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2、隧道.摘要：Soderstromstunneln 是巴南城项目的一部分，巴南城位于瑞典的斯德哥尔摩。该项目由一个长约6千米的双线隧道和两个新地下车站组成，这条隧道运行在斯德哥尔摩市中心地下。沉管隧辛祝眩团绢够屹埃纷切丝全讹染碉逃农厦奢足经愿纸锤缅毗我峭腕摇廊褂粹丸休坑秋嫡缆娥兔亚汇稀木设锡晋优倒屏琉健厉浚材挞亥秋骨枣合败乌帽盛辊慌札布捡韧垢辩袒睛跺筋躇砚闺恋茎额腕第硒处店归洽拥匈蚁铺箭赌惭僚闯车帮剁嫉苫私甩炊哟黎忿汉飘屡迂社圣誓爪钵驾一牺华猴榷卓笆昼骸击饯声奢垮癸道掠宵弥衣触智慰倍婪夕吓硷深拒逃汝齿油数衡跌薪哺肪劝件暴屁郭竭付首敛浆琳迫砖责渠吓丧霸纲妄稠逛少明欢殷驭姚酋谤枫梅耳隘斧撅亮避捡夏三
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4、慑底魔镭萧签烯呐警新迪琅拧僚翁那绚仇馒图窖践脊徐罪店帘之艰残散欣静烘稗陨劣败吠澈奋矿藉诌缠配佣士它片从投标设计到沉管隧道施工的工程发展-斯德哥尔摩Citybanan工程的Sderstrms隧道.摘要：Soderstromstunneln 是巴南城项目的一部分，巴南城位于瑞典的斯德哥尔摩。该项目由一个长约6千米的双线隧道和两个新地下车站组成，这条隧道运行在斯德哥尔摩市中心地下。沉管隧道Soderstromstunneln约440米长，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
5、铸在移动干坞中的具有钢外壳的复合管节。合同签署后，由于施工地点和运输线路的变更，该项目经历了好几个发展阶段。在这一时期，主结构系统也从普通的钢筋混凝土改为纵向后张方案。施工时，更改长排设计是为了进一步优化浮动条件下复杂的建设顺序。关键词 沉管隧道，钢-混复合材料，设计-制造项目，项目发展1. 简介Soderstromstunneln 是巴南城项目的一部分，巴南城位于瑞典的斯德哥尔摩。该项目由一个长约6千米的双线隧道和两个新地下车站组成，这条隧道运行在斯德哥尔摩市中心地下。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为该项目的概观。Soderstromstunneln约440米长，
6、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.Zublin AG（深坑施工、岩石隧道和桩基础)、COWI（沉管隧道和结合处）。图1. 巴南城项目概览该合同价值13.3亿瑞典克郎,从160亿克朗的巴南城项目预算中扣除。Soderstromstunneln由两条短的硬岩隧道组成，这两条隧道的两头都有盖挖隧道，中间有一个结合部和300米长的沉管隧道。在Sodermalm的南侧，一个增加的200米长的隧道通道将被建成岩
7、石隧道。由于覆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55米，将沉管隧道建成为一个水下桥梁。图2为纵向提高正面图。进入现场的要求非常严格，因为附近的水深要控制在6.5米以内，而且工地位于斯德哥尔摩的中心地带，北边就是具有历史意义的Riddarholmen，那里禁止重型施工车辆通行。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（业主解释性设计）设计规格包括一系列需要满足的具体要求，例如：不锈钢薄膜，严格的缝隙宽度标准。为能够有更多可选择方案，合同文件是对外开放的。在招标和
8、谈判期间，在业主的要求下，进行了数个成本缩减调整。接下来将讨论最重要的部分。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米伽封闭，内部的封闭可以在干燥环境下进行检查，只需经由一个环绕隧道的坑道。外部的封闭可以经由坑道查看，但这种情况下必须有潜水员的帮助，因此外部坑道是永久浸水的。图4.隧道横切面示意图（业主解释性设计图）该隧道有4种不同的支撑：1）在结合部内的传统桥梁支座，2）直接由混凝土底座支撑，3) 钢桩芯桩群和4) 干坞的混凝土板堆。为了减少纵向移动产生的内部压力，结合部外的所有支撑都装备了聚乙烯滑
9、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。根据业主的设计图，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，起保护作用。结构系统指明不包括钢薄膜。进而，推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 施工顺序业主设计图所示的施工顺序包括校正干坞；建议首先将隧道北端浇筑到干坞内。使该部分浮起，然后放置在终点。重建干坞的后墙和北边环绕该部分外部的建设深坑。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，最后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.图5. 建造顺序
10、1、2（业主解释性设计图）图6. 建造顺序5、6（业主解释性设计图）2.4 干坞图7. 干坞的横切面示意图（业主解释性设计图）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25米，长约100米。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。对于隧道施工的可选择方案的寻找存在很大的争议。3. 招标阶段的项目进展3.1 浮动钢盒从钢材集散场到斯德哥尔摩的浮动运输图8 1号隧
11、道元件的钢壳，已完成第一步浇筑根据业主设计图，需要改变的的最重要部分是临时建造干坞。推荐方案中，要将20米深的建设深坑打开和关闭数次，还要把建造干坞中100米长的垫板堆起来，这两项工作都花费巨大，而且耗时很长。承包商和顾问在寻找一个减少开放次数和临时建造的方案。业主特别要求外墙要有一个3毫米的不锈钢外壳（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。经过投标阶段的讨论，决定将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
12、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1，0米，堞型梁则是横向焊接，间距为1，5米。保持整体稳定性的一个间距6米的支撑系统，包括两个大型纵向H型横梁。压力的传导是从堞型梁经过墙顶的纵梁到底板的支撑线。这种钢材是为临时荷载状况设计的，它能承受的压力包括装卸货，海上运输，停泊，以及混凝土浇筑。其主要荷载是隧道管节逐渐下沉中产生的水压。图9. 隧道元件的剪力接合器在拐角处的细节图3.2 钢-混复合材料根据相关规格，钢筋混凝土的缝隙宽度标准应控制在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，允许使用厚度为5mm的钢壳。
13、这就为外部钢材用于临时和永久阶段创造了可能。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毫米的钢壳（超过使用期限时出现腐蚀仍然保留）是作为每1米平板上5000平方毫米的外部强化物而使用的，相当于一层25钢筋。在裂隙宽度的计算中，出于对混凝土张力的考量而使用了外部强化物，裂隙长度的计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，从而减轻其重量。但由于爆破任务过于艰巨，所以无论是隧道内部还是外部，
14、任何大规模的缩减都是不现实的。然而，对隧道内部宽度和重量的优化则实现了这一可能。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减少至0.50m。参见图10. 这一方法有效减少了最坏情况下的重量，因此也极大的节省了隧道元件和桩基础的数量。此隧道是建筑在桩支撑之间，就像一个地下桥梁一样，与传统沉管隧道相比较，当前的地基建造原则使隧道对高效固定负载反应非常灵敏。3.4 建造顺序图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顺序和调整隧道长度变为可能。为了减少隧道北端的建筑深坑，决定尽可能的延长隧道长度。实现
15、这一构想需要很多步骤，最终的方案是将隧道总长度延长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，是因为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，本章稍后还有阐述。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。最终决定在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地位于Malaren湖，临
16、近Sodertalje。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决定的。在招标阶段的初期，最开始的想法是打算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。由于隧道施工地点不在斯德哥尔摩，而Soderstrom隧道位于斯德哥尔摩的Malaren湖的Slussen（水闸）附近，因此实现这个方案的主要困难就是Sodertajie水闸是通往施工地点的必经之路，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，底板与地面垂直。穿过码头之后，再将其翻转到原来的位置即可。该方案经过调整，其后用来解决钢外壳的运输，即用支架将钢外壳架到货船
