标准编号:	GB/T 51318-2019
中文名称:	沉管法隧道设计标准
英文名称:	Standard for design of immersed tunnel
行业分类:	GB    国家标准
发布机构:	中华人民共和国住房和城乡建设部 国家市场监督管理总局
发布日期:	2019-05-24
实施日期:	2019-12-1
标准状态:	现行
翻译语言:	英文
文件格式:	PDF
中文字符数:	85000 字
翻译价格(元):	5950.00 元
交付时间:	付款后 1 个工作日

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
中华人民共和国国家标准
P GB/T 51318-2019



沉管法隧道设计标准
Standard for design of immersed tunnel



2019-05-24发布 2019-12-01实施
中华人民共和国住房和城乡建设部
国家市场监督管理总局 联合发布
中华人民共和国国家标准
沉管法隧道设计标准
Standard for design of immersed tunnel
GB/T 51318-2019
主编部门：中华人民共和国住房和城乡建设部
批准部门：中华人民共和国住房和城乡建设部
施行日期：2019年12月1日
中国建筑工业出版社
2019北京
中华人民共和国住房和城乡建设部
公告
2019年 第134号
住房和城乡建设部关于发布国家标准
《沉管法隧道设计标准》的公告
现批准《沉管法隧道设计标准》为国家标准，编号为GB/T 51318-2019，自2019年12月1日起实施。
本标准在住房和城乡建设部门户网站(www.mohurd.gov.cn)公开，并由住房和城乡建设部标准定额研究所组织中国建筑工业出版社出版发行。
中华人民共和国住房和城乡建设部
2019年5月24日
前言
根据住房和城乡建设部《关于印发〈2015年工程建设标准规范制订、修订计划〉的通知》(建标[2014]189号)的要求，标准编制组经广泛调查研究，认真总结实践经验，参考有关国际标准和国外先进标准，并在广泛征求意见的基础上，编制了本标准。
本标准的主要技术内容是：1．总则；2．术语和符号；3．基本规定；4.工程调查与勘测；5．总体设计；6.材料；7.荷载和组合；8.结构计算；9．管节结构；10.管节浮运、沉放；11.管节基槽、基础垫层和回填；12．护岸和衔接段；13．干坞；14．结构防水；15.耐久性；16.抗震。
本标准由住房和城乡建设部负责管理，由天津滨海新区建设投资集团有限公司负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见或建议，请寄送天津滨海新区建设投资集团有限公司(地址：天津市滨海新区新港街道中央大道819号，邮编：300450)。
本标准主编单位：天津滨海新区建设投资集团有限公司
中铁第六勘察设计院集团有限公司
本标准参编单位：上海市隧道工程轨道交通设计研究院
天津市市政工程设计研究院
中铁十八局集团有限公司
港珠澳大桥管理局
上海交大海洋水下工程科学研究院有限公司
中铁科学研究院有限公司
同济大学
西南交通大学
中交第一公路勘察设计研究院有限公司
天津城建大学
本标准主要起草人员：于立群 贺维国 张兴业 邢永辉 贺春宁 刘旭锴 沈永芳 陈越 代敬辉 陈代秉 隋洪瑞 范国刚 陈正杰 曹景 方磊 王朝辉 郑余朝 胡群芳 曹校勇 徐斌 朱世柱 陆明 袁有为 孟庆祥 褚凯 周华贵 肖刚刚 宋超业 王飞 张建新
本标准主要审查人员：李永盛 刘洪洲 王明年 赵喜斌 丁浩 程晓明 逢铁铮 郭卫社 方新涛 陈胜
1 总则
1.0.1 为使沉管法隧道设计做到安全可靠、技术先进、经济合理、耐久适用，制定本标准。
1.0.2 本标准适用于钢筋混凝土管节采用沉管法的隧道结构勘察与设计。
1.0.3 沉管法隧道结构勘察与设计除应符合本标准外，尚应符合国家现行有关标准的规定。
2 术语和符号
2.1术语
2.1.1 沉管法隧道 immersed tunnel
在水域中主要由若干预制完成的基本结构单元，将其通过浮运、沉放、水下对接形成的隧道。
2.1.2 管节 element
一次或分次预制完成，可实施浮运、沉放、水下对接组成沉管结构的基本单元。
2.1.3 浮运 floating transportation
管节预制完成后，浮于水面，将其拖运到指定位置的过程。
2.1.4 沉放 immersion
管节下沉至指定位置的过程。
2.1.5 对接 connection
管节与管节或衔接段间进行拉合及水力压接的过程。
2.1.6 沉管段 immersed elements assembly
所有管节连接起来形成的隧道段。
2.1.7 衔接段 connection tunnel
与沉管段隧道两端相连接的、一般采用明挖现浇法施工的隧道或地下构筑物。
2.1.8 干坞 dry dock
用于管节预制的场地，可兼用于舾装、起浮、系泊，通常为固定干坞；特殊情况下利用大型驳船作为管节预制、舾装的场地则称为移动干坞。
2.1.9 最终接头 closure joint
实现沉管隧道贯通的连接结构，又称合拢接头。
2.1.10 剪力键 shear key
设于管节接头，限制管节或管节与衔接段间水平、竖向位移的抗剪构件。
2.1.11 管节接头 element joint
管节与管节、管节与衔接段之间的连接结构。
2.1.12 GINA止水带 GINA gasket
安装于管节接头处外贴压缩式防水专用橡胶制品。
2.1.13 OMEGA止水带 OMEGA seal
安装于管节接头处内贴可卸式防水专用橡胶制品。
2.1.14 系泊 mooring
管节浮出水面或浮运到位后，通过锚拉固定于水面的过程。
2.1.15 干舷 freeboard
管节在寄放、系泊、浮运过程中，其顶面高出吃水线的竖向距离。
2.1.16 基槽 trench
用于埋置隧道的条形水下基坑。
2.1.17 压舱混凝土 ballast concrete
放置于管节内，提供压载重量的混凝土。
2.1.18 拉合座 pulling bearing
设置在管节接头两端顶部，用于实现管节初始压接的拉合装置。
2.1.19 端封墙 bulkhead
为浮运、沉放和安装管节，实现管节及暗埋段临时封闭的墙体结构。
2.1.20 钢端壳 steel shell of the terminal surface
管节或衔接段端头用于GINA止水带和OMEGA止水带安装或对接的钢构件，又称端钢壳。
2.1.21 水密门 watertight door
设置于端封墙上，用于管节沉放后临时通行的防水密封门。
2.1.22 鼻托 bearer
用于管节沉放、对接，具有临时承托、导向作用的装置。
2.1.23 压载水箱 ballast tank
调整管节起浮、浮运、沉放过程中压载重量所采用的临时设施。
2.1.24 晒装 outfitting
管节浮运沉放所需的临时设施及设备安装作业。
2.1.25 人孔 man hole
管节顶部预留的人员临时进出孔洞。
2.1.26 节段 segment
一次或分次预制完成，在陆上通过接头连接组成沉管管节的基本单元，相邻节段间纵向钢筋不连通，组成的管节称节段式管节。反之，一般称整体式管节。
2.1.27 节段接头 segment joint
节段与节段之间的连接结构。
2.1.28 先铺法 pre-bedding method
管节沉放对接前先行完成的管节基础垫层施工方法。
2.1.29 后填法 post filling method
管节沉放对接后完成的管节基础垫层施工方法。
2.1.30 灌砂法 sand flow method
通过管节侧墙、底板等结构预埋管压注砂(或砂与水泥熟料)充填管节底板与基槽底之间空隙形成基础垫层的方法。
2.1.31 压浆法 grouting method
通过管节底板预埋管灌注砂浆充填管节底板与基槽底之间空隙形成基础垫层的方法。
2.1.32 锁定回填 locking backfill
管节对接完成后，为约束其水平位移，对管节尾部自由端两侧一定范围内的基槽底部进行的回填。
2.1.33 护岸 bank revetment
保护堤岸的构筑物。
2.1.34 坞墙 dock wall
工厂化干坞中深坞和浅坞周围的挡水结构物。
2.2 符号
2.2.1 作用和作用效应
C——结构或构件达到正常使用要求的规定限值；
Ff——管节浮力设计值；
Gb——舾装、压舱及覆盖层等有效压重标准值；
GS——管节自重标准值；
R——结构构件的承载力设计值；
Rd——结构构件抗力设计值；
S——结构构件内力组合的设计值；
SAd——按偶然荷载标准值Ad计算的荷载效应值；
Sd——荷载组合的效应设计值；
SEhk——水平地震作用标准值的效应；
SEvk——竖向地震作用标准值的效应；
SGE——重力荷载代表值的效应；
SGjk——按第j个永久荷载标准值Gjk计算的荷载效应值；
SQik——按第i个可变荷载标准值Qik计算的荷载效应值，其中Qlk为起主导作用的可变荷载的荷载效应值。
2.2.2 几何参数
H——管节外包高度；
H0——管节出坞设计水位标高；
Ha——固定干坞坞底标高或驳船下潜区底标高；
Hd——浅坞区坞底标高；
Hh——管节脱离驳船时设计水位；
Hj——管节寄放最小水深；
Hl——驳船船体高度；
Hs——管节底部至坞底(驳船甲板面)的起浮安全距离；
Ht——最低通航水深；
H——计算结构层净高；
hg——管节干舷高度；
hj——管节寄放安全距离；
hs——管节浮运安全距离；
hy——移动干坞浮运管节最大吃水深度；
V——管节排开水的体积。
2.2.3 计算系数及其他
γw——水体重度；
γs——抗浮分项系数；
m——参与组合的永久荷载的数量；
n——参与组合的可变荷载的数量；
γ0——结构重要性系数；
γEh——水平地震作用分项系数；
γEv——竖向地震作用分项系数；
γG——重力荷载分项系数；
——第j个永久荷载的分项系数；
——第i个可变荷载的设计使用年限调整系数；
——第i个可变荷载的分项系数；
γRE——承载力抗震调整系数；
——可变荷载Qi的组合值系数；
——第1个可变荷载的频遇值系数；
——第i个可变荷载的准永久值系数；
ue——设防地震作用标准值产生的结构最大弹性层间位移；
up——弹塑性层间位移；
[θe]——弹性层间位移角限值；
[θp]——弹塑性层间位移角限值。
3 基本规定
3.0.1 沉管法隧道设计前应进行工程调查与勘测工作。
3.0.2 沉管法隧道宜进行总体设计。
3.0.3 沉管法隧道设计内容应包括运营期间的健康监测要求。
3.0.4 沉管法隧道应根据不同的使用功能需求确定主要设计指标。
3.0.5 沉管法隧道应加强施工期间环境条件、施工状况的监测工作，实施信息化设计。
4 工程调查与勘测
4.1 一般规定
4.1.1 工程调查与勘测应根据沉管法隧道的技术特点、设计要求和所在区域条件，采用相应的方法。搜集和调查的资料应准确可靠，勘测精度应符合国家现行有关标准的规定。
4.1.2 工程勘测方法及勘测工作量应根据现场地形、地貌、地质条件、工程结构设置以及不同勘测手段的特殊性等确定。
4.2 工程调查
4.2.1 工程调查应根据沉管法隧道不同设计阶段的任务、目的、要求，针对隧道结构特点和规模，确定搜集、调查资料的内容、范围和深度要求。
4.2.2 工程调查应包括下列主要内容：
1 现状及规划资料，包括道路交通、城市建设、港口码头、航道运输、堤岸防护等；
2 气象资料，包括气温、湿度、降水、雾况、风向、风速等；
3 水文地质资料，包括水位、波浪、流速、流向、水温、重度、水质、防洪标准、河道整治、河(海)势变化等；
4 工程地质及地震资料，包括地形、地貌、工程地质、区域地震历史、抗震设防烈度、设计地震分组、设计基本地震加速度等；
5 沿线地面、地下及水下建(构)筑物资料，包括建(构)筑物、管线、文物、军事设施、矿产资源、危险爆炸物等；
6 环境资料，包括隧道附近大气环境现状、车辆废气排放要求、噪声要求、水域生态保护要求以及隧道口外部环境亮度等；
7 现场施工条件资料，包括场地、供水供电、建筑材料来源、装备和机械等。
4.3 工程勘测
4.3.1 隧道勘测应与设计阶段相适应，分阶段进行。勘测阶段可分为可行性研究勘测、初步勘测和详细勘测，必要时应进行补充勘测。
4.3.2 水下地形测绘应符合下列规定：
1 水下地形测量应与陆上地形测量互相衔接；
2 可行性研究阶段，水下地形应以搜集既有资料和现场调查为主，工程地质测绘比例应满足相关审批部门的要求；
3 初步设计阶段的测绘比例宜采用1：1000～1：2000，测绘范围宜取隧道轴线两侧各2km～3km；
4 施工图设计阶段，测绘比例宜采用1：500～1：1000，测绘范围宜取隧道轴线两侧各0.5km～1km；
5 当采用异地干坞时，各阶段测绘范围应涵盖管节浮运区域。
4.3.3 水域段勘察工作应符合下列规定：
1 可行性研究勘察应以搜集资料、现场踏勘为主，辅以必要的勘探、测试工作，初步评价对隧道的影响，勘探应符合下列规定：
1)勘探点平面布置孔距宜为400m～500m，勘探点总数量不宜少于2个，且对沿线每一地貌单元及工法分段不应少于1孔；
2)在松散地层中，勘探孔深度应达到拟建隧道结构底板下2.5倍隧道高度，且不应小于20m；
3)在微风化及中等风化岩石中，勘探孔深度应达到结构底板下，且不应小于8m，遇岩溶、土洞、暗河时应穿透并根据需要加深钻孔。
2 初步勘察阶段，勘探应符合下列规定：
1)地质条件复杂的隧道，勘探点总数不应少于5个，长隧道和特长隧道勘探点间距宜为100m～300m；
2)在松散地层中，一般性勘探孔进入隧道底板以下不应小于1.5倍隧道高度，控制性勘探孔进入隧道底板以下不应小于2.5倍隧道高度；
3)在微风化及中等风化岩石中，勘探孔进入隧道底板以下不应小于1倍隧道高度，遇岩溶、土洞、暗河时应穿透并根据需要加深钻孔。
3 详细勘察阶段，勘探应符合下列规定：
1)勘探孔可采用梅花形布设方式，管节底部投影区域勘探孔间距宜为30m～50m；水下浚挖边坡范围内勘探孔间距宜为40m～60m；
2)在松散地层中，一般性勘探孔进入隧道底板以下不应小于1.5倍隧道高度，控制性勘探孔进入隧道底板以下不应小于2.5倍隧道高度；
3)在微风化及中等风化岩石中，勘探孔深度应进入隧道底板以下0.5倍隧道高度且不应小于5m，遇岩溶、土洞、暗河时应穿透并根据需要加深钻孔。
4 当河(海)底存在淤泥时应实测淤泥层厚度及各分层浮泥密度。
5 管节浮运区域需疏浚时，疏浚范围内应布设勘探孔，勘探孔深度应满足疏浚工程量计算需要，勘探孔间距根据区域地质环境具体确定。
6 水域段的水文勘察应包括水流速度、水位、水重度等内容。
5 总体设计
5.1 一般规定
5.1.1 总体设计应包括隧道位置、线形、断面、干坞、管节浮运与沉放等内容。
5.1.2 路线设计应符合总体规划要求，并应协调好与周边建(构)筑物、航道、地下管线间的关系。
5.1.3 隧道设计应满足城市、堤防、航道、码头等远期规划实施后现状环境改变时隧道结构的安全。
5.1.4 结构设计应符合使用条件、结构类型、施工工艺、机械设备的要求，并满足设计使用年限、使用功能等要求。
5.2 隧道位置选择
5.2.1 隧道位置应避开滑坡、泥石流、地震断裂带等危险地段。
5.2.2 隧道位置应根据地震活动性及工程地质条件选择抗震有利地段，无法满足时应采取有效措施。
5.2.3 隧道位置宜选择在水文、河势稳定以及河床平缓地段，基槽底最大水深不宜大于50m，水流速度窗口期满足管节浮运、沉放施工作业的要求。
5.2.4 隧道位置选择应满足水文和航运条件，有利于隧道施工和环境保护，减少对驳岸、码头等既有构筑物的不良影响。
5.3 几何设计
5.3.1 隧道平面设计应符合下列规定：
1 隧道中心线与航道中心线、堤岸治导线宜正交或大角度斜交；
2 隧道沉管段平面线形宜采用直线，不满足时宜结合隧道功能、管节长度、断面宽度、施工工艺等因素综合确定合理的平曲线半径。
5.3.2 隧道总平面设计应满足隧道运营期管养维护、防灾救援等综合要求。
5.3.3 隧道纵断面线形应根据地形、地貌等工程建设条件确定。
5.3.4 隧道应埋设在规划航道底标高以下，并满足规划航道实施及隧道顶部防锚层敷设要求。
5.3.5 管节顶部宜埋置在冲刷包络线以下，当不满足或管节顶部局部高出现状河(海)床面时，应进行专题研究。
5.3.6 沉管段与衔接段分界位置的选择应保证管节结构顶面位于施工期最低水位标高以下，并应满足管节水力压接的要求。
5.3.7 管节长度和分节数应根据制作方式、浮运、沉放、隧道纵断面等条件，并应结合地质、水文、河床形态等因素综合确定。
5.3.8 隧道净空尺寸除应满足建筑限界、设备布置外，尚应满足施工误差、测量误差、结构变形与工后沉降的要求。
5.3.9 管节横断面尺寸除应满足隧道净空、结构受力和变形要求外，尚应满足浮力设计的要求。
5.3.10 交通功能隧道应在隧道洞口和最低点位置设置排水泵房。
5.4 控制性技术方案
5.4.1 干坞方案应根据工程投资、工期筹划、管节数量以及场地、航道、水文等条件确定。
5.4.2 隧道两端岸上衔接段方案应与干坞方案及管节预制工期匹配。
5.4.3 管节浮运方式应根据干坞形式、航道条件、浮运距离、水文和气象等因素确定。
5.4.4 管节沉放方式应根据航道条件、水文环境、管节结构、施工装备等因素确定。
5.4.5 最终接头位置和结构形式应根据航道条件、隧道埋深、干坞方案、工期筹划等因素确定。
6 材料
6.0.1 工程材料的选用应根据结构类型、受力条件、使用要求和所处环境等因素确定。
6.0.2 管节主体结构混凝土应采用防水混凝土，混凝土抗渗等级不应低于P8。
6.0.3 管节主体结构混凝土原材料和配合比、最低强度等级、最大水胶比以及胶凝材料最小用量等应符合耐久性要求，并应满足抗裂、抗渗、抗冻、抗腐蚀性等要求。
6.0.4 管节主体结构混凝土强度等级不应低于C35，预应力管节主体结构混凝土强度等级不应低于C40。
6.0.5 管节后浇带应采用微膨胀混凝土，其抗渗等级、抗压强度等指标不应低于管节本体混凝土。
6.0.6 管节压舱混凝土设计强度等级不宜低于C25，防锚层混凝土设计强度等级不宜低于C20。
6.0.7 管节钢端封墙、水密门、剪力键、钢端壳等部位钢材可采用Q235B材质。
6.0.8 主体结构主筋宜采用HRB400、HRB500钢筋，箍筋宜采用HPB300、HRB400钢筋。
6.0.9 钢端壳内注浆宜采用无收缩水泥砂浆材料，强度等级不宜小于M25。
6.0.10 临时支撑垫块钢板、临时支撑钢管桩桩帽面板宜采用40CrMoMn材质，临时支撑钢管桩宜采用Q235B材质，垂直千斤顶推杆端部HRC(洛氏硬度)不宜小于50。
6.0.11 管节接头PC拉索应采用高强度低松弛钢绞线，极限强度标准值不应小于1860MPa。
6.0.12 GINA止水带与OMEGA止水带材料应按本标准第14章规定执行。
6.0.13 GINA止水带、OMEGA止水带压板、压条钢板可采用Q235B材质，紧固件宜采用性能等级不低于5.6级的普通螺栓，并应满足耐久性要求。
7 荷载和组合
7.1 荷载分类和荷载代表值
7.1.1 沉管法隧道结构上作用的荷载可分为永久荷载、可变荷载和偶然荷载，其分类应符合表7.1.1的规定。
表7.1.1 沉管法隧道作用荷载分类
荷载分类 荷载名称
永久荷载 结构自重
地层土压力
静水压力
混凝土徐变和收缩效应
结构上部建筑物及设施压力荷载
地基及基础差异沉降影响
设备及压载混凝土等荷载
可变荷载 基本可变荷载 隧道内部车辆荷载
水压力变化
温差作用
工后差异沉降作用
人群荷载
地面超载
其他可变荷载 系缆力
水流作用、波浪力
沉放吊点荷载
维修荷载
压舱荷载
偶然荷载 地震作用
隧道内车辆爆炸荷载
车辆撞击荷载
人防荷载
沉船、锚击等荷载
火灾作用
7.1.2 荷载应根据隧道功能、地质特征、埋置深度、结构特征、环境条件和施工方法等因素确定。
7.1.3 永久荷载标准值确定应符合下列规定：
1 隧道结构自重应按结构设计尺寸、压舱混凝土厚度、防锚层厚度及材料重度标准值计算；
2 隧道顶板以上覆土压力应按覆土厚度按全土柱重计算，侧向地层压力应按静止土压力计算，土体重度应按有效重度取值。
7.1.4 可变荷载标准值应按下列规定计算：
1 车辆荷载及其动力作用应按现行国家相关标准确定；
2 变动水压力应根据设计水位与常水位差计算；
3 温度应力应根据常年气象和水温统计资料确定的温差变化数据计算；
4 其他可变荷载应根据施工过程及其特点，涵盖施工中的各种最不利情况。
7.1.5 偶然荷载应按下列规定计算：
1 地震作用应按本标准第16章规定确定；
2 爆炸荷载应仅计算一辆车自身油箱燃油爆炸作用；
3 车辆撞击荷载大小及作用位置高度应按现行国家相关标准确定；
4 隧道内人防荷载应根据隧道使用功能及人防部门要求确定；
5 沉船荷载和锚击应根据规划航道等级、隧道顶板覆土厚度、水深等因素确定。
7.1.6 结构设计时，荷载代表值应按下列方法选取：
1 永久荷载应采用标准值作为代表值；
2 可变荷载应根据设计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值作为其代表值；
3 偶然荷载应根据沉管法隧道使用功能确定其代表值。
7.1.7 承载能力极限状态或正常使用极限状态按标准组合设计时，对可变荷载应采用荷载组合值或标准值作为其荷载代表值，可变荷载组合值应为可变荷载标准值乘以荷载组合值系数。
7.1.8 正常使用极限状态按频遇组合设计时，应采用可变荷载频遇值或准永久值作为其荷载代表值；按准永久组合设计时，应采用可变荷载准永久值作为其荷载代表值。可变荷载频遇值应为可变荷载标准值乘以频遇值系数；可变荷载准永久值应为可变荷载标准值乘以准永久值系数。
7.2 荷载组合
7.2.1 结构设计应根据结构在施工或运营期间可能同时出现的荷载，按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行荷载组合，并取最不利组合进行设计。
7.2.2 承载能力极限状态，应按荷载基本组合或偶然组合计算荷载组合的效应设计值，并应采用下式进行计算：
γ0Sd≤Rd (7.2.2)
式中：γ0——结构重要性系数，沉管法隧道主体结构安全等级为一级，其结构重要性系数不应小于1.1；次要结构安全等级为二级，其结构重要性系数不应小于1.0；其他临时结构安全等级为三级，其结构重要性系数不应小于0.9；
Sd——荷载组合的效应设计值；
Rd——结构构件抗力设计值。
7.2.3 荷载基本组合的效应设计值Sd，应从下列荷载组合值中取用最不利的效应设计值确定：
1 可变荷载控制的效应设计值，应按下式进行计算：
(7.2.3-1)
式中：——第j个永久荷载的分项系数，应按本标准第7.2.4条采用；
、——起主导作用的可变荷载及第i个可变荷载的分项系数，应按本标准第7.2.4条采用；
——按第j个永久荷载标准值Gjk计算的荷载效应值；
——按第i个可变荷载标准值Qik计算的荷载效应值，其中为起主导作用的可变荷载的荷载效应值；
——可变荷载Qi的组合值系数，应按本标准第7.2.10条采用；
m、n——分别为参与组合的永久荷载数及可变荷载数。
2 永久荷载控制的效应设计值，应按下式进行计算：
(7.2.3-2)
注：1 基本组合中的效应组合设计值仅适用于荷载与荷载效应为线性关系的情况；
2 当无法明显判断可变荷载是否起控制作用或者无法判断时，应将各可变荷载依次作为试算，并取其中最不利的荷载组合效应设计值。
7.2.4 基本组合中的荷载分项系数，应按下列规定采用：
1 永久荷载的分项系数应符合下列规定：
1)当永久荷载对结构不利时，对由可变荷载效应控制的组合应取1.2，对由永久荷载效应控制的组合应取1.35；
2)当永久荷载对结构有利时，不应大于1.0。
2 可变荷载的分项系数应取1.4。
7.2.5 荷载偶然组合的效应设计值Sd可按下列规定采用：
1 用于承载力极限状态计算的效应设计值，应按下式进行计算：
(7.2.5-1)
式中：———按偶然荷载标准值Ad计算的荷载效应值；
——第1个可变荷载的频遇值系数；
——第i个可变荷载的准永久值系数。
2 用于偶然事件发生后受损结构整体稳固性验算的效应设计值，应按下式进行计算：
(7.2.5-2)
注：组合中的设计值仅适用于荷载与荷载效应为线性关系的情况。
7.2.6 对于正常使用极限状态，应根据不同设计要求，分别采用荷载效应标准组合、频遇组合或准永久组合，并应按下式进行计算：
Sd≤C (7.2.6)
式中：C——结构或构件达到正常使用要求的规定限值。
7.2.7 荷载标准组合的效应设计值Sd应按下式计算：
(7.2.7)
注：组合中的设计值仅适用于荷载与荷载效应为线性关系的情况。
7.2.8 荷载频遇组合的效应设计值Sd应按下式计算：
(7.2.8)
注：组合中的设计值仅适用于荷载与荷载效应为线性关系的情况。
7.2.9 荷载准永久组合的效应设计值Sd应按下式计算：
(7.2.9)
注：组合中的设计值仅适用于荷载与荷载效应为线性关系的情况。
7.2.10 沉管法隧道均布可变荷载组合值系数、频遇值系数及准永久值系数应按表7.2.10采用。
表7.2.10 沉管法隧道均布可变荷载组合值
系数、频遇值系数及准永久值系数
系数
荷载 组合值系数ψc 频遇值系数ψf 准永久值系数ψq
隧道内车辆荷载 0.70 0.7 0.6
水压力变化值 0.75 1.0 1.0
温差作用 0.75 0.8 0.8
人群荷载 0.70 0.6 0.5
地面超载 0.70 0.6 0.4
其他可变荷载 0.50 0.3 0
8 结构计算
8.1 一般规定
8.1.1 沉管法隧道结构应进行管节预制、系泊、浮运、沉放等施工工况和正常运营工况下的结构强度、变形、稳定性、抗浮和沉降等计算分析。
8.1.2 管节结构应就其在施工期和运营期不同工况下可能出现的最不利荷载组合，分别进行横向和纵向结构分析，并应按承载能力极限状态和正常使用极限状态进行验算。
8.2 浮力计算
8.2.1 干舷高度应根据管节尺寸、混凝土重度、结构含钢量、水体重度、施工荷载、管节制作误差等因素确定，管节完成舾装后的干舷高度宜控制在100mm～200mm。
8.2.2 管节在漂浮状态的定倾高度不宜小于300mm。如管节在施工过程中可能因侧向牵引、锚拉、横向水流、浪涌或风压而产生较大倾角的状态，应按船舶工程的计算方法进行稳定性验算。
8.2.3 管节在施工期和运营期，应按下列公式进行抗浮计算：
(8.2.3-1)
Ff＝γwV (8.2.3-2)
式中：Ff——管节浮力设计值(kN)；
Gs——管节自重标准值(kN)；
Gb——舾装、压舱及覆盖层等有效压重标准值(kN)；
γw——水体重度(kN/m3)；
V——管节排开水的体积((m3)；
γs——抗浮分项系数，各阶段取值：
1)沉放、对接阶段1.01～1.02；
2)对接完成后1.05；
3)压舱混凝土、回填覆盖完成后1.10～1.20。
8.3 管节静力计算
8.3.1 管节横向计算应符合下列规定：
1 管节横向计算应根据水深情况、覆土情况等分段进行计算；
2 管节横向分析宜采用平面应变模型进行计算(图8.3.1)。

图8.3.1 管节横向内力计算简图
1—水压力；2—覆土荷载；3—侧向土压力；4—侧向水压力；
5—结构自重；6—基底支承弹簧
8.3.2 管节纵向计算应符合下列规定：
1 施工期管节纵向结构分析应根据管节结构形式、施工工艺、波浪力、水流力等因素进行计算，对于受力状态复杂的施工工况宜采用三维数值计算方法进行结构分析；
2 运营期管节纵向结构分析宜采用弹性地基梁模型进行计算；
3 应对纵向不均匀沉降、温度变化、混凝土收缩徐变作用下的结构和接头变形进行分析，并满足管节接头允许变形要求；
4 应根据地基土的承载历史及施工过程进行沉降量计算。
8.4 舾装件计算
8.4.1 端封墙、系缆桩、测量塔、拉合座、吊点、鼻托、压载水舱及临时支承系统等舾装件，应根据受力特点和使用要求进行结构强度、变形及稳定性分析。
8.4.2 端封墙应根据施工期最不利工况条件下的梁板结构进行计算，并应采用最高水位进行校核。
8.4.3 系缆桩可按水工模型试验确定的系缆力进行设计。
8.4.4 测量塔宜按空间体系进行结构整体分析，按浮运、沉放工况分别进行计算，塔顶水平变形不宜大于15mm。
8.4.5 拉合座拉合力应根据选定GINA止水带的压缩曲线，按GINA止水带鼻尖压缩量达到初步止水时对应的压缩力进行计算。
8.4.6 吊点最大起吊力应按管节沉放过程中最不利工况下3个吊点进行计算。
8.4.7 鼻托应根据管节沉放、对接过程中最不利工况下的受力条件，按牛腿结构形式进行计算。
9 管节结构
9.1 一般规定
9.1.1 管节结构设计除应满足设计使用年限和使用功能外，还应满足运营环境、施工工艺等要求。
9.1.2 管节结构设计时应同步进行预留预埋构件设计。
9.1.3 钢筋混凝土沉管法隧道管节横断面宜采用左右对称的矩形断面。
9.1.4 管节结构尺寸除应满足各阶段结构受力、变形要求外，尚应满足管节浮运期的干舷及运营期抗浮安全要求。
9.1.5 管节舾装设施应满足系泊、浮运、沉放、对接等施工工艺要求。
9.2 结构形式和构造要求
9.2.1 沉管法隧道可采用整体式管节或节段式管节。
9.2.2 管节长度应根据建设边界条件经技术经济比较后确定，整体式管节每节长度不宜大于130m，节段式管节每节长度不宜大于180m。
9.2.3 沉管管节应纵向分段浇筑，整体式管节纵向分段长度不宜大于20m，分段之间采用后浇带连接；节段式管节分段长度不宜大于23m，分段之间采用节段接头连接。
9.2.4 整体式管节横断面宜采用分层浇筑，节段式管节横断面宜全断面一次性浇筑。
9.2.5 管节结构制作精度应符合表9.2.5的规定。
9.2.6 整体式管节水下最终接头处宜设置短管节，短管节长度不宜大于4.0m。
表9.2.5 管节结构制作精度
尺寸 内孔净宽
(mm) 内孔净高
(mm) 板厚(mm) 管节宽度
(mm) 管节高度
(mm) 管节长度
(mm)
顶底板 侧墙
允许偏差 0～＋10 0～＋5 －5～0 －10～0 －10～＋10 －5～＋5 －30～＋30
9.2.7 管节内压载水舱位置宜选用轻便可拆装的结构，根据管节重心按轴线对称分舱设置。
9.2.8 压载水舱有效容积计算应根据管节沉放坡度、预制误差等因素确定，并应满足施工期管节抗浮安全系数要求。
9.2.9 压载水舱应设置能满足管节两端独立进水、排水的管路。
9.3 接头
9.3.1 沉管法隧道接头结构设计应包括下列内容：
1 沉管段基础差异沉降产生的变形和应力计算；
2 混凝土干缩、温度变化产生的变形和应力计算；
3 结构的水密性和抗震性设计；
4 施工和维护的便利性措施。
9.3.2 管节接头宜采用柔性接头，外侧设置GINA止水带，内侧设置OMEGA止水带，并设置横向、竖向、纵向限位装置。
9.3.3 管节接头和节段接头应进行水密性设计。
9.3.4 节段接头宜采用中埋式可注浆止水带为主的柔性接头，并宜设置竖向和水平剪力键。
9.3.5 水下最终接头宜采用现浇钢筋混凝土刚性接头。
9.3.6 水下最终接头长度应根据水下作业空间需求、管节施工误差累积、GINA止水带压缩量变化等因素确定，其长度不宜小于2.0m。
9.3.7 纵向限位装置可采用PC拉索或OMEGA钢板。
9.3.8 剪力键结构耐久性要求不得低于管节主体结构使用年限要求。
9.3.9 水平剪力键宜设置在管节接头的顶部或底部。
9.3.10 竖向剪力键之间应设置避免应力集中的缓冲装置。
9.4 预留预埋
9.4.1 预留预埋设施应根据其用途按临时结构或永久结构设计。
9.4.2 临时预留预埋设施应选用易封堵或易拆除的结构形式。
9.4.3 永久预留预埋设施应按与主体结构同寿命原则进行耐久性设计。
9.4.4 预留设施应避开管节结构受力较大的复杂区域、施工缝和预留孔洞等部位，当预留设施对原结构受力不利时，应对原结构作加固补强处理。
9.4.5 预留预埋件的设计除应满足本标准规定外，尚应满足现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010和《钢结构设计标准》GB 50017的相关要求。
9.4.6 每节管节宜设置1处～2处人孔，人孔宜与测量塔联合布置于管顶轴线上。圆形人孔内径不宜小于800mm。
9.4.7 每个管节中隔墙上宜预留临时施工洞口，净宽度不宜小于0.6m，净高不宜小于1.8m。
9.4.8 中隔墙上预留的疏散救援等洞口，其间距及尺寸应满足现行国家相关标准要求，并宜结合临时施工洞口设置。
9.4.9 钢端壳应符合下列规定：
1 结构尺寸应满足止水带安装及止水带压缩变形的要求；
2 强度和刚度应满足水力压接时的轴向受压要求；
3 应满足管节沉放安装误差及后期不均匀沉降的要求；
4 面板的平整度每延米不应大于1mm，整体平整度不应大于3mm；
5 加劲肋间距不应大于2倍钢端壳的腹板高度；
6 钢端壳横隔板之间的钢端壳H形钢梁翼板上，应各设置注浆孔和排气孔，并应在注浆完成后塞焊密封。
9.4.10 端封墙宜采用易拆卸式结构，相邻管节端封墙间净距应满足水密门开启要求。
9.4.11 端封墙预留预埋应符合下列规定：
1 端封墙应根据实际需要预留通气管、进水管、排水管、电缆孔、水密门等设施；
2 端封墙、水密门与周边结构连接应满足防水性要求；
3 在管节端头顶板、底板内侧应设计抗剪牛腿；
4 采用钢端封墙时，管节端头周边应预埋钢板与端封墙板焊接。
9.4.12 钢剪力键预埋件设计应符合下列规定：
1 预埋件平面尺寸应根据结构尺寸和抗剪力大小确定；
2 预埋件倾斜度不应大于0.5％，中心位置允许偏差应为±2mm；
3 预埋件强度和刚度应满足基础变形和地震作用等要求；
4 钢板、连接螺栓设计应根据剪力大小计算确定；
5 预埋件连接螺栓性能等级不应低于5.6级。
9.4.13 管节端部PC拉索设计宜符合下列规定：
1 沿管节端头顶板、底板宜对称布置，并避开灌砂管、端封墙牛腿等其他预埋构件；
2 张拉结束后，宜向钢绞线护套内注入防腐蚀油脂；
3 预埋连接套筒制作长度误差限值宜为±5mm，安装位置偏差限值宜为±10mm。
9.4.14 管外垂直千斤顶预埋件设计应符合下列规定：
1 应布置于管节端部的侧墙下底板处；
2 钢板厚度不应小于40mm，并应满足应力扩散要求。
9.4.15 管内垂直千斤顶预留预埋设施应符合下列规定：
1 刚度应满足管节顶升要求；
2 预留洞口高度应满足千斤顶及油缸行程要求。
9.4.16 当管节底部设置防水底钢板时，底钢板应符合下列规定：
1 厚度不应小于6mm，并满足耐久性要求；
2 两端与钢端壳H形钢梁外侧翼缘焊接，两侧边上翻高度应超过侧墙混凝土施工缝上部1倍侧墙厚度；
3 内侧焊接L形短钢筋。
9.4.17 管节结构预埋灌砂管应符合下列规定：
1 灌砂管应预埋于管节侧墙或中隔墙内，出砂口平面布置应根据灌砂扩散半径确定；
2 灌砂管径应根据砂粒特性、布置间距、管底水压等因素确定，其壁厚不应小于3.5mm；
3 灌砂管在管节顶板、底板内应设置止水措施；
4 灌砂完成后应对灌砂管进行有效封堵。
9.4.18 管节结构预埋的管内注浆管应符合下列规定：
1 出浆口平面布置应根据浆液扩散半径确定；
2 注浆管径应根据浆液特性、布置间距、管底水压等因素确定，其壁厚不宜小于3.5mm；
3 注浆完成后应对注浆管进行有效封堵。
9.4.19 管节在浮运、沉放作业所需的临时预留预埋设施应符合下列规定：
1 拉合座及滑车预埋件应符合下列规定：
1)拉合座应包括连接钢板、连接锚栓及抗剪型钢，连接钢板厚度不应小于0.6倍锚栓直径；
2)抗剪型钢规格根据计算确定，锚入结构内长度不应小于2倍截面高度，并与连接钢板可靠焊接，焊缝等级不应低于二级；
3)连接锚栓外露丝扣长度不应大于3倍锚栓直径。
2 沉放吊点及系缆桩预埋件应符合下列规定：
1)预埋件应包括连接钢板及连接锚栓，连接钢板厚度不应小于0.6倍锚栓直径；
2)连接锚栓外露丝扣长度不宜大于3倍锚栓直径，并应与连接钢板围焊连接。
3 竖向剪力键预埋件应符合下列规定：
1)竖向剪切预埋件包括连接钢板、型钢抗剪键及连接螺栓套筒，连接钢板厚度不应小于20mm；
2)型钢抗剪键、连接螺栓套筒与连接钢板间可靠焊接，焊缝等级不应低于二级。
4 压载水舱预埋件包括连接钢板、连接钢筋，连接钢板厚度不应小于6mm。
5 测量塔及人孔预埋件包括连接钢板、连接钢筋，连接钢板厚度不应小于10mm。
9.4.20 预埋钢板采用锚栓与主体结构连接时，其中心间距、周边孔距离锚板边缘的净距应符合表9.4.20的规定。
表9.4.20 锚栓布置尺寸
名称 最大允许值 最小允许值
相互中心距离 12d0及18t之较小值 3d0
垂直剪力方向的端距 4d0及8t之较小值 2.5d0
平行剪力方向的边距 1.5d0
注：d0为锚栓孔径，t为锚板厚度。
10 管节浮运、沉放
10.1 一般规定
10.1.1 管节浮运、沉放设计应根据项目的建设条件、自然条件，经技术经济比选确定。
10.1.2 管节浮运、沉放过程中，应对管节姿态进行实时监控。
10.1.3 浮运航道宜利用现有航道。
10.2 管节浮运
10.2.1 管节浮运应进行管节稳定性和主缆受力数值模拟分析计算，水文条件复杂时应进行物理模型试验。
10.2.2 管节浮运工况内力应在最不利荷载组合作用下，按波浪最不利波长进行计算。
10.2.3 管节拖航时应对拖航阻力进行验算。
10.2.4 浮运之前，应对管节本体、端封墙、水密门进行检漏测试。
10.2.5 应对浮运区域的水文、气象等历史资料进行分析，结合潮位、水深、水流速度、水重度、风速、波高的监测成果，评估确定管节浮运的作业窗口期。
10.2.6 管节浮运作业窗口期宜符合下列规定：
1 管节干舷应大于100mm；
2 能见度应大于1000m；
3 水流流速应小于1.00m/s；
4 管节浮运速度应小于1.0m/s；
5 浪高应小于0.6m；
6 风速应小于10m/s。
10.2.7 浮运航道宜符合下列规定：
1 管节浮运航道设计中最低通航水深Ht宜符合下式要求：
Ht≥H－hg＋hs (10.2.7-1)
式中：H——管节外包高度((m)；
hg——管节干舷高度(m)；
hs——管节浮运安全距离(m)。
2 管节浮运航道宽度应根据管节水动力性能、浮运方案、水流、风浪等条件确定。
3 采用移动干坞时，浮运航道设计中最低通航水深Ht宜符合下式要求：
Ht≥hy＋hs (10.2.7-2)
式中：hy——移动干坞浮运管节最大吃水深度(m)；
hs——管节浮运安全距离(m)。
4 管节在内河和湖泊中浮运时，与航道底部的安全距离hs不宜小于0.5m。
5 管节在海洋环境下浮运时，与航道底部的安全距离hs不宜小于1.0m。
6 浮运航道为临时工程时，应结合管节的尺寸和浮运方案进行专项设计。