林 鳴，林 巍，劉曉東，花田幸生

（1.中國交通建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京100088；2.中交公路規(guī)劃設(shè)計院有限公司，北京100088；3.中交港珠澳大橋島隧工程項目總經(jīng)理部，珠海519015）

日本交通沉管隧道的發(fā)展與經(jīng)驗(yàn)

林 鳴1，林 巍2，劉曉東2，花田幸生3

（1.中國交通建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京100088；2.中交公路規(guī)劃設(shè)計院有限公司，北京100088；3.中交港珠澳大橋島隧工程項目總經(jīng)理部，珠海519015）

日本總共建設(shè)了約24座交通用沉管隧道，文章根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)及文獻(xiàn)調(diào)查，將日本的沉管隧道的發(fā)展按空間與時間分為國際交流、規(guī)模生產(chǎn)、因地制宜和海外建設(shè)四個部分進(jìn)行回顧。討論了日本沉管項目體現(xiàn)的務(wù)實(shí)創(chuàng)新及周轉(zhuǎn)使用的工程哲學(xué)。

沉管隧道；鋼殼結(jié)構(gòu)；混凝土結(jié)構(gòu)；三明治結(jié)構(gòu)；可持續(xù)發(fā)展；周轉(zhuǎn)使用；務(wù)實(shí)創(chuàng)新

日本自1935年建設(shè)了20多座交通沉管隧道，從地域上基本可劃分為東、西兩個區(qū)，參考圖1。按工法及構(gòu)造大致分為以東京為中心的混凝土干塢法，以及大阪西側(cè)的造船廠鋼混組合結(jié)構(gòu)。

美國1894年建成第一座沉管，采用鋼結(jié)構(gòu)［1］。一戰(zhàn)后日本工程師赴美考察，所以早期的日本沉管可見鋼殼形式。荷蘭1942年建成了第一座混凝土沉管［1］。1970年之后日本沉管隧道完全轉(zhuǎn)向了混凝土結(jié)構(gòu)。東京附近的干塢30年期間建設(shè)了10多座混凝土沉管隧道，1987年在大干塢內(nèi)用13年時間連續(xù)建設(shè)了三座長隧道［2］。1990年以后，日本西區(qū)的大阪的造船廠承接了西區(qū)所有沉管隧道的鋼結(jié)構(gòu)加工［3］。2000年，東京西航路沉管隧道竣工，東區(qū)的水下通道趨于飽和，大型干塢作它用。同時日本沉管技術(shù)向海外發(fā)展，2008年日本大成建設(shè)公司建設(shè)完成了世界最深的博斯普魯斯海峽沉管隧道。2000年后東區(qū)的水下沉管隧道再無建設(shè)，直到最近日本東京獲得了2020年奧運(yùn)會的舉辦權(quán)，在東區(qū)需要增設(shè)一條沉管隧道，但是干塢已然不存，因而目前仍使用西區(qū)的大阪造船廠生產(chǎn)鋼混管節(jié)的鋼結(jié)構(gòu)，再貨運(yùn)至東區(qū)繼續(xù)混凝土澆筑與安裝。

下文以時間及地域?yàn)橹骶€進(jìn)行敘述，再討論。

圖1 日本沉管隧道區(qū)域劃分圖（東京區(qū)域、大阪區(qū)域）Fig.1 Sketch of Japan immersed tunnel regions（Tokyo region and the Osaka west）

1 日本沉管隧道的發(fā)展

1.1 早期建造的沉管隧道（1935～1985年）

日本早期沉管隧道概況［2］見表1。除安治川及海老取川兩座沉管隧道是公路隧道，其他均為鐵路。有關(guān)結(jié)構(gòu)類型，最早的安治川隧道中使用了鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；隨后建成的鋼結(jié)構(gòu)隧道有3座，均為長度50 m左右的單管節(jié)；同時期的另外3座隧道為混凝土結(jié)構(gòu)，建設(shè)規(guī)模稍大。1970年以后的30 a，日本東區(qū)建設(shè)的10多座沉管的工法完全轉(zhuǎn)向了使用東京附近干塢來進(jìn)行混凝土沉管管節(jié)的預(yù)制，均位于圖1中指向的東京區(qū)域。

1.2 東京干塢建造的一些沉管隧道（1985～2000年）

1986年在日本東部的Ohi碼頭附近施工的大型干塢混凝土隧道預(yù)制場，面積10萬m2，能一次滿足11個130 m長的管節(jié)的預(yù)制。預(yù)制場于1987年夏完工并投入使用。表2列出的是該干塢先后生產(chǎn)的三座混凝土沉管隧道［4］。

多摩川隧道與川崎航路隧道均位于羽田國際

機(jī)場的接線上（圖2），因而兩座隧道同期通車是有意義的。干塢內(nèi)同時預(yù)制兩座隧道，兩個批次完成。圖3中的虛線表示預(yù)制場被劃分成兩個區(qū)，左區(qū)用于生產(chǎn)多摩川隧道的管節(jié)，右區(qū)用于生產(chǎn)川崎航路隧道的管節(jié)。沉管管節(jié)預(yù)制總長度為2.7 km［2］。

完成21個管節(jié)的生產(chǎn)以后，大干塢又用了一個批次完成了東京西航路隧道11個管節(jié)的生產(chǎn)，如圖3所示。同樣地，東京西航路隧道被分成兩個區(qū)域，分別由大成建設(shè)及鹿島建設(shè)兩個承包商進(jìn)行沉管管節(jié)的生產(chǎn)。

1.3 大阪造船廠建造的沉管隧道（1990～2010年）

1990年以后日本西區(qū)建設(shè)了5座沉管隧道［2］，從前文圖1中可見這5座隧道遠(yuǎn)離東京的干塢。

大阪沒有類似東京的干塢沉管預(yù)制場，也無法找到適宜的場地進(jìn)行混凝土管節(jié)的預(yù)制，但大阪有造船廠，日本西區(qū)需要建設(shè)的沉管隧道規(guī)模相對小，因而靈活地利用了大阪造船廠來加工鋼結(jié)構(gòu)組拼成部分管節(jié)結(jié)構(gòu)，也許可以說造鋼板代陸地，解決了傳統(tǒng)混凝土沉管工法占較多陸地的問題。具體應(yīng)用方式取決于隧址距造船廠的距離，下文詳述。

西區(qū)5座沉管隧道中，有3座距造船廠較近［2］（表3）。所以，施工方案是在造船廠內(nèi)加工鋼結(jié)構(gòu)（模板），再將加工好的鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)運(yùn)至一旁的空地，船舶建造師將做好的鋼結(jié)構(gòu)交接給土木工程師，土木工程師安置必要的鋼筋并澆筑混凝土，再將成品管節(jié)進(jìn)行后續(xù)的浮運(yùn)與安放作業(yè)。

其他2座隧道的地址距造船廠較遠(yuǎn)。例如那霸島上建設(shè)的沉管隧道，將管節(jié)從大阪浮運(yùn)至那霸大約需要10 d。所以，施工方案是在造船廠內(nèi)將鋼結(jié)構(gòu)（模板）全部制造成封閉隔艙，用半潛駁運(yùn)至隧址附近的碼頭，半潛駁撤離后，從碼頭往漂浮的鋼殼內(nèi)充填混凝土。該工法被稱為三明治沉管。

值得注意，因?yàn)槿髦武摎槿忾]結(jié)構(gòu)，無法振搗混凝土，因而使用了日本大學(xué)于1988年剛剛研發(fā)出來的新材料，自密實(shí)（高流動性）混凝土［5］。

表1 日本早期沉管隧道Tab.1 The early immersed tunnel in Japan

表2 東京大型干塢預(yù)制的3座混凝土沉管隧道Tab.2 Three concrete immersed tunnels prefabricated by the large-size dry dock near Tokyo

圖2 多摩川隧道及川崎航路隧道平面關(guān)系示意Fig.2 Tamagawa and Kawasaki tunnels location

圖3 大型干塢沉管管節(jié)預(yù)制工作劃分平面示意圖Fig.3 Tunnel element prefabrication work division illustration in the large-size dry dock

表3 日本組合結(jié)構(gòu)沉管隧道Tab.3 Japan immersed tunnels made of combined structure

隧址距造船廠較近的隧道中（表3），神戶港—港島隧道包含6個90 m長的管節(jié)，施工中進(jìn)行了表5所示的3次結(jié)構(gòu)變更。從安全著想，該項目遵循了當(dāng)時傳統(tǒng)的混凝土隧道外包防水的構(gòu)造，日本西部沒有東部所具備的混凝土干塢預(yù)制場，因而E1管節(jié)進(jìn)行了設(shè)計調(diào)整，將永久防水層兼作混凝土澆筑模板使用；之二，加厚防水面層，并在該層與混凝土之間增設(shè)剪切連接件（如L角鋼，起到模仿鋼筋與混凝土之間的握裹作用），將混凝土邊緣的拉壓應(yīng)力傳遞至加厚的防水層，進(jìn)而期望防水層可與混凝土作為一體結(jié)構(gòu)協(xié)同工作。該設(shè)計方法最初由1989年的大阪港隧道提出，針對項目具體的條件通過了極其大量的試驗(yàn)來進(jìn)行了驗(yàn)證［6］并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果來確認(rèn)構(gòu)造設(shè)計時應(yīng)達(dá)到的安全系數(shù)［3］。

E1僅外側(cè)防水鋼板進(jìn)行了上述變更，E2～E6的管節(jié)局部區(qū)域的內(nèi)表面也采用了E1外側(cè)的構(gòu)造。然而，一但在混凝土結(jié)構(gòu)兩側(cè)均設(shè)置面板，就會產(chǎn)生2個矛盾：（1）如何放入箍筋。（2）如何向兩側(cè)封閉空間內(nèi)澆筑混凝土。對于第一個問題，當(dāng)時可能考慮便于管理，船舶建造師與土木工程師在造船廠旁的空地只進(jìn)行一次工作交接，箍筋是無法在鋼結(jié)構(gòu)加工的半途中被放入的，所以繼續(xù)變更結(jié)構(gòu)，取消箍筋，箍筋的抗剪作用由增設(shè)的縱、橫向鋼隔板來替代。而對于無法振搗混凝土的矛盾，如前文所述，通過使用幾年前（1988年）日本大學(xué)研發(fā)的不振搗的高流動性混凝土得到了解決?？梢娍v、橫鋼隔板不僅要起到箍筋同等水平的抗剪能力，還需兼顧高流動性混凝土填充分倉的需求。

從表5中也可察覺到神戶港—港島隧道項目過程中對造船工人與土木工人的工作量比例再分配。局部結(jié)構(gòu)的箍筋被縱橫隔板取代了，內(nèi)側(cè)橫向主筋被永久的內(nèi)側(cè)面板取代了，所以，土木工人的鋼筋工作量與振搗工作減少了，造船工人的縱橫隔板、剪切連接件及鋼面板的加工、焊接與整體組裝的工作量增加了。

1.4 日本沉管隧道建設(shè)的海外發(fā)展及近況

西部用造船廠建造三明治等結(jié)構(gòu)隧道的日本90年代期間，Kumagai-Gumi公司參與建設(shè)了悉尼港隧道，該隧道是澳大利亞第一條公路沉管隧道，沉管段長約1 km，雙向兩車道［7］。類似日本西部（例如那霸島）悉尼周邊也找不到任何管節(jié)預(yù)制場所，但悉尼周邊水深情況及通航條件可能較好，因而在距離悉尼隧址區(qū)約100 km的Kembla港口用干塢法預(yù)制混凝土沉管管節(jié)，再將8個混凝土管節(jié)從開敞海域依次拖運(yùn)100 km至悉尼港來進(jìn)行安裝（選擇波高不大于3.5 m的拖運(yùn)時機(jī)）［7-8］。悉尼港隧道于1992年8月通車［7］。

2 000年以后，日本境內(nèi)的水下沉管通道趨于飽和，日本工程師繼續(xù)尋找海外建設(shè)沉管隧道的機(jī)會，土耳其博斯普魯斯海峽馬爾馬雷接線的沉管隧道水深最深部位達(dá)58 m，是當(dāng)今世界最深的沉管隧道，防水被認(rèn)為是一個關(guān)鍵問題［9］。早期研究從環(huán)保資源角度傾向于利用當(dāng)?shù)卦齑瑥S建設(shè)鋼結(jié)構(gòu)沉管隧道［10］。中標(biāo)的承包商Taisetsu（大成）建設(shè)公司擁有三明治結(jié)構(gòu)的那霸隧道建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)權(quán)衡，主體結(jié)構(gòu)采用了自防水鋼筋混凝土加外包防水的方式［11］。2008年該隧道的沉管段建設(shè)完成［2］。

日本的東京申辦2020年奧運(yùn)成功，計劃再建一條沉管隧道，東京附近的管節(jié)預(yù)制干塢已作他用。所以目前仍是計劃使用大阪的造船廠，加工鋼混鋼三明治復(fù)合結(jié)構(gòu)沉管管節(jié)的鋼結(jié)構(gòu)部分。

表4 日本三明治結(jié)構(gòu)沉管隧道Tab.4 Japan immersed tunnels made of steel-concretesteel composite sandwich structures

表5 神戶港—港島沉管管節(jié)結(jié)構(gòu)形式及變更Tab.5 Kobe and Port Island immersed tunnel element structural type and modification

2 討論

從日本沉管發(fā)展中得到幾點(diǎn)觀察供討論。

2.1 日本沉管隧道技術(shù)的國際交流

日本沉管隧道結(jié)構(gòu)的發(fā)展體現(xiàn)了沉管隧道工法的國際性。70年代以前日本借鑒了美國與歐洲的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，建成了若干鋼結(jié)構(gòu)以及混凝土結(jié)構(gòu)的沉管隧道（表1）。70年代以后直至2000年日本東區(qū)（大多數(shù)在東京附近）利用干塢法相對大規(guī)模地建設(shè)混凝土沉管隧道。而西區(qū)（大阪、那霸島等）沒有適宜的干塢預(yù)制場，但有造船廠，因而基于混凝土結(jié)構(gòu)變更與創(chuàng)新，按照造船場與隧道安裝地址的距離，分別發(fā)展了三明治結(jié)構(gòu)以及（半）三明治與混凝土的組合結(jié)構(gòu)。簡單來講，通過增設(shè)鋼板以及在鋼板內(nèi)澆混凝土，解決了傳統(tǒng)干塢法預(yù)制的混凝土澆筑用地的問題。需要指出，三明治沉管結(jié)構(gòu)最早的概念是在英國被提出（雖然從未建設(shè)）［12］，因而日本通過三明治結(jié)構(gòu)解決用地問題的設(shè)計思路有可能是在歐洲技術(shù)交流中獲得的啟發(fā)或指導(dǎo)。

2.2 日本沉管隧道技術(shù)的科研與應(yīng)用

日本西區(qū)地三明治結(jié)構(gòu)沉管項目對大學(xué)最新科研成果的應(yīng)用很及時。

1983年日本學(xué)者觀察到混凝土振搗工人的從業(yè)人數(shù)下降，日本高校于1986年開始研究不需振搗的高流動性混凝土，1988年第一個配合研制成功［13］。而幾年之后就被用在了表4～表5涉及的三明治封閉結(jié)構(gòu)體的混凝土填充工程實(shí)踐之中。

2.3 日本三明治隧道與混凝土隧道工期比較及原因分析

在日本西區(qū)無適宜地預(yù)制場地的建設(shè)條件下，發(fā)展了世界唯一的兩座全三明治結(jié)構(gòu)沉管隧道。三明治隧道的施工進(jìn)度比計劃延緩很多。那霸隧道沉管段全長724 m，1996年開工，計劃2004年完工［2］，實(shí)際到2011年；新若戶隧道沉管段長557 m，2000年開工，計劃2006完工［2］，實(shí)際到2012年。

此外，橫向比較不同結(jié)構(gòu)工法，混凝土隧道的建設(shè)工期（表1～2）比三明治隧道建設(shè)工期（表3～4）要短很多，詳見表6。

工期差異的一部分原因可參考圖4討論。三明治沉管的管節(jié)預(yù)制工序很長一段時間都在關(guān)鍵路徑上，原因是三明治結(jié)構(gòu)的工序多、高流動性混凝土質(zhì)量嚴(yán)。那霸隧道每個90 m長的管節(jié)預(yù)制計劃約一年半的時間（圖4）。咲洲隧道局部采用三明治結(jié)構(gòu)，每個100 m長的管節(jié)預(yù)制需要17個月［3］。

對于混凝土結(jié)構(gòu)，干塢預(yù)制工作面多，管節(jié)可分為底板、墻體、頂板3個工作組同時進(jìn)行鋼筋綁扎、模板轉(zhuǎn)換及澆筑等作業(yè)，日本混凝土沉管管節(jié)縱向按16 m左右劃分，每2周可完成一個結(jié)構(gòu)塊的預(yù)制（剛開始工作不熟練時需要3周左右的時間），管節(jié)生產(chǎn)速度為8個月完成11個130 m長的管節(jié)的主體結(jié)構(gòu)預(yù)制。

表6 工期比較Tab.6 Comparison of construction time

圖4 那霸沉管隧道施工進(jìn)度圖（實(shí)際進(jìn)度可能稍有差異）Fig.4 Schedule derived from Naha pamphlet

2.4 三明治工法與混凝土工法主體結(jié)構(gòu)投資比較

不同于普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，三明治結(jié)構(gòu)的鋼板形成的密封空間中的混凝土無法被振搗，需要使用高流動性混凝土，該類混凝土的性能比普通混凝土更特殊，需要達(dá)到更多工序管理以及質(zhì)量控制檢驗(yàn)等使用方面的要求，因而管理方面的費(fèi)用較高，經(jīng)咨詢那霸沉管隧道預(yù)制的參與人員，高流動性混凝土在日本的投資比普通混凝土大約高出1倍。

用鋼量方面，表7將三明治結(jié)構(gòu)隧道的含鋼量與項目建設(shè)規(guī)模類似的厄勒隧道進(jìn)行了比較。可發(fā)現(xiàn)三明治構(gòu)造的鋼材用量比傳統(tǒng)的鋼筋混凝土的鋼材用量要大很多，其中原因可能包括日本抗震設(shè)計要求更高。港珠澳大橋沉管隧道是當(dāng)前世界上唯一的深埋沉管隧道（即上部覆蓋回淤）最終合攏段使用鋼混三明治結(jié)構(gòu)進(jìn)行建造，用鋼量約1 700 t，其中結(jié)構(gòu)用鋼約800 t，其結(jié)構(gòu)用鋼與鄰近的鋼筋混凝土管節(jié)的含筋率也進(jìn)行了比較（表7）。

對于混凝土管節(jié)，取決于荷載的組成及量級，當(dāng)結(jié)構(gòu)設(shè)計需要達(dá)到規(guī)定的計算裂縫寬度時，按照混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的公式，臨海側(cè)橫向主筋的承載力不一定能用足。

對于三明治管節(jié)，如果不要求內(nèi)部混凝土自防水，防水僅靠鋼板，且不考慮臨海側(cè)鋼板腐蝕問題，也忽略三明治結(jié)構(gòu)尺寸效應(yīng)時［15］，無需滿足計算裂縫寬度，外側(cè)鋼板的承載力有可能得到更充足的利用。在以上假定的前提下，三明治臨海側(cè)鋼面板的用鋼量，有可能小于需要計算裂縫寬度的混凝土沉管結(jié)構(gòu)的橫向主筋的用鋼量，因?yàn)槌休d力可以利用得較足。盡管如此，由于以下因素，其用鋼量會高于鋼筋混凝土沉管。

（1）為了讓三明治兩側(cè)的鋼面板能近似混凝土的橫向主筋一樣協(xié)同混凝土工作，需要額外設(shè)置剪切連接件，如L角鋼。L角鋼用來近似等效混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋與混凝土的握裹效果［15-16］。

（2）三明治結(jié)構(gòu)需要考慮混凝土澆筑的可填充距離，因而需要設(shè)置隔艙，即在三明治內(nèi)外面板中間設(shè)置橫隔板和縱隔板。橫縱隔板還需兼顧達(dá)到被取消的箍筋的同等標(biāo)準(zhǔn)的抗剪能力；再者，縱橫隔板的設(shè)置間距需兼顧令面板受壓時不發(fā)生屈曲的構(gòu)造要求。相比而言混凝土的箍筋通常只為抗剪設(shè)計而設(shè)置，因而隔艙的鋼材用量理論上一定大于箍筋的鋼材用量［16］。

表7 類似項目沉管結(jié)構(gòu)的每方用鋼量比較Tab.7 Comparison of structural steel consumption

（3）因?yàn)槌叽缧?yīng)，混凝土的強(qiáng)度、剪切連接件的承載力以及縱橫隔板的抗剪能力相比較鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)存在強(qiáng)度折減，因而通過設(shè)計安全系數(shù)的提高來補(bǔ)償［15］。

（4）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)既承擔(dān)施工臨時荷載又承擔(dān)運(yùn)營荷載；而三明治結(jié)構(gòu)中的鋼結(jié)構(gòu)在混凝土澆筑前需要獨(dú)自承擔(dān)施工臨時荷載，例如起吊下水、長距離運(yùn)輸?shù)龋徊⑶?，高流動性混凝土澆筑時也會對內(nèi)、外鋼面板產(chǎn)生比一般混凝土更大的液體壓力。因而鋼結(jié)構(gòu)可能會針對澆筑前及澆筑時的變形與受力控制進(jìn)行較大程度的加固。

因?yàn)橥顿Y大，那霸沉管隧道業(yè)主采用了單個管節(jié)每年招一次標(biāo)的合同模式解決了融資問題。

2.5 日本沉管隧道技術(shù)三明治工法與混凝土工法的運(yùn)輸

那霸隧道需要將管節(jié)從大阪港口運(yùn)輸至那霸碼頭進(jìn)行浮態(tài)混凝土澆筑，運(yùn)輸需要10 d左右的時間。由于未澆混凝土的鋼結(jié)構(gòu)較輕，在水上漂浮時的吃水深度只有1.5 m，水上部分干舷達(dá)到8 m，因而如果直接拖運(yùn)將導(dǎo)致管節(jié)晃動失穩(wěn)，保險公司評估后認(rèn)為單次管節(jié)直接拖運(yùn)的風(fēng)險極高，所以報出了高昂的保險費(fèi)用，令承包商無法接受。因此選擇半潛駁運(yùn)輸，目的是減少晃動，使運(yùn)輸方案可行，保險公司重新評估風(fēng)險，將管節(jié)的運(yùn)輸當(dāng)做貨運(yùn)，管節(jié)長距離運(yùn)輸?shù)谋ｋU費(fèi)降低到了可接受的程度。

比較而言混凝土隧道干舷低［17］，穩(wěn)性好，如外海3.5 m波高作用下拖運(yùn)100 km的悉尼港隧道［8］，但缺點(diǎn)是不能用半潛駁拖運(yùn)，水深受限時不經(jīng)疏浚也可能無法到達(dá)隧道地址。

圖5 日本承包商在土耳其博斯普魯斯沉管隧道使用已有水下超聲波定位儀Fig.5 Re-used underwater supersonic sensor in Bosporus immersed tunnel by Japan contractor

2.6 日本沉管工程的周轉(zhuǎn)使用

日本沉管建設(shè)實(shí)現(xiàn)了場地、設(shè)施及設(shè)備多次利用，有利于節(jié)約成本，降低遠(yuǎn)期投資，更重要的意義在于達(dá)成了可持續(xù)發(fā)展的工程行為。

在東京附近的混凝土管節(jié)預(yù)制干塢塢址前后30 a建設(shè)了12座左右的沉管隧道；沉管管節(jié)混凝土澆筑用的模板也在不同項目、不同建設(shè)公司之間周轉(zhuǎn)，可從日本混凝土隧道橫斷面布置及尺寸的一致性上發(fā)現(xiàn)［2］。

不僅干塢與船塢跨項目、跨企業(yè)反復(fù)利用，關(guān)鍵電子設(shè)備也在不同項目與單位之間周轉(zhuǎn)，圖5為土耳其博斯普魯斯隧道的管節(jié)深水安裝的水下超聲波定位儀器，曾用于指導(dǎo)多個日本早期項目的沉放，該精密儀器造價昂貴，大成建設(shè)公司雖在土耳其建設(shè)隧道，仍從日本國內(nèi)租借了該電子儀器，進(jìn)行了恢復(fù)與調(diào)試，再將設(shè)備運(yùn)至土耳其的沉管安裝現(xiàn)場。起到了不重復(fù)生產(chǎn)，充分利用已有資源的良好目的。

3 總結(jié)

截止目前，日本的沉管隧道大體上經(jīng)歷了國際交流、規(guī)模生產(chǎn)、因地制宜、海外建設(shè)的發(fā)展與演變。

1970～2000年，日本東部建造的10多座沉管隧道大多數(shù)都在東京區(qū)域的干塢進(jìn)行預(yù)制。1990～2010年日本西部需要建設(shè)5座平均長度700 m的沉管隧道。西部缺少干塢預(yù)制所需的陸地，針對該問題，日本工程師通過使用已有的造船廠，變更結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法與工法，用鋼板換地面，并結(jié)合幾年前大學(xué)新研發(fā)出來的高流動性混凝土，解決了該難題。

日本在其境內(nèi)建設(shè)三明治結(jié)構(gòu)隧道的同時，在境外的土耳其和澳大利亞獲得了兩座較長沉管隧道的建設(shè)項目。兩個項目建設(shè)條件各有特點(diǎn)，博斯普魯斯業(yè)主將結(jié)構(gòu)類型（工法）選擇權(quán)留給了承包商，日本工程師因地制宜，考慮博斯普魯斯沉管隧道的項目特點(diǎn)是水深是世界之最，防水是關(guān)鍵，選擇了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，利用混凝土自防水，并在混凝土的外側(cè)附加了一層橡膠或鋼板的防水層；悉尼港隧道的建設(shè)條件類似那霸隧道，周邊無適宜的管節(jié)預(yù)制場地，因而從100 km開外的碼頭預(yù)制混凝土管節(jié)，經(jīng)外海長距離浮運(yùn)至隧址來進(jìn)行安裝。

對于三明治沉管隧道（僅限日本境內(nèi)），那霸隧道14 a建成（原計劃7 a［2］）；新若戶隧道12 a建成（原計劃6 a［2］）。世界上唯一的兩座三明治結(jié)構(gòu)沉管隧道的工期較大程度延期，且與混凝土隧道的工期相比緩慢很多。經(jīng)分析主要原因是施工工序復(fù)雜程度及質(zhì)量管理的要求高。

此外需注意，日本的三明治沉管預(yù)制的施工管理（高流動性混凝土）及材料（鋼材用量）相比混凝土沉管隧道需要額外增加1～2倍的投資。

綜上兩點(diǎn)，日本西部建成的三明治隧道在工期及隧道結(jié)構(gòu)的投資方面，較日本東部建成的混凝土隧道，不具備優(yōu)勢。但是日本工程師通過工法與結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新，務(wù)實(shí)地解決了西部無合適預(yù)制場地的問題，且西部這5座沉管隧道的建設(shè)規(guī)模較小，平均預(yù)制長度700 m；日本西部沉管隧道的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)也為世界沉管技術(shù)提供了一種新的工法與啟發(fā)。

2000年以后日本東部的沉管通道趨于飽和，經(jīng)歷了建設(shè)空窗期，直至最近2020年東京奧運(yùn)會申辦成功，東京正在新建一座沉管隧道。該隧道每個管節(jié)的結(jié)構(gòu)形式與施工工法是否將繼續(xù)根據(jù)項目條件與科研發(fā)展而演變，拭目以待。

日本沉管隧道建設(shè)對場地、設(shè)施及儀器實(shí)現(xiàn)了跨項目、跨企業(yè)及跨國界的反復(fù)使用。當(dāng)前我國環(huán)境問題日益明顯，日本沉管隧道相比數(shù)以百萬的橋梁工程屬于小領(lǐng)域工程，但沉管隧道建設(shè)中對資源的周轉(zhuǎn)利用符合可持續(xù)發(fā)展的目的。作者也在對以全社會成本為依據(jù)的工程決策方法進(jìn)行一些探求與思索［18］，具體思考擬在另一篇文章中專門討論。

致謝：王曉東工程師幫助我們在稿件出版前進(jìn)行了一些圖表的編排工作，在此表示感謝。

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Development and experience of immersed tunnel in Japan

LIN Ming1,LIN Wei2,LIU Xiao-dong2,Yukio Hanada3
（1.China Communication and Construction Co.Ltd.,Beijing100088,China;2.CCCC Highway Consultants Co.Ltd., Beijing100088,China;3.CCCC HZMB island and tunnel project office general office,Zhuhai519015,China）

Around 24 traffic-used immersed tunnels had been constructed in Japan.In this paper,based on working experience and literature,the development of Japan immersed tunnel was reviewed as per time and space from four aspects,such as international communication,large scale construction,appropriate work as per the circumstances,and development abroad.Discussions were made on the engineering philosophy such as innovation and reuse in Japan immersed tunnel projects.

immersed tunnel;steel-shell structure;concrete structure;sandwich structure;sustainable development;reuse;innovation as per the fact

U 455.1

A

1005-8443（2017）01-0001-07

2017-01-11；

2017-02-15

林鳴（1957-），男，江蘇南京人，教授級高工，主要從事水工及路橋施工管理。

Biography：LIN Ming（1957-），male，professor.