·施工工艺
安装砂水搅拌站和砂泵，修筑存砂场，采集砂料，安设泵砂管路及闸阀、仪表，并检查、调试、校对。压砂前，做好基槽清淤。砂水混合料经拌和站按设计比例拌和后，经砂泵加压，通过输砂泵管，由管段的入孔下到沉管内主干管道内，将砂水混合料输送到待压管段。再经与主干纵向管道相连的横向管，通过调节闸阀，实现压砂。压砂时在隧道轴线方向以与管段压接相同的方向进行压注；在横向，按先中间后两侧的顺序压注。每节管段自由端的最后一排压砂孔，在下一节管段水力压接前不能压砂。当下一节管段对接完成后，再从上一节管段最后一排压砂孔开始施工。当一个压砂孔的压注范围填满时，返回重注先前孔的砂层，以填满由于砂层基础沉陷造成的小空隙。压砂过程中每隔5—10min对管内底板抄平一次，避免管段发生轴向和横向的倾斜。当第二节沉管压砂完成后，测量第一节管段的标高、坡度，确认符合设计后，放松四个临时支座上的千斤顶。进行沉降量观测，初步判定砂垫层密实情况。若下沉量过大，须采取措施进行补压；若下沉量不大，则可进行冲击坑和压入孔的注浆。整个过程循环作业，直到全部压砂基础全部完成。
·关键参数控制
为使压砂施工顺利进行，压砂过程中，应建立一套监测手段及指标，实行动态管理。监测项目有：压砂管道的压力，砂水混合料的容重和流速，管段两端作为临时支承的支托及千斤顶的承载力，压砂点与任意非压砂点之间的压力差。
监测主要通过在压砂管道上安装压力表和流速测量仪、在砂泵处随机取样测量砂水混合料容重、在管段下临时支座的两千斤顶及管段端墙上的两个支托上安装压力传感器。及时量测，作好记录，准确指导施工。
（4） 压砂基础的质量检测
当每节管段压砂完成后，应进行必要的质量检测。检测项目主要有：压砂量；一孔压砂完成后，通过四周邻近孔检查砂积盘扩展半径；砂积盘的空隙比和相对密度；管段两侧的压砂孔在压砂完成后，管段外侧下部是否具有凸出管底1-1.5m左右的砂层；临时支座上千斤顶放松后，砂基础的沉降量，并与试验沉降曲线计算值相比较；管段的高程、坡度及中线位置等。
6.2.4.压浆法
- 26
(1)压浆法作用机理
在管段沉放前，先抛填碎石并整平。管段沉放后，先在管段两侧抛填砂碎石，再从管内向管底与抛石层间压注混合砂浆，混合砂浆一般由水、粉煤灰、膨润土、砂及适量的外加剂组成。压浆开始时，砂浆在压力作用下由于本身的流动性，离开压浆孔沿着水流方向四周扩散，渗入管底碎石的空隙中，沉积成圆形砂浆盘。随着砂浆的不断注入，砂浆盘的外缘和厚度不断扩大，经过一段时间后开始触及管底。由于管段的约束作用，砂浆盘的厚度不再增加。继续压注砂浆，克服了砂浆盘的薄弱环节和隧道底部摩擦阻力的砂浆，扩散到砂浆盘外缘流速较小的区域，并不断沉积下来，同时渗透进入下部堆石的空隙。经过不断重复，隧道底部的空隙被填满。固结后具有一定强度的砂浆盘便形成了压浆基础。
（1）压浆基础的设计
建立1：1压浆基础模型和试验系统，结合隧道埋置深度及管段的超重，通过反复试验计算，确定压浆孔的间距及布置方式、压浆量、每节管段压浆时间、砂浆厚度、采用的压浆压力以及选择砂浆组成材料和各自的配合比，砂浆盘半径、压浆顺序等。
·管段允许浮托力计算（压浆前管段简化成简支梁来计算其允许浮托力）：
Fcr=（K-1）BHrwL/2（L-A）
当n台泵压浆施工时： Fcr=（K-1）BHrwL/2Knn（L-A）
q=（K-1）BHrw
Fcr L-A A L
2
2
- 27
其中：H—管段顶面至河水面的高度； L—管段长； B—管段宽； rw—水的密度； K—管段在压浆时的抗浮系数； Kn—压浆位置的不均匀系数。 ·砂浆盘中的渗透力Kr计算
Kr=（–δθ∕δr）ρ=mr
-1
Q=-ΔP/ρ㏑r/㏑（R/r0）+（P㏑R-P0㏑r0）/ρ㏑（R/r0） R M=ΔP/㏑（R/r0） ΔP=P- P0 R 其中：ρ—砂浆的密度； Q—砂浆的流量； rO r K—砂浆渗透系数；r0—压浆孔半径； P P—压浆管压力； P0—半径R处砂浆压力； P0 ·管段浮托力的分布规律
假设水泥砂浆在未凝固前是不可压缩的牛顿弹性体；压浆过程中管段垂直位移为0，渗透力是唯一外力。则单孔压浆时的总浮托力F为； F=πΔP（R-r0）/2㏑（R/r0） ·压浆压力与砂浆盘扩散半径的关系
根据达西定律：ΔP=Q/1000[ν（1/r′+1/r）+1/r]/4nk 其中：Q—注浆流量（m/min）； K—砂浆渗透系数（cm/s）； ν—砂浆的粘度（1000—2000厘泊）； r′=0.5（Ld0）
1/2
2
2
L—砂浆厚度； d0—压浆孔直径； n—试验常数通常取0.9。
(3) 压浆基础的施工
压浆前，首先利用压浆管进行清水清淤，沿管段两侧及后端边缘抛堆砂石混合料封闭槛，槛高到管底以上1.0m左右。压浆完毕后，要进行压浆和封堵。如压浆密实，压浆孔会自然封堵，但由于浆液凝固过程中有收缩，会产生渗漏现象，必须予以止水封堵。方法是在压浆孔塞入膨胀材料止水塞或压入少量聚氯脂化学浆液封堵止水。其他方面施工与压砂法相同，只是拆除临时支座时，压浆基础砂浆强度必须达到设计强度方可拆除。
（4）关键参数控制
·详细记录压浆量和压浆压力，同时仔细测量沉管的沉降变化，以分析注浆效果；
·压浆时，可稍稍打开周围几个压浆孔闸门，从流出的水中观察是否
- 28
有浆液存在，及时推测浆液扩散的动态情况；
·在压浆孔间预先埋设探测孔，用静力触探的方法探测压浆层的厚度和密实度；
·预制管段时，埋设一部分带压力的双膜式压力盒，通过测定压力的变化来预测砂浆的分布情况、砂浆是否紧贴管段底部及管段的浮托力；
·在压浆的邻近孔上安装高精度压力表，以便压入过程中及时了解周围压力的变化。
6.2.5.抛高量的设置
所有置于软弱地基上的沉管隧道，必须设置抛高量。主要根据地质情况、水文条件、施工工艺等，计算分析管段沉降量，以合理设置抛高量，保证隧道质量满足设计要求。
7、管段浮运和沉放
7.1.原理和方法 7.1.1.原理
利用设计及施工计算选定的牵引设备，将干船坞内或舣装码头停泊的管段起浮，沿专用拖运航道运输至隧道位置。采用专门设备，将管段沉入基础上或基槽内。在浮运沉放过程中，充分利用水的特性，并依据环境条件、模拟试验，确定最佳方案。管段在水中的受力问题从理论上说是一个钝体在限制区域内的粘性问题，且浮运沉放的设计施工，取决于实施处的环境条件。管段的受力情况，必须进行试验室模拟试验具体确定。
7.1.2.方法 7.1.2.1.浮运方法
根据选定牵引动力设备的不同，可分为：拖轮浮运、铰车拖运、拖轮顶推等方式来进行。
（1） 拖轮浮运
浮运主动力、顶潮力和控制管段运动方向，均由拖轮提供完成。优点是易于操作控制，长距离浮运安全可靠；缺点是占用水域大，设备利用率低，交接麻烦，有大量淤泥卷入已开挖的基槽。
（2） 铰车拖运、拖轮顶推
即在管段前方布置一艘方驳，其上安装液压铰车作为管段出坞、浮运的
- 29
主动力，在岸上安置液压铰车作为管段的制动力，浮运时管段两侧拖轮进行顶潮协助施工。优点是占用航道时间短，施工中淤泥不会卷入基槽，工序交接简单。
7.1.2.2.沉放方法
沉放的方法很多，无一成不变的定规，必须结合隧道所在地段的航道情况、水文条件、沉管段的纵剖面、管段分节、管段结构和干舷值，以及该地区施工条件、经济条件等因素，综合考虑确定沉放方法。且沉放作业规模和场面都较大，稍有疏忽，发生事故，则不堪设想，所以一般都选用成熟的有把握的施工方法。若要采用新技术则一定要经过试验，甚至用1：1的试验，确认技术可行时才能应用。沉放的主要方法有：
（1） 分吊法
即用2--4艘100—200t浮吊或浮箱分别与管段吊点连接起来，通过卷扬机并注水使之下沉。此方法要注意，各吊点的合力应通过管段的重心。（如图1）
浮箱沉放是直接把管段吊在箱体上，故设备简单。浮箱浮吊都必须用缆索锚固定位。
（2） 杠吊法
用双体驳船通过梁式起重机（杠棒）来沉放作业。（如图2）也有用四驳杠吊的，四驳杠吊所须的驳船吨位小，前后两组，每组两艘驳船用杠棒连接。特点是受力明确、操作方便、但不宜于横断面较大的管节施工。
- 30