標準編號:	GB/T 51318-2019
中文名稱:	沉管法隧道設計標準
英文名稱:	Standard for design of immersed tunnel
行業分類:	GB    國家標準
發布機構:	中華人民共和國住房和城鄉建設部 國家市場監督管理總局
發布日期:	2019-05-24
實施日期:	2019-12-1
標準狀態:	valid
翻譯語言:	英文
文件格式:	PDF
中文字符數:	85000 字
翻譯價格(元):	5950.0
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Standard for design of immersed tunnel 1 General provisions 1.0.1 This standard is developed in order to make the design of immersed tunnel safe, reliable, technologically advanced, economically reasonable, durable and applicable. 1.0.2 This standard is applicable to the survey and design of immersed tunnel structures with reinforced concrete elements. 1.0.3 In addition to this standard, the survey and design of immersed tunnel structure shall also comply with the requirements of the current relevant standards of the nation. 2 Terms and symbols 2.1 Terms 2.1.1 immersed tunnel tunnel formed mainly with several prefabricated basic structural units by floating transportation, immersion and underwater connection in water area 2.1.2 element basic unit prefabricated one time or several times, used to form immersed tube structure by floating transportation, immersion and underwater connection 2.1.3 floating transportation transportation of prefabricated elements floating on the water surface to the designated location 2.1.4 immersion sinking of elements to the designated location 2.1.5 connection pulling and hydraulic connection between elements and elements or connection tunnels 2.1.6 immersed elements assembly tunnel segment formed by connecting all elements 2.1.7 connection tunnel tunnel or underground structure connected with both ends of the immersed elements assembly and generally constructed by open-cut and cast-in-place method 2.1.8 dry dock site used for element prefabrication, which may also be used for outfitting, floating and mooring, usually fixed dry dock; under special circumstances, the large barges used for prefabrication and outfitting of elements referred to as mobile dry dock 2.1.9 closure joint structure connecting immersed tunnels, also referred to as final joint 2.1.10 shear key shear member arranged at the element joint to limit the horizontal and vertical displacement between the elements or between the element and the connection tunnel 2.1.11 element joint connecting structure between the elements or between the element and the connection tunnel 2.1.12 GINA gasket compression-type waterproof rubber product attached outside of the element joint 2.1.13 OMEGA seal detachable waterproof rubber product attached inside of the element joint 2.1.14 mooring pulling and fixing element on the water surface by anchor after it floats out of the water surface or reaches the designated location by floating transportation 2.1.15 freeboard vertical distance of the top surface of element above the waterline during submersion, mooring and floating transportation 2.1.16 trench strip-shaped underwater foundation pit for burying tunnels 2.1.17 ballast concrete concrete placed in elements to provide ballast weight 2.1.18 pulling bearing pulling device arranged at the top of both ends of the element joint and used for realizing the initial connection of the element 2.1.19 bulkhead wall structure for temporary closing of elements and buried sections for the purpose of floating transportation, immersion and installation of elements 2.1.20 steel shell of the terminal surface steel member at the end of element or connection tunnel for the installation or connection of GINA gasket and OMEGA seal 2.1.21 watertight door waterproof sealing door arranged on the bulkhead and used for temporary passage after the element immersion 2.1.22 bearer device with temporary supporting and guiding functions used for element immersion and connection 2.1.23 ballast tank temporary facilities used to adjust the ballast weight during the floating, floating transportation and immersion of elements 2.1.24 outfitting installation of temporary facilities and equipment required for floating transportation and immersion of elements 2.1.25 man hole hole pre-set at the top of the element for temporary personnel access 2.1.26 segment basic unit of immersed tube segment prefabricated one time or several times and connected by joints on land. The longitudinal reinforcement between adjacent segments is not through, and the formed element is called segmental element. On the contrary, it is generally called integral element. 2.1.27 segment joint connecting structure between the segments 2.1.28 pre-bedding method construction method of element foundation pad completed before element immersion and connection 2.1.29 post filling method construction method of element foundation pad completed after element immersion and connection 2.1.30 sand flow method method of forming foundation pad by filling the gap between the bottom plate of the element and the bottom of the trench by injecting sand (or sand and cement clinker) through a pre-embedded pipe in the structure such as the side wall of the element and the bottom plate of the element 2.1.31 grouting method method of forming foundation pad by filling the gap between the bottom plate of the element and the bottom of the trench by pouring mortar through a pre-embedded pipe at the bottom plate of the element 2.1.32 locking backfill backfilling the bottom of the trench within a certain range on both sides of the free end of the element tail, after the elements are connected, in order to limit their horizontal displacement

1 General provisions 2 Terms and symbols 2.1 Terms 2.2 Symbols 3 Basic requirements 4 Investigation and survey 4.1 General requirements 4.2 Engineering investigation 4.3 Engineering survey 5 General design 5.1 General requirements 5.2 Tunnel site arrangement 5.3 Geometric design 5.4 Key technical solutions 6 Materials 7 Loads and combination of loads 7.1 Classification of loads and representative values of loads 7.2 Combination of loads 8 Structural calculation 8.1 General requirements 8.2 Buoyancy calculation 8.3 Calculation of static load of element 8.4 Calculation of outfitting parts 9 Element structure 9.1 General requirements 9.2 Structural types and requirements 9.3 Joint 9.4 Parts pre-set and pre-embedded 10 Element floating transportation and immersion 10.1 General requirements 10.2 Element floating transportation 10.3 Element immersion 11 Trench, foundation pad and backfill 11.1 General requirements 11.2 Trench 11.3 Foundation pad 11.4 Backfill 12 Bank revetment and connection tunnel 12.1 General requirements 12.2 Bank revetment 12.3 Connection tunnel 13 Dry dock 13.1 General requirements 13.2 Fixed dry dock 13.3 Factory dry dock 13.4 Mobile dry dock 14 Structural waterproofing 14.1 General requirements 14.2 Structural waterproofing 14.3 Joint and seam waterproofing 15 Durability 16 Seismic resistance 16.1 General requirements 16.2 Calculation of seismic action 16.3 Seismic checking Explanation of wording in this standard List of quoted standards

UDC GB 中華人民共和國國家標準 P GB/T 51318-2019 沉管法隧道設計標準 Standard for design of immersed tunnel 2019-05-24發布 2019-12-01實施 中華人民共和國住房和城鄉建設部 國家市場監督管理總局 聯合發布 中華人民共和國國家標準 沉管法隧道設計標準 Standard for design of immersed tunnel GB/T 51318-2019 主編部門：中華人民共和國住房和城鄉建設部 批準部門：中華人民共和國住房和城鄉建設部 施行日期：2019年12月1日 中國建筑工業出版社 2019北京 中華人民共和國住房和城鄉建設部 公告 2019年 第134號 住房和城鄉建設部關于發布國家標準 《沉管法隧道設計標準》的公告 現批準《沉管法隧道設計標準》為國家標準，編號為GB/T 51318-2019，自2019年12月1日起實施。 本標準在住房和城鄉建設部門戶網站(www.mohurd.gov.cn)公開，并由住房和城鄉建設部標準定額研究所組織中國建筑工業出版社出版發行。 中華人民共和國住房和城鄉建設部 2019年5月24日 前言 根據住房和城鄉建設部《關于印發〈2015年工程建設標準規范制訂、修訂計劃〉的通知》(建標[2014]189號)的要求，標準編制組經廣泛調查研究，認真總結實踐經驗，參考有關國際標準和國外先進標準，并在廣泛征求意見的基礎上，編制了本標準。 本標準的主要技術內容是：1．總則；2．術語和符號；3．基本規定；4.工程調查與勘測；5．總體設計；6.材料；7.荷載和組合；8.結構計算；9．管節結構；10.管節浮運、沉放；11.管節基槽、基礎墊層和回填；12．護岸和銜接段；13．干塢；14．結構防水；15.耐久性；16.抗震。 本標準由住房和城鄉建設部負責管理，由天津濱海新區建設投資集團有限公司負責具體技術內容的解釋。執行過程中如有意見或建議，請寄送天津濱海新區建設投資集團有限公司(地址：天津市濱海新區新港街道中央大道819號，郵編：300450)。 本標準主編單位：天津濱海新區建設投資集團有限公司 中鐵第六勘察設計院集團有限公司 本標準參編單位：上海市隧道工程軌道交通設計研究院 天津市市政工程設計研究院 中鐵十八局集團有限公司 港珠澳大橋管理局 上海交大海洋水下工程科學研究院有限公司 中鐵科學研究院有限公司 同濟大學 西南交通大學 中交第一公路勘察設計研究院有限公司 天津城建大學 本標準主要起草人員：于立群 賀維國 張興業 邢永輝 賀春寧 劉旭鍇 沈永芳 陳越 代敬輝 陳代秉 隋洪瑞 范國剛 陳正杰 曹景 方磊 王朝輝 鄭余朝 胡群芳 曹校勇 徐斌 朱世柱 陸明 袁有為 孟慶祥 褚凱 周華貴 肖剛剛 宋超業 王飛 張建新 本標準主要審查人員：李永盛 劉洪洲 王明年 趙喜斌 丁浩 程曉明 逢鐵錚 郭衛社 方新濤 陳勝 1 總則 1.0.1 為使沉管法隧道設計做到安全可靠、技術先進、經濟合理、耐久適用，制定本標準。 1.0.2 本標準適用于鋼筋混凝土管節采用沉管法的隧道結構勘察與設計。 1.0.3 沉管法隧道結構勘察與設計除應符合本標準外，尚應符合國家現行有關標準的規定。 2 術語和符號 2.1術語 2.1.1 沉管法隧道 immersed tunnel 在水域中主要由若干預制完成的基本結構單元，將其通過浮運、沉放、水下對接形成的隧道。 2.1.2 管節 element 一次或分次預制完成，可實施浮運、沉放、水下對接組成沉管結構的基本單元。 2.1.3 浮運 floating transportation 管節預制完成后，浮于水面，將其拖運到指定位置的過程。 2.1.4 沉放 immersion 管節下沉至指定位置的過程。 2.1.5 對接 connection 管節與管節或銜接段間進行拉合及水力壓接的過程。 2.1.6 沉管段 immersed elements assembly 所有管節連接起來形成的隧道段。 2.1.7 銜接段 connection tunnel 與沉管段隧道兩端相連接的、一般采用明挖現澆法施工的隧道或地下構筑物。 2.1.8 干塢 dry dock 用于管節預制的場地，可兼用于舾裝、起浮、系泊，通常為固定干塢；特殊情況下利用大型駁船作為管節預制、舾裝的場地則稱為移動干塢。 2.1.9 最終接頭 closure joint 實現沉管隧道貫通的連接結構，又稱合攏接頭。 2.1.10 剪力鍵 shear key 設于管節接頭，限制管節或管節與銜接段間水平、豎向位移的抗剪構件。 2.1.11 管節接頭 element joint 管節與管節、管節與銜接段之間的連接結構。 2.1.12 GINA止水帶 GINA gasket 安裝于管節接頭處外貼壓縮式防水專用橡膠制品。 2.1.13 OMEGA止水帶 OMEGA seal 安裝于管節接頭處內貼可卸式防水專用橡膠制品。 2.1.14 系泊 mooring 管節浮出水面或浮運到位后，通過錨拉固定于水面的過程。 2.1.15 干舷 freeboard 管節在寄放、系泊、浮運過程中，其頂面高出吃水線的豎向距離。 2.1.16 基槽 trench 用于埋置隧道的條形水下基坑。 2.1.17 壓艙混凝土 ballast concrete 放置于管節內，提供壓載重量的混凝土。 2.1.18 拉合座 pulling bearing 設置在管節接頭兩端頂部，用于實現管節初始壓接的拉合裝置。 2.1.19 端封墻 bulkhead 為浮運、沉放和安裝管節，實現管節及暗埋段臨時封閉的墻體結構。 2.1.20 鋼端殼 steel shell of the terminal surface 管節或銜接段端頭用于GINA止水帶和OMEGA止水帶安裝或對接的鋼構件，又稱端鋼殼。 2.1.21 水密門 watertight door 設置于端封墻上，用于管節沉放后臨時通行的防水密封門。 2.1.22 鼻托 bearer 用于管節沉放、對接，具有臨時承托、導向作用的裝置。 2.1.23 壓載水箱 ballast tank 調整管節起浮、浮運、沉放過程中壓載重量所采用的臨時設施。 2.1.24 曬裝 outfitting 管節浮運沉放所需的臨時設施及設備安裝作業。 2.1.25 人孔 man hole 管節頂部預留的人員臨時進出孔洞。 2.1.26 節段 segment 一次或分次預制完成，在陸上通過接頭連接組成沉管管節的基本單元，相鄰節段間縱向鋼筋不連通，組成的管節稱節段式管節。反之，一般稱整體式管節。 2.1.27 節段接頭 segment joint 節段與節段之間的連接結構。 2.1.28 先鋪法 pre-bedding method 管節沉放對接前先行完成的管節基礎墊層施工方法。 2.1.29 后填法 post filling method 管節沉放對接后完成的管節基礎墊層施工方法。 2.1.30 灌砂法 sand flow method 通過管節側墻、底板等結構預埋管壓注砂(或砂與水泥熟料)充填管節底板與基槽底之間空隙形成基礎墊層的方法。 2.1.31 壓漿法 grouting method 通過管節底板預埋管灌注砂漿充填管節底板與基槽底之間空隙形成基礎墊層的方法。 2.1.32 鎖定回填 locking backfill 管節對接完成后，為約束其水平位移，對管節尾部自由端兩側一定范圍內的基槽底部進行的回填。 2.1.33 護岸 bank revetment 保護堤岸的構筑物。 2.1.34 塢墻 dock wall 工廠化干塢中深塢和淺塢周圍的擋水結構物。 2.2 符號 2.2.1 作用和作用效應 C——結構或構件達到正常使用要求的規定限值； Ff——管節浮力設計值； Gb——舾裝、壓艙及覆蓋層等有效壓重標準值； GS——管節自重標準值； R——結構構件的承載力設計值； Rd——結構構件抗力設計值； S——結構構件內力組合的設計值； SAd——按偶然荷載標準值Ad計算的荷載效應值； Sd——荷載組合的效應設計值； SEhk——水平地震作用標準值的效應； SEvk——豎向地震作用標準值的效應； SGE——重力荷載代表值的效應； SGjk——按第j個永久荷載標準值Gjk計算的荷載效應值； SQik——按第i個可變荷載標準值Qik計算的荷載效應值，其中Qlk為起主導作用的可變荷載的荷載效應值。 2.2.2 幾何參數 H——管節外包高度； H0——管節出塢設計水位標高； Ha——固定干塢塢底標高或駁船下潛區底標高； Hd——淺塢區塢底標高； Hh——管節脫離駁船時設計水位； Hj——管節寄放最小水深； Hl——駁船船體高度； Hs——管節底部至塢底(駁船甲板面)的起浮安全距離； Ht——最低通航水深； H——計算結構層凈高； hg——管節干舷高度； hj——管節寄放安全距離； hs——管節浮運安全距離； hy——移動干塢浮運管節最大吃水深度； V——管節排開水的體積。 2.2.3 計算系數及其他 γw——水體重度； γs——抗浮分項系數； m——參與組合的永久荷載的數量； n——參與組合的可變荷載的數量； γ0——結構重要性系數； γEh——水平地震作用分項系數； γEv——豎向地震作用分項系數； γG——重力荷載分項系數； ——第j個永久荷載的分項系數； ——第i個可變荷載的設計使用年限調整系數； ——第i個可變荷載的分項系數； γRE——承載力抗震調整系數； ——可變荷載Qi的組合值系數； ——第1個可變荷載的頻遇值系數； ——第i個可變荷載的準永久值系數； ue——設防地震作用標準值產生的結構最大彈性層間位移； up——彈塑性層間位移； [θe]——彈性層間位移角限值； [θp]——彈塑性層間位移角限值。 3 基本規定 3.0.1 沉管法隧道設計前應進行工程調查與勘測工作。 3.0.2 沉管法隧道宜進行總體設計。 3.0.3 沉管法隧道設計內容應包括運營期間的健康監測要求。 3.0.4 沉管法隧道應根據不同的使用功能需求確定主要設計指標。 3.0.5 沉管法隧道應加強施工期間環境條件、施工狀況的監測工作，實施信息化設計。 4 工程調查與勘測 4.1 一般規定 4.1.1 工程調查與勘測應根據沉管法隧道的技術特點、設計要求和所在區域條件，采用相應的方法。搜集和調查的資料應準確可靠，勘測精度應符合國家現行有關標準的規定。 4.1.2 工程勘測方法及勘測工作量應根據現場地形、地貌、地質條件、工程結構設置以及不同勘測手段的特殊性等確定。 4.2 工程調查 4.2.1 工程調查應根據沉管法隧道不同設計階段的任務、目的、要求，針對隧道結構特點和規模，確定搜集、調查資料的內容、范圍和深度要求。 4.2.2 工程調查應包括下列主要內容： 1 現狀及規劃資料，包括道路交通、城市建設、港口碼頭、航道運輸、堤岸防護等； 2 氣象資料，包括氣溫、濕度、降水、霧況、風向、風速等； 3 水文地質資料，包括水位、波浪、流速、流向、水溫、重度、水質、防洪標準、河道整治、河(海)勢變化等； 4 工程地質及地震資料，包括地形、地貌、工程地質、區域地震歷史、抗震設防烈度、設計地震分組、設計基本地震加速度等； 5 沿線地面、地下及水下建(構)筑物資料，包括建(構)筑物、管線、文物、軍事設施、礦產資源、危險爆炸物等； 6 環境資料，包括隧道附近大氣環境現狀、車輛廢氣排放要求、噪聲要求、水域生態保護要求以及隧道口外部環境亮度等； 7 現場施工條件資料，包括場地、供水供電、建筑材料來源、裝備和機械等。 4.3 工程勘測 4.3.1 隧道勘測應與設計階段相適應，分階段進行。勘測階段可分為可行性研究勘測、初步勘測和詳細勘測，必要時應進行補充勘測。 4.3.2 水下地形測繪應符合下列規定： 1 水下地形測量應與陸上地形測量互相銜接； 2 可行性研究階段，水下地形應以搜集既有資料和現場調查為主，工程地質測繪比例應滿足相關審批部門的要求； 3 初步設計階段的測繪比例宜采用1：1000～1：2000，測繪范圍宜取隧道軸線兩側各2km～3km； 4 施工圖設計階段，測繪比例宜采用1：500～1：1000，測繪范圍宜取隧道軸線兩側各0.5km～1km； 5 當采用異地干塢時，各階段測繪范圍應涵蓋管節浮運區域。 4.3.3 水域段勘察工作應符合下列規定： 1 可行性研究勘察應以搜集資料、現場踏勘為主，輔以必要的勘探、測試工作，初步評價對隧道的影響，勘探應符合下列規定： 1)勘探點平面布置孔距宜為400m～500m，勘探點總數量不宜少于2個，且對沿線每一地貌單元及工法分段不應少于1孔； 2)在松散地層中，勘探孔深度應達到擬建隧道結構底板下2.5倍隧道高度，且不應小于20m； 3)在微風化及中等風化巖石中，勘探孔深度應達到結構底板下，且不應小于8m，遇巖溶、土洞、暗河時應穿透并根據需要加深鉆孔。 2 初步勘察階段，勘探應符合下列規定： 1)地質條件復雜的隧道，勘探點總數不應少于5個，長隧道和特長隧道勘探點間距宜為100m～300m； 2)在松散地層中，一般性勘探孔進入隧道底板以下不應小于1.5倍隧道高度，控制性勘探孔進入隧道底板以下不應小于2.5倍隧道高度； 3)在微風化及中等風化巖石中，勘探孔進入隧道底板以下不應小于1倍隧道高度，遇巖溶、土洞、暗河時應穿透并根據需要加深鉆孔。 3 詳細勘察階段，勘探應符合下列規定： 1)勘探孔可采用梅花形布設方式，管節底部投影區域勘探孔間距宜為30m～50m；水下浚挖邊坡范圍內勘探孔間距宜為40m～60m； 2)在松散地層中，一般性勘探孔進入隧道底板以下不應小于1.5倍隧道高度，控制性勘探孔進入隧道底板以下不應小于2.5倍隧道高度； 3)在微風化及中等風化巖石中，勘探孔深度應進入隧道底板以下0.5倍隧道高度且不應小于5m，遇巖溶、土洞、暗河時應穿透并根據需要加深鉆孔。 4 當河(海)底存在淤泥時應實測淤泥層厚度及各分層浮泥密度。 5 管節浮運區域需疏浚時，疏浚范圍內應布設勘探孔，勘探孔深度應滿足疏浚工程量計算需要，勘探孔間距根據區域地質環境具體確定。 6 水域段的水文勘察應包括水流速度、水位、水重度等內容。 5 總體設計 5.1 一般規定 5.1.1 總體設計應包括隧道位置、線形、斷面、干塢、管節浮運與沉放等內容。 5.1.2 路線設計應符合總體規劃要求，并應協調好與周邊建(構)筑物、航道、地下管線間的關系。 5.1.3 隧道設計應滿足城市、堤防、航道、碼頭等遠期規劃實施后現狀環境改變時隧道結構的安全。 5.1.4 結構設計應符合使用條件、結構類型、施工工藝、機械設備的要求，并滿足設計使用年限、使用功能等要求。 5.2 隧道位置選擇 5.2.1 隧道位置應避開滑坡、泥石流、地震斷裂帶等危險地段。 5.2.2 隧道位置應根據地震活動性及工程地質條件選擇抗震有利地段，無法滿足時應采取有效措施。 5.2.3 隧道位置宜選擇在水文、河勢穩定以及河床平緩地段，基槽底最大水深不宜大于50m，水流速度窗口期滿足管節浮運、沉放施工作業的要求。 5.2.4 隧道位置選擇應滿足水文和航運條件，有利于隧道施工和環境保護，減少對駁岸、碼頭等既有構筑物的不良影響。 5.3 幾何設計 5.3.1 隧道平面設計應符合下列規定： 1 隧道中心線與航道中心線、堤岸治導線宜正交或大角度斜交； 2 隧道沉管段平面線形宜采用直線，不滿足時宜結合隧道功能、管節長度、斷面寬度、施工工藝等因素綜合確定合理的平曲線半徑。 5.3.2 隧道總平面設計應滿足隧道運營期管養維護、防災救援等綜合要求。 5.3.3 隧道縱斷面線形應根據地形、地貌等工程建設條件確定。 5.3.4 隧道應埋設在規劃航道底標高以下，并滿足規劃航道實施及隧道頂部防錨層敷設要求。 5.3.5 管節頂部宜埋置在沖刷包絡線以下，當不滿足或管節頂部局部高出現狀河(海)床面時，應進行專題研究。 5.3.6 沉管段與銜接段分界位置的選擇應保證管節結構頂面位于施工期最低水位標高以下，并應滿足管節水力壓接的要求。 5.3.7 管節長度和分節數應根據制作方式、浮運、沉放、隧道縱斷面等條件，并應結合地質、水文、河床形態等因素綜合確定。 5.3.8 隧道凈空尺寸除應滿足建筑限界、設備布置外，尚應滿足施工誤差、測量誤差、結構變形與工后沉降的要求。 5.3.9 管節橫斷面尺寸除應滿足隧道凈空、結構受力和變形要求外，尚應滿足浮力設計的要求。 5.3.10 交通功能隧道應在隧道洞口和最低點位置設置排水泵房。 5.4 控制性技術方案 5.4.1 干塢方案應根據工程投資、工期籌劃、管節數量以及場地、航道、水文等條件確定。 5.4.2 隧道兩端岸上銜接段方案應與干塢方案及管節預制工期匹配。 5.4.3 管節浮運方式應根據干塢形式、航道條件、浮運距離、水文和氣象等因素確定。 5.4.4 管節沉放方式應根據航道條件、水文環境、管節結構、施工裝備等因素確定。 5.4.5 最終接頭位置和結構形式應根據航道條件、隧道埋深、干塢方案、工期籌劃等因素確定。 6 材料 6.0.1 工程材料的選用應根據結構類型、受力條件、使用要求和所處環境等因素確定。 6.0.2 管節主體結構混凝土應采用防水混凝土，混凝土抗滲等級不應低于P8。 6.0.3 管節主體結構混凝土原材料和配合比、最低強度等級、最大水膠比以及膠凝材料最小用量等應符合耐久性要求，并應滿足抗裂、抗滲、抗凍、抗腐蝕性等要求。 6.0.4 管節主體結構混凝土強度等級不應低于C35，預應力管節主體結構混凝土強度等級不應低于C40。 6.0.5 管節后澆帶應采用微膨脹混凝土，其抗滲等級、抗壓強度等指標不應低于管節本體混凝土。 6.0.6 管節壓艙混凝土設計強度等級不宜低于C25，防錨層混凝土設計強度等級不宜低于C20。 6.0.7 管節鋼端封墻、水密門、剪力鍵、鋼端殼等部位鋼材可采用Q235B材質。 6.0.8 主體結構主筋宜采用HRB400、HRB500鋼筋，箍筋宜采用HPB300、HRB400鋼筋。 6.0.9 鋼端殼內注漿宜采用無收縮水泥砂漿材料，強度等級不宜小于M25。 6.0.10 臨時支撐墊塊鋼板、臨時支撐鋼管樁樁帽面板宜采用40CrMoMn材質，臨時支撐鋼管樁宜采用Q235B材質，垂直千斤頂推桿端部HRC(洛氏硬度)不宜小于50。 6.0.11 管節接頭PC拉索應采用高強度低松弛鋼絞線，極限強度標準值不應小于1860MPa。 6.0.12 GINA止水帶與OMEGA止水帶材料應按本標準第14章規定執行。 6.0.13 GINA止水帶、OMEGA止水帶壓板、壓條鋼板可采用Q235B材質，緊固件宜采用性能等級不低于5.6級的普通螺栓，并應滿足耐久性要求。 7 荷載和組合 7.1 荷載分類和荷載代表值 7.1.1 沉管法隧道結構上作用的荷載可分為永久荷載、可變荷載和偶然荷載，其分類應符合表7.1.1的規定。 表7.1.1 沉管法隧道作用荷載分類 荷載分類 荷載名稱 永久荷載 結構自重 地層土壓力 靜水壓力 混凝土徐變和收縮效應 結構上部建筑物及設施壓力荷載 地基及基礎差異沉降影響 設備及壓載混凝土等荷載 可變荷載 基本可變荷載 隧道內部車輛荷載 水壓力變化 溫差作用 工后差異沉降作用 人群荷載 地面超載 其他可變荷載 系纜力 水流作用、波浪力 沉放吊點荷載 維修荷載 壓艙荷載 偶然荷載 地震作用 隧道內車輛爆炸荷載 車輛撞擊荷載 人防荷載 沉船、錨擊等荷載 火災作用 7.1.2 荷載應根據隧道功能、地質特征、埋置深度、結構特征、環境條件和施工方法等因素確定。 7.1.3 永久荷載標準值確定應符合下列規定： 1 隧道結構自重應按結構設計尺寸、壓艙混凝土厚度、防錨層厚度及材料重度標準值計算； 2 隧道頂板以上覆土壓力應按覆土厚度按全土柱重計算，側向地層壓力應按靜止土壓力計算，土體重度應按有效重度取值。 7.1.4 可變荷載標準值應按下列規定計算： 1 車輛荷載及其動力作用應按現行國家相關標準確定； 2 變動水壓力應根據設計水位與常水位差計算； 3 溫度應力應根據常年氣象和水溫統計資料確定的溫差變化數據計算； 4 其他可變荷載應根據施工過程及其特點，涵蓋施工中的各種最不利情況。 7.1.5 偶然荷載應按下列規定計算： 1 地震作用應按本標準第16章規定確定； 2 爆炸荷載應僅計算一輛車自身油箱燃油爆炸作用； 3 車輛撞擊荷載大小及作用位置高度應按現行國家相關標準確定； 4 隧道內人防荷載應根據隧道使用功能及人防部門要求確定； 5 沉船荷載和錨擊應根據規劃航道等級、隧道頂板覆土厚度、水深等因素確定。 7.1.6 結構設計時，荷載代表值應按下列方法選取： 1 永久荷載應采用標準值作為代表值； 2 可變荷載應根據設計要求采用標準值、組合值、頻遇值或準永久值作為其代表值； 3 偶然荷載應根據沉管法隧道使用功能確定其代表值。 7.1.7 承載能力極限狀態或正常使用極限狀態按標準組合設計時，對可變荷載應采用荷載組合值或標準值作為其荷載代表值，可變荷載組合值應為可變荷載標準值乘以荷載組合值系數。 7.1.8 正常使用極限狀態按頻遇組合設計時，應采用可變荷載頻遇值或準永久值作為其荷載代表值；按準永久組合設計時，應采用可變荷載準永久值作為其荷載代表值。可變荷載頻遇值應為可變荷載標準值乘以頻遇值系數；可變荷載準永久值應為可變荷載標準值乘以準永久值系數。 7.2 荷載組合 7.2.1 結構設計應根據結構在施工或運營期間可能同時出現的荷載，按承載能力極限狀態和正常使用極限狀態分別進行荷載組合，并取最不利組合進行設計。 7.2.2 承載能力極限狀態，應按荷載基本組合或偶然組合計算荷載組合的效應設計值，并應采用下式進行計算： γ0Sd≤Rd (7.2.2) 式中：γ0——結構重要性系數，沉管法隧道主體結構安全等級為一級，其結構重要性系數不應小于1.1；次要結構安全等級為二級，其結構重要性系數不應小于1.0；其他臨時結構安全等級為三級，其結構重要性系數不應小于0.9； Sd——荷載組合的效應設計值； Rd——結構構件抗力設計值。 7.2.3 荷載基本組合的效應設計值Sd，應從下列荷載組合值中取用最不利的效應設計值確定： 1 可變荷載控制的效應設計值，應按下式進行計算： (7.2.3-1) 式中：——第j個永久荷載的分項系數，應按本標準第7.2.4條采用； 、——起主導作用的可變荷載及第i個可變荷載的分項系數，應按本標準第7.2.4條采用； ——按第j個永久荷載標準值Gjk計算的荷載效應值； ——按第i個可變荷載標準值Qik計算的荷載效應值，其中為起主導作用的可變荷載的荷載效應值； ——可變荷載Qi的組合值系數，應按本標準第7.2.10條采用； m、n——分別為參與組合的永久荷載數及可變荷載數。 2 永久荷載控制的效應設計值，應按下式進行計算： (7.2.3-2) 注：1 基本組合中的效應組合設計值僅適用于荷載與荷載效應為線性關系的情況； 2 當無法明顯判斷可變荷載是否起控制作用或者無法判斷時，應將各可變荷載依次作為試算，并取其中最不利的荷載組合效應設計值。 7.2.4 基本組合中的荷載分項系數，應按下列規定采用： 1 永久荷載的分項系數應符合下列規定： 1)當永久荷載對結構不利時，對由可變荷載效應控制的組合應取1.2，對由永久荷載效應控制的組合應取1.35； 2)當永久荷載對結構有利時，不應大于1.0。 2 可變荷載的分項系數應取1.4。 7.2.5 荷載偶然組合的效應設計值Sd可按下列規定采用： 1 用于承載力極限狀態計算的效應設計值，應按下式進行計算： (7.2.5-1) 式中：———按偶然荷載標準值Ad計算的荷載效應值； ——第1個可變荷載的頻遇值系數； ——第i個可變荷載的準永久值系數。 2 用于偶然事件發生后受損結構整體穩固性驗算的效應設計值，應按下式進行計算： (7.2.5-2) 注：組合中的設計值僅適用于荷載與荷載效應為線性關系的情況。 7.2.6 對于正常使用極限狀態，應根據不同設計要求，分別采用荷載效應標準組合、頻遇組合或準永久組合，并應按下式進行計算： Sd≤C (7.2.6) 式中：C——結構或構件達到正常使用要求的規定限值。 7.2.7 荷載標準組合的效應設計值Sd應按下式計算： (7.2.7) 注：組合中的設計值僅適用于荷載與荷載效應為線性關系的情況。 7.2.8 荷載頻遇組合的效應設計值Sd應按下式計算： (7.2.8) 注：組合中的設計值僅適用于荷載與荷載效應為線性關系的情況。 7.2.9 荷載準永久組合的效應設計值Sd應按下式計算： (7.2.9) 注：組合中的設計值僅適用于荷載與荷載效應為線性關系的情況。 7.2.10 沉管法隧道均布可變荷載組合值系數、頻遇值系數及準永久值系數應按表7.2.10采用。 表7.2.10 沉管法隧道均布可變荷載組合值 系數、頻遇值系數及準永久值系數 系數 荷載 組合值系數ψc 頻遇值系數ψf 準永久值系數ψq 隧道內車輛荷載 0.70 0.7 0.6 水壓力變化值 0.75 1.0 1.0 溫差作用 0.75 0.8 0.8 人群荷載 0.70 0.6 0.5 地面超載 0.70 0.6 0.4 其他可變荷載 0.50 0.3 0 8 結構計算 8.1 一般規定 8.1.1 沉管法隧道結構應進行管節預制、系泊、浮運、沉放等施工工況和正常運營工況下的結構強度、變形、穩定性、抗浮和沉降等計算分析。 8.1.2 管節結構應就其在施工期和運營期不同工況下可能出現的最不利荷載組合，分別進行橫向和縱向結構分析，并應按承載能力極限狀態和正常使用極限狀態進行驗算。 8.2 浮力計算 8.2.1 干舷高度應根據管節尺寸、混凝土重度、結構含鋼量、水體重度、施工荷載、管節制作誤差等因素確定，管節完成舾裝后的干舷高度宜控制在100mm～200mm。 8.2.2 管節在漂浮狀態的定傾高度不宜小于300mm。如管節在施工過程中可能因側向牽引、錨拉、橫向水流、浪涌或風壓而產生較大傾角的狀態，應按船舶工程的計算方法進行穩定性驗算。 8.2.3 管節在施工期和運營期，應按下列公式進行抗浮計算： (8.2.3-1) Ff＝γwV (8.2.3-2) 式中：Ff——管節浮力設計值(kN)； Gs——管節自重標準值(kN)； Gb——舾裝、壓艙及覆蓋層等有效壓重標準值(kN)； γw——水體重度(kN/m3)； V——管節排開水的體積((m3)； γs——抗浮分項系數，各階段取值： 1)沉放、對接階段1.01～1.02； 2)對接完成后1.05； 3)壓艙混凝土、回填覆蓋完成后1.10～1.20。 8.3 管節靜力計算 8.3.1 管節橫向計算應符合下列規定： 1 管節橫向計算應根據水深情況、覆土情況等分段進行計算； 2 管節橫向分析宜采用平面應變模型進行計算(圖8.3.1)。 圖8.3.1 管節橫向內力計算簡圖 1—水壓力；2—覆土荷載；3—側向土壓力；4—側向水壓力； 5—結構自重；6—基底支承彈簧 8.3.2 管節縱向計算應符合下列規定： 1 施工期管節縱向結構分析應根據管節結構形式、施工工藝、波浪力、水流力等因素進行計算，對于受力狀態復雜的施工工況宜采用三維數值計算方法進行結構分析； 2 運營期管節縱向結構分析宜采用彈性地基梁模型進行計算； 3 應對縱向不均勻沉降、溫度變化、混凝土收縮徐變作用下的結構和接頭變形進行分析，并滿足管節接頭允許變形要求； 4 應根據地基土的承載歷史及施工過程進行沉降量計算。 8.4 舾裝件計算 8.4.1 端封墻、系纜樁、測量塔、拉合座、吊點、鼻托、壓載水艙及臨時支承系統等舾裝件，應根據受力特點和使用要求進行結構強度、變形及穩定性分析。 8.4.2 端封墻應根據施工期最不利工況條件下的梁板結構進行計算，并應采用最高水位進行校核。 8.4.3 系纜樁可按水工模型試驗確定的系纜力進行設計。 8.4.4 測量塔宜按空間體系進行結構整體分析，按浮運、沉放工況分別進行計算，塔頂水平變形不宜大于15mm。 8.4.5 拉合座拉合力應根據選定GINA止水帶的壓縮曲線，按GINA止水帶鼻尖壓縮量達到初步止水時對應的壓縮力進行計算。 8.4.6 吊點最大起吊力應按管節沉放過程中最不利工況下3個吊點進行計算。 8.4.7 鼻托應根據管節沉放、對接過程中最不利工況下的受力條件，按牛腿結構形式進行計算。 9 管節結構 9.1 一般規定 9.1.1 管節結構設計除應滿足設計使用年限和使用功能外，還應滿足運營環境、施工工藝等要求。 9.1.2 管節結構設計時應同步進行預留預埋構件設計。 9.1.3 鋼筋混凝土沉管法隧道管節橫斷面宜采用左右對稱的矩形斷面。 9.1.4 管節結構尺寸除應滿足各階段結構受力、變形要求外，尚應滿足管節浮運期的干舷及運營期抗浮安全要求。 9.1.5 管節舾裝設施應滿足系泊、浮運、沉放、對接等施工工藝要求。 9.2 結構形式和構造要求 9.2.1 沉管法隧道可采用整體式管節或節段式管節。 9.2.2 管節長度應根據建設邊界條件經技術經濟比較后確定，整體式管節每節長度不宜大于130m，節段式管節每節長度不宜大于180m。 9.2.3 沉管管節應縱向分段澆筑，整體式管節縱向分段長度不宜大于20m，分段之間采用后澆帶連接；節段式管節分段長度不宜大于23m，分段之間采用節段接頭連接。 9.2.4 整體式管節橫斷面宜采用分層澆筑，節段式管節橫斷面宜全斷面一次性澆筑。 9.2.5 管節結構制作精度應符合表9.2.5的規定。 9.2.6 整體式管節水下最終接頭處宜設置短管節，短管節長度不宜大于4.0m。 表9.2.5 管節結構制作精度 尺寸 內孔凈寬 (mm) 內孔凈高 (mm) 板厚(mm) 管節寬度 (mm) 管節高度 (mm) 管節長度 (mm) 頂底板 側墻 允許偏差 0～＋10 0～＋5 －5～0 －10～0 －10～＋10 －5～＋5 －30～＋30 9.2.7 管節內壓載水艙位置宜選用輕便可拆裝的結構，根據管節重心按軸線對稱分艙設置。 9.2.8 壓載水艙有效容積計算應根據管節沉放坡度、預制誤差等因素確定，并應滿足施工期管節抗浮安全系數要求。 9.2.9 壓載水艙應設置能滿足管節兩端獨立進水、排水的管路。 9.3 接頭 9.3.1 沉管法隧道接頭結構設計應包括下列內容： 1 沉管段基礎差異沉降產生的變形和應力計算； 2 混凝土干縮、溫度變化產生的變形和應力計算； 3 結構的水密性和抗震性設計； 4 施工和維護的便利性措施。 9.3.2 管節接頭宜采用柔性接頭，外側設置GINA止水帶，內側設置OMEGA止水帶，并設置橫向、豎向、縱向限位裝置。 9.3.3 管節接頭和節段接頭應進行水密性設計。 9.3.4 節段接頭宜采用中埋式可注漿止水帶為主的柔性接頭，并宜設置豎向和水平剪力鍵。 9.3.5 水下最終接頭宜采用現澆鋼筋混凝土剛性接頭。 9.3.6 水下最終接頭長度應根據水下作業空間需求、管節施工誤差累積、GINA止水帶壓縮量變化等因素確定，其長度不宜小于2.0m。 9.3.7 縱向限位裝置可采用PC拉索或OMEGA鋼板。 9.3.8 剪力鍵結構耐久性要求不得低于管節主體結構使用年限要求。 9.3.9 水平剪力鍵宜設置在管節接頭的頂部或底部。 9.3.10 豎向剪力鍵之間應設置避免應力集中的緩沖裝置。 9.4 預留預埋 9.4.1 預留預埋設施應根據其用途按臨時結構或永久結構設計。 9.4.2 臨時預留預埋設施應選用易封堵或易拆除的結構形式。 9.4.3 永久預留預埋設施應按與主體結構同壽命原則進行耐久性設計。 9.4.4 預留設施應避開管節結構受力較大的復雜區域、施工縫和預留孔洞等部位，當預留設施對原結構受力不利時，應對原結構作加固補強處理。 9.4.5 預留預埋件的設計除應滿足本標準規定外，尚應滿足現行國家標準《混凝土結構設計規范》GB 50010和《鋼結構設計標準》GB 50017的相關要求。 9.4.6 每節管節宜設置1處～2處人孔，人孔宜與測量塔聯合布置于管頂軸線上。圓形人孔內徑不宜小于800mm。 9.4.7 每個管節中隔墻上宜預留臨時施工洞口，凈寬度不宜小于0.6m，凈高不宜小于1.8m。 9.4.8 中隔墻上預留的疏散救援等洞口，其間距及尺寸應滿足現行國家相關標準要求，并宜結合臨時施工洞口設置。 9.4.9 鋼端殼應符合下列規定： 1 結構尺寸應滿足止水帶安裝及止水帶壓縮變形的要求； 2 強度和剛度應滿足水力壓接時的軸向受壓要求； 3 應滿足管節沉放安裝誤差及后期不均勻沉降的要求； 4 面板的平整度每延米不應大于1mm，整體平整度不應大于3mm； 5 加勁肋間距不應大于2倍鋼端殼的腹板高度； 6 鋼端殼橫隔板之間的鋼端殼H形鋼梁翼板上，應各設置注漿孔和排氣孔，并應在注漿完成后塞焊密封。 9.4.10 端封墻宜采用易拆卸式結構，相鄰管節端封墻間凈距應滿足水密門開啟要求。 9.4.11 端封墻預留預埋應符合下列規定： 1 端封墻應根據實際需要預留通氣管、進水管、排水管、電纜孔、水密門等設施； 2 端封墻、水密門與周邊結構連接應滿足防水性要求； 3 在管節端頭頂板、底板內側應設計抗剪牛腿； 4 采用鋼端封墻時，管節端頭周邊應預埋鋼板與端封墻板焊接。 9.4.12 鋼剪力鍵預埋件設計應符合下列規定： 1 預埋件平面尺寸應根據結構尺寸和抗剪力大小確定； 2 預埋件傾斜度不應大于0.5％，中心位置允許偏差應為±2mm； 3 預埋件強度和剛度應滿足基礎變形和地震作用等要求； 4 鋼板、連接螺栓設計應根據剪力大小計算確定； 5 預埋件連接螺栓性能等級不應低于5.6級。 9.4.13 管節端部PC拉索設計宜符合下列規定： 1 沿管節端頭頂板、底板宜對稱布置，并避開灌砂管、端封墻牛腿等其他預埋構件； 2 張拉結束后，宜向鋼絞線護套內注入防腐蝕油脂； 3 預埋連接套筒制作長度誤差限值宜為±5mm，安裝位置偏差限值宜為±10mm。 9.4.14 管外垂直千斤頂預埋件設計應符合下列規定： 1 應布置于管節端部的側墻下底板處； 2 鋼板厚度不應小于40mm，并應滿足應力擴散要求。 9.4.15 管內垂直千斤頂預留預埋設施應符合下列規定： 1 剛度應滿足管節頂升要求； 2 預留洞口高度應滿足千斤頂及油缸行程要求。 9.4.16 當管節底部設置防水底鋼板時，底鋼板應符合下列規定： 1 厚度不應小于6mm，并滿足耐久性要求； 2 兩端與鋼端殼H形鋼梁外側翼緣焊接，兩側邊上翻高度應超過側墻混凝土施工縫上部1倍側墻厚度； 3 內側焊接L形短鋼筋。 9.4.17 管節結構預埋灌砂管應符合下列規定： 1 灌砂管應預埋于管節側墻或中隔墻內，出砂口平面布置應根據灌砂擴散半徑確定； 2 灌砂管徑應根據砂粒特性、布置間距、管底水壓等因素確定，其壁厚不應小于3.5mm； 3 灌砂管在管節頂板、底板內應設置止水措施； 4 灌砂完成后應對灌砂管進行有效封堵。 9.4.18 管節結構預埋的管內注漿管應符合下列規定： 1 出漿口平面布置應根據漿液擴散半徑確定； 2 注漿管徑應根據漿液特性、布置間距、管底水壓等因素確定，其壁厚不宜小于3.5mm； 3 注漿完成后應對注漿管進行有效封堵。 9.4.19 管節在浮運、沉放作業所需的臨時預留預埋設施應符合下列規定： 1 拉合座及滑車預埋件應符合下列規定： 1)拉合座應包括連接鋼板、連接錨栓及抗剪型鋼，連接鋼板厚度不應小于0.6倍錨栓直徑； 2)抗剪型鋼規格根據計算確定，錨入結構內長度不應小于2倍截面高度，并與連接鋼板可靠焊接，焊縫等級不應低于二級； 3)連接錨栓外露絲扣長度不應大于3倍錨栓直徑。 2 沉放吊點及系纜樁預埋件應符合下列規定： 1)預埋件應包括連接鋼板及連接錨栓，連接鋼板厚度不應小于0.6倍錨栓直徑； 2)連接錨栓外露絲扣長度不宜大于3倍錨栓直徑，并應與連接鋼板圍焊連接。 3 豎向剪力鍵預埋件應符合下列規定： 1)豎向剪切預埋件包括連接鋼板、型鋼抗剪鍵及連接螺栓套筒，連接鋼板厚度不應小于20mm； 2)型鋼抗剪鍵、連接螺栓套筒與連接鋼板間可靠焊接，焊縫等級不應低于二級。 4 壓載水艙預埋件包括連接鋼板、連接鋼筋，連接鋼板厚度不應小于6mm。 5 測量塔及人孔預埋件包括連接鋼板、連接鋼筋，連接鋼板厚度不應小于10mm。 9.4.20 預埋鋼板采用錨栓與主體結構連接時，其中心間距、周邊孔距離錨板邊緣的凈距應符合表9.4.20的規定。 表9.4.20 錨栓布置尺寸 名稱 最大允許值 最小允許值 相互中心距離 12d0及18t之較小值 3d0 垂直剪力方向的端距 4d0及8t之較小值 2.5d0 平行剪力方向的邊距 1.5d0 注：d0為錨栓孔徑，t為錨板厚度。 10 管節浮運、沉放 10.1 一般規定 10.1.1 管節浮運、沉放設計應根據項目的建設條件、自然條件，經技術經濟比選確定。 10.1.2 管節浮運、沉放過程中，應對管節姿態進行實時監控。 10.1.3 浮運航道宜利用現有航道。 10.2 管節浮運 10.2.1 管節浮運應進行管節穩定性和主纜受力數值模擬分析計算，水文條件復雜時應進行物理模型試驗。 10.2.2 管節浮運工況內力應在最不利荷載組合作用下，按波浪最不利波長進行計算。 10.2.3 管節拖航時應對拖航阻力進行驗算。 10.2.4 浮運之前，應對管節本體、端封墻、水密門進行檢漏測試。 10.2.5 應對浮運區域的水文、氣象等歷史資料進行分析，結合潮位、水深、水流速度、水重度、風速、波高的監測成果，評估確定管節浮運的作業窗口期。 10.2.6 管節浮運作業窗口期宜符合下列規定： 1 管節干舷應大于100mm； 2 能見度應大于1000m； 3 水流流速應小于1.00m/s； 4 管節浮運速度應小于1.0m/s； 5 浪高應小于0.6m； 6 風速應小于10m/s。 10.2.7 浮運航道宜符合下列規定： 1 管節浮運航道設計中最低通航水深Ht宜符合下式要求： Ht≥H－hg＋hs (10.2.7-1) 式中：H——管節外包高度((m)； hg——管節干舷高度(m)； hs——管節浮運安全距離(m)。 2 管節浮運航道寬度應根據管節水動力性能、浮運方案、水流、風浪等條件確定。 3 采用移動干塢時，浮運航道設計中最低通航水深Ht宜符合下式要求： Ht≥hy＋hs (10.2.7-2) 式中：hy——移動干塢浮運管節最大吃水深度(m)； hs——管節浮運安全距離(m)。 4 管節在內河和湖泊中浮運時，與航道底部的安全距離hs不宜小于0.5m。 5 管節在海洋環境下浮運時，與航道底部的安全距離hs不宜小于1.0m。 6 浮運航道為臨時工程時，應結合管節的尺寸和浮運方案進行專項設計。