行業(yè)資訊
《公路沉管隧道設計規(guī)范》解讀
近日,交通運輸部發(fā)布了《公路沉管隧道設計規(guī)范》(JTG/T 3371-01-2022,以下簡稱《規(guī)范》),作為公路工程行業(yè)推薦性標準,自2022年11月1日起施行。為便于理解《規(guī)范》制定的背景、定位、技術特點及主要內(nèi)容,切實做好貫徹實施工作,現(xiàn)將《規(guī)范》解讀如下:
一、背景與作用
我國于20世紀80年代開始沉管隧道建設,進入21世紀發(fā)展勢頭加快,在2018年建成港珠澳大橋海底隧道,目前正在建設深中通道沉管隧道、大連灣海底隧道等重大工程。沉管隧道具有橫斷面利用率高、埋深淺與兩岸連接靈活、易于保證施工質(zhì)量等特點,已成為現(xiàn)階段跨江(河)越海通道的重要建設方案之一。為應對超大規(guī)模、厚軟基、高水壓、大回淤等技術挑戰(zhàn),近年來我國沉管隧道在理論方法、關鍵構造、施工工藝與裝備、防災救援等方面取得了豐富成果和寶貴經(jīng)驗。
為及時總結我國在沉管隧道建設的實踐經(jīng)驗,將重大工程的技術成果向行業(yè)標準轉化,我部近期發(fā)布了《公路沉管隧道設計規(guī)范》(以下簡稱《規(guī)范》)?!兑?guī)范》的發(fā)布對促進我國公路沉管隧道的設計質(zhì)量提升與建設技術發(fā)展具有重要作用。
二、國內(nèi)外技術現(xiàn)狀
目前國內(nèi)外尚未形成涵蓋沉管隧道勘察設計全過程、全要素的專項規(guī)范。
國際隧道協(xié)會(ITA)于20世紀90年代出版了《沉管隧道和懸浮隧道的技術調(diào)研報告》,規(guī)定了沉管結構及接頭的設計要求,但在構造細節(jié)和系數(shù)取值等方面未能全面覆蓋。美國聯(lián)邦公路署(FHWA)于2009年修訂了《公路隧道設計與施工技術手冊》,概要性規(guī)定了沉管隧道的技術要求。日本于2002年發(fā)布了《沉管法隧道技術指南》,規(guī)定了沉管隧道土建工程的技術要求。
我國國家標準《沉管法隧道設計標準》(GB/T 51318-2019)僅規(guī)定了鋼筋混凝土管節(jié)的設計要求,缺少排水系統(tǒng)、交通工程與附屬設施等內(nèi)容。公路工程行業(yè)標準《公路水下隧道設計規(guī)范》(JTG/T 3371-2022)規(guī)定了鉆爆法、盾構法、沉管法與堰筑法四類水下隧道的設計要求,定位于水下隧道綜合性規(guī)范,概要性規(guī)定了沉管隧道的技術要求。
通過30多年工程建設的經(jīng)驗積累和技術研究,我國沉管隧道在設計流程方面,已涵蓋調(diào)查與勘測、總體設計、專項設計、施工要求、監(jiān)測與風險分析的全過程;在設計理論方面,已基本采用工程結構可靠性設計統(tǒng)一理論;在結構安全與耐久、防水、防火等設計方面,已形成技術標準、技術措施、關鍵構造等成熟先進的成果。這些經(jīng)驗和成果為《規(guī)范》編制提供了案例與技術的支撐。
三、定位與技術特點
《規(guī)范》適用于以沉管法施工的新建公路水下隧道,對沉管隧道規(guī)劃及勘察設計中方法、指標、措施的應用,提出了統(tǒng)一系統(tǒng)的技術要求。《規(guī)范》按專項設計規(guī)范的定位,在《公路水下隧道設計規(guī)范》(JTG/T 3371—2022)基礎上,進一步細化了沉管隧道的基本規(guī)定、調(diào)查與勘測、材料、總體設計、管節(jié)結構、基槽、地基與基礎、回填、銜接段、分析計算、耐久性設計、管節(jié)舾裝設施、路面與排水系統(tǒng)、附屬構造、交通工程與附屬設施、結構監(jiān)測、風險分析等內(nèi)容。
《規(guī)范》編制過程中進行了充分調(diào)研和資料收集,全面總結了國內(nèi)外沉管隧道的技術成果及實踐經(jīng)驗,借鑒了相關規(guī)范,統(tǒng)籌了技術的成熟性和先進性,具有以下技術特點:
(一)設計理念先進?!兑?guī)范》貫徹了精細化設計、高質(zhì)量發(fā)展等政策要求與安全、耐久、適用、經(jīng)濟、節(jié)能、環(huán)保的理念,通過參照引用、擴充細化、總結提升、防控示范,綜合確定技術指標與方法措施,注重可操作性,體現(xiàn)了現(xiàn)階段沉管隧道設計的總體技術水平。
(二)與國際接軌,引領了國內(nèi)沉管隧道的發(fā)展。在建設理念、設計理論、技術發(fā)展等方面,與現(xiàn)階段的沉管隧道國際總體水平和主流趨勢接軌。結構設計采用以分項系數(shù)表達的極限狀態(tài)設計法;體現(xiàn)建養(yǎng)一體化的理念,提出結構監(jiān)測要求,注重運營期設施配置,在設計階段開展風險分析、輔助方案決策;鋼殼混凝土管節(jié)、節(jié)段式管節(jié)、接頭關鍵構造、最終接頭構造型式及其工法、復合地基與基礎沉降控制等關鍵技術在國際同類成果基礎上,結合我國工程建設實踐進行了創(chuàng)新性轉化和吸收,總體達到了國際領先水平。
(三)內(nèi)容系統(tǒng)全面?!兑?guī)范》采用“總體性能要求+專項技術要求”的結構框架,內(nèi)容涵蓋勘察設計的全過程,以及土建工程、交通工程與附屬設施等全要素,重視防災救援與運營舒適等功能要求。
(四)完善了標準體系。與現(xiàn)行《公路工程技術標準》《公路工程結構可靠性設計統(tǒng)一標準》《地下工程防水技術規(guī)范》等國家或行業(yè)標準保持有效銜接。與《公路水下隧道設計規(guī)范》《公路隧道抗震設計規(guī)范》等一并構建層次分明的標準體系。
(五)支持重大工程建設?!兑?guī)范》按“補短板、重引領”的要求,補充公路交通基礎設施重點領域的標準,及時將港珠澳大橋等重大工程的研究成果和建設經(jīng)驗轉化為行業(yè)標準,充分發(fā)揮行業(yè)標準對重大工程的技術支撐與引領作用。
四、主要內(nèi)容
《規(guī)范》的內(nèi)容分為17章和1個附錄,概況為以下幾個要點:
(一)與公路工程標準體系協(xié)調(diào)銜接一致,提出總體性能要求
依據(jù)《公路工程技術標準》《公路工程結構可靠性設計統(tǒng)一標準》《公路隧道抗震設計規(guī)范》《公路水下隧道設計規(guī)范》,主體結構的設計使用年限不低于100年,其結構安全等級和抗震設防類別分別取一級、A類,防水等級不低于二級,交通工程與附屬設施分級劃分為A+、A、B、C、D。
(二)體現(xiàn)我國沉管隧道建設的最新技術水平,提出管節(jié)結構、管節(jié)接頭、地基基礎的專項技術要求
在管節(jié)結構上,提出了基本設計流程,按結構類型規(guī)定了鋼筋混凝土管節(jié)和鋼殼混凝土管節(jié)的選用原則和基本構造,按整體式、節(jié)段式、半剛性管節(jié)規(guī)定了縱向結構型式的選用原則、構造要求;在管節(jié)接頭上,規(guī)定了剪力鍵、鋼端殼、防水措施,提出了岸上最終接頭與水中最終接頭的設計要求。
在基槽與回填上、提出了基槽的設計尺寸和邊坡穩(wěn)定性要求、回填的材料和防護的設置原則;在地基與基礎上,按先鋪法和后填法規(guī)定了墊層的構造、材料等要求,提出了特殊條件下地基處理和樁基礎的類型選用、構造等要求。
(三)貫徹精細化、高質(zhì)量的設計理念,提出沉管隧道調(diào)查勘測、分析計算、結構耐久性設計的專項技術要求
在調(diào)查與勘測上,按設計階段提出了主要內(nèi)容及手段,規(guī)定了水下與陸域的地形測量、水文氣象觀測、地質(zhì)調(diào)繪、物探、勘探等的工作范圍、精度以及試驗方法。
在分析計算上,提出了沉管隧道永久作用、可變作用、偶然作用和地震作用的取值方法,按持久狀況、短暫狀況、偶然狀況和地震狀況規(guī)定了驗算內(nèi)容、作用組合、分析模型、計算方法與參數(shù)。
在結構耐久性設計上,按一般環(huán)境、凍融環(huán)境、海洋氯化物環(huán)境、除冰鹽環(huán)境,規(guī)定了混凝土結構與鋼結構的材料耐久性指標、減輕環(huán)境作用效應的結構構造措施、防腐蝕附加措施。
(四)重視防災救援與運營快捷舒適等功能要求,提出結構防火、逃生通道、通風排煙的專項技術要求
以沉管隧道主體結構在火災后保持穩(wěn)定為基本原則,按A+、A、B、C、D的分級規(guī)定了隧道承載結構體的耐火極限,并提出防火構造要求。對逃生通道及逃生口,規(guī)定了限界、間距等要求。在通風排煙上,規(guī)定了機械防煙與排煙系統(tǒng)的選用原則與風壓、風速、排煙長度等要求。
(五)遵循設計、施工、運營一體化的建設原則,提出管節(jié)舾裝設施、結構監(jiān)測、風險分析的專項技術要求
管節(jié)舾裝設施充分考慮與施工的銜接,規(guī)定了端封墻、壓載水裝置、系纜柱、吊點、測量塔、導向裝置、拉合裝置、人孔8類設施的設計要求。
結構監(jiān)測按施工期和運營期開展工作,提出了結構監(jiān)測的項目與方式、斷面及位置、頻率與精度等要求;設計階段的風險分析按工程可行性研究、初步設計、施工圖設計三個階段提出了風險側重點、風險分析方法、典型風險源及風險事態(tài)等要求。
五、實施注意事項
(一)與相關規(guī)范配套使用。與《公路工程技術標準》(JTG B01—2014)、《公路工程結構可靠性設計統(tǒng)一標準》(JTG 2120—2020)、《公路水下隧道設計規(guī)范》(JTG/T 3371—2022)、《公路隧道抗震設計規(guī)范》(JTG 2232—2019)、《地下工程防水技術規(guī)范》(GB 50108—2001)等相關標準規(guī)范配套使用。
(二)精心組織宣貫培訓?!兑?guī)范》服務對象廣、涉及專業(yè)多、技術要求高,要結合工作實際精心組織宣貫培訓,讓技術人員準確理解、正確使用《規(guī)范》。
(三)持續(xù)跟蹤《規(guī)范》施行效果。關注《規(guī)范》與沉管隧道建設實際的適應性和協(xié)調(diào)性,加強“四新”技術應用的反饋和分析,及時總結工程應用經(jīng)驗,進一步收集相關工作意見,便于后期對《規(guī)范》進行優(yōu)化和完善。
更多相關信息 還可關注中鐵城際公眾號矩陣 掃一掃下方二維碼即可關注