久的運河開鑿歷史，航運已經發展成為我國重要的運輸方式，我國的內河航運高速發展，許多城市成為世界著名的內河港口，長江、黃河等流域分布著許多城市，因此，我國的沉管隧道應用空間巨大，事實上，我國已經開始修建許多跨流域工程建設，我國的廣西、遼寧、山東等地都有沉管隧道建設規劃。未來，沉管隧道將會為民眾的生產生活貢獻更大的力量。

5 結語

沉管隧道之所以能夠得到各個國家的認同，以及獲取長時間的發展，離不開沉管隧道的優勢以及建設的意義，隨著長時間的發展，沉管隧道已經具備很強的防水能力，在面對自然災害等問題時也具有很強的抵抗能力，同時還能較為容易地規劃管段的尺寸并能夠很好地實現規劃內容，沉管隧道在建設后能夠高效地運作，對航運的實際影響較小。而在長時間的技術應用過程中，沉管隧道技術存在的許多問題得到了良好的改觀，在許許多多的研究者的共同努力下，沉管隧道技術日益完善，應用規模逐步擴大。我國也高度重視沉管隧道的建設，經過我國的建設者的學習與努力，已經自主建設了許多隧道，相信，未來，我國將開展更大規模的沉管隧道建設。