海底隧道修建方法

1、1. 海底隧道的建造歷史2. 海底隧道的建造技術(shù)3. 國外著名海底隧道簡介4. 國內(nèi)外海底隧道展望 十九世紀和二十世紀是長大橋梁、高層建筑發(fā)展的十九世紀和二十世紀是長大橋梁、高層建筑發(fā)展的時代，而二十一世紀將是長大隧道工程發(fā)展的時代。時代，而二十一世紀將是長大隧道工程發(fā)展的時代。 u 海底隧道的歷史可以說是從海底隧道的歷史可以說是從1802年提出英法海底隧年提出英法海底隧道設想開始的道設想開始的 u 1944年建成日本關門鐵路隧道，是世界上第一條海年建成日本關門鐵路隧道，是世界上第一條海底隧道；底隧道；u 日本青函隧道日本青函隧道及及英法海峽隧道英法海峽隧道是是20世紀最宏偉的隧道世紀最宏偉的

2、隧道建設壯舉。建設壯舉。 1936年動工，年動工，1944年建成，是世界上第一條海底隧道年建成，是世界上第一條海底隧道 。 3.6km ，最深點 -40m，最小埋深9.5m，斷面積 76.9 m2u 世界上第一條海底隧道世界上第一條海底隧道2.12.1、 海底隧道的特點：海底隧道的特點：（1）深水地質(zhì)勘測困難，費用高，準確性較低）深水地質(zhì)勘測困難，費用高，準確性較低 ；（2）海底隧道豎井施工難度大）海底隧道豎井施工難度大 ；（3）高水壓問題）高水壓問題l 高孔隙水壓力會降低隧道圍巖的有效應力，降低成拱高孔隙水壓力會降低隧道圍巖的有效應力，降低成拱作用和穩(wěn)定性；作用和穩(wěn)定性；l 可能發(fā)生災難性的

3、涌水與塌方；可能發(fā)生災難性的涌水與塌方； l 高水頭造成襯砌承受較大的荷載高水頭造成襯砌承受較大的荷載 ；（4）耐久性要求高；）耐久性要求高；（5）排水，縱剖面呈）排水，縱剖面呈V形或形或W形，不能自然排水。形，不能自然排水。（1）鉆爆法）鉆爆法（2）掘進機法（）掘進機法（TBM，硬巖），硬巖） （3）盾構(gòu)法（軟巖、土層）盾構(gòu)法（軟巖、土層）（4）沉管法）沉管法（5）懸浮隧道（）懸浮隧道（SFT，研究中），研究中）u是指采用傳統(tǒng)爆破技術(shù)進行隧道開挖的施工方法，其工序是指采用傳統(tǒng)爆破技術(shù)進行隧道開挖的施工方法，其工序包括：包括：鉆孔、爆破、通風、出渣、支護鉆孔、爆破、通風、出渣、支護u鉆爆法通常

4、可適用于各類巖石地層的隧道施工鉆爆法通常可適用于各類巖石地層的隧道施工采用鉆爆法施工的海底隧道約采用鉆爆法施工的海底隧道約60座座，主要包括：，主要包括：u中國的廈門翔安隧道（中國的廈門翔安隧道（2010）、青島膠州灣海底隧）、青島膠州灣海底隧道（道（2011）u日本的關門鐵路隧道（日本的關門鐵路隧道（1944，世界第一條海底隧世界第一條海底隧道道）、關門公路隧道（）、關門公路隧道（1958）、新關門隧道）、新關門隧道（1975）、青函隧道（）、青函隧道（1988）u英國的墨爾西隧道英國的墨爾西隧道u冰島的畢爾海峽隧道冰島的畢爾海峽隧道u挪威的所有海底隧道（約挪威的所有海底隧道（約23座公路，

5、座公路，16座輸水）座輸水）陸地段斷面陸地段斷面 海底段斷面海底段斷面 1958年，年，3.4km，最深處，最深處-50.1m；最小埋深：；最小埋深：20.7m ，斷面：斷面：95m2 1974年，18.71km，最深點-50m；最小埋深：68.5m ，斷面：74m2 0 . 7 04 . 8 0軌 頂 線起 拱 線地 質(zhì) 不 良 地 段軌 道 中 心隧 道 中 心設 計 標 高鋼 筋 混 凝 土 道 床整 體 道 床直 線 型曲 線 型0.500.905.035.93路 基 標 高軌 頂 標 高起 拱 線1次 襯 砌混 凝 土 襯 砌2次 襯 砌標準斷面標準斷面 海底松軟地海底松軟地段特殊斷

6、面段特殊斷面 u是世界上海底隧道最多的國家是世界上海底隧道最多的國家u約約39座海底隧道（洞），合計座海底隧道（洞），合計124km，全部采用鉆爆法施工，全部采用鉆爆法施工u代表性公路海底隧道：代表性公路海底隧道：OsloStavangerKristiansandKristiansundNORWAYBergenTromsVadsBod0100 kmNSWEDENTrondheimNarvikMoldelesundFINLANDRUSSIA隧道名稱隧道名稱通車年通車年月月長度長度埋深埋深最大最大縱坡縱坡Nordkapp (Magerysund)1999.66875 m- 150 m10 %Fry

7、a2000.6.5305 m- 164 m10 %Oslofjord2000.67390 m- 134 m7.0 %Ibestad2000.12.3396 m- 112 m9.9 %多為裂隙發(fā)育的片麻巖多為裂隙發(fā)育的片麻巖沿海岸線分布沿海岸線分布的海底隧道的海底隧道uTBM是一種將機械破巖和出渣各工序聯(lián)合作業(yè)，并連續(xù)掘進的大型工程是一種將機械破巖和出渣各工序聯(lián)合作業(yè)，并連續(xù)掘進的大型工程機械機械u TBM通常由電動機驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)，對刀盤施加一定壓力，使其貼近巖通常由電動機驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)，對刀盤施加一定壓力，使其貼近巖壁，通過刀盤上裝設的盤形滾刀破碎巖石，使隧道斷面一次成型；壁，通過刀盤上裝設的盤

8、形滾刀破碎巖石，使隧道斷面一次成型；u 隧道掘進機有兩種基本類型：部分斷面掘進機和全斷面掘進機；隧道掘進機有兩種基本類型：部分斷面掘進機和全斷面掘進機；u 美國羅賓斯公司美國羅賓斯公司1952年生產(chǎn)年生產(chǎn)第一臺第一臺TBM；TBM硬巖硬巖TBM掘進機圖掘進機圖uTBMTBM法適用范圍：法適用范圍： 通常可適用于中硬以下巖石的隧道掘進施工。北歐幾國在硬巖中也通常可適用于中硬以下巖石的隧道掘進施工。北歐幾國在硬巖中也采用全斷面掘進機，但需采用優(yōu)質(zhì)切刀；采用全斷面掘進機，但需采用優(yōu)質(zhì)切刀；uTBM法的優(yōu)點：法的優(yōu)點：l 具有掘進快速、經(jīng)濟、安全、巖層適應性好等技術(shù)特點；具有掘進快速、經(jīng)濟、安全、巖層

9、適應性好等技術(shù)特點；l 可精確地切割地層，超挖量一般不超過可精確地切割地層，超挖量一般不超過5%；l 不擾動地層，可提高作業(yè)面的穩(wěn)定性。不擾動地層，可提高作業(yè)面的穩(wěn)定性。u采用采用TBMTBM法施工的海底隧道：法施工的海底隧道：l 英法海峽隧道（英法海峽隧道（49Km） l 香港地鐵中環(huán)線海底隧道，地鐵將軍澳線海底隧道香港地鐵中環(huán)線海底隧道，地鐵將軍澳線海底隧道 u 盾構(gòu)機盾構(gòu)機是在軟土、軟巖和破碎含水地層中修建隧道時，進行開挖和襯砌是在軟土、軟巖和破碎含水地層中修建隧道時，進行開挖和襯砌的一種專用機械設備；的一種專用機械設備；u 盾構(gòu)機盾構(gòu)機主體部分是主體部分是一可移動的高強度一可移動的高強

10、度鋼套殼。在隧道掘鋼套殼。在隧道掘進時，鋼套殼插入進時，鋼套殼插入土內(nèi)，在永久襯砌土內(nèi)，在永久襯砌施作之前用以支撐施作之前用以支撐隧道四周的地層，隧道四周的地層，以保證永久襯砌的以保證永久襯砌的施工而免去臨時支施工而免去臨時支撐。撐。u 盾構(gòu)外殼斷面一般盾構(gòu)外殼斷面一般為圓筒形，也有按為圓筒形，也有按隧道實際需要作成隧道實際需要作成異形斷面的；異形斷面的；u盾構(gòu)法適用范圍：盾構(gòu)法適用范圍： 盾構(gòu)法一般限制在港灣下的淺水區(qū)和沿海地帶的軟土地層施工，在盾構(gòu)法一般限制在港灣下的淺水區(qū)和沿海地帶的軟土地層施工，在深堆積層等軟弱的不透水粘土中最為適用；深堆積層等軟弱的不透水粘土中最為適用；u盾構(gòu)法的優(yōu)點

11、：盾構(gòu)法的優(yōu)點：l在盾構(gòu)機械內(nèi)進行開挖和在盾構(gòu)機械內(nèi)進行開挖和襯砌（安裝預制管片），作襯砌（安裝預制管片），作業(yè)安全；業(yè)安全；l機械化程度高，施工人員機械化程度高，施工人員少，進度快。少，進度快。上海越江隧道泥水平衡盾構(gòu)機上海越江隧道泥水平衡盾構(gòu)機（11.22m）u 國外盾構(gòu)已有國外盾構(gòu)已有180余年的發(fā)展歷史，余年的發(fā)展歷史，19世紀初，世界上第一次世紀初，世界上第一次用盾構(gòu)法修建了倫敦泰晤士河下的一條高用盾構(gòu)法修建了倫敦泰晤士河下的一條高6.8m、寬、寬11.4m的矩的矩形隧道。形隧道。u采用盾構(gòu)法施工的江底或海底隧道：采用盾構(gòu)法施工的江底或海底隧道：l 中國上海中國上海 “翔殷路越江隧道

12、翔殷路越江隧道 ”、“上中路越江隧道上中路越江隧道”等等l 香港地鐵中環(huán)線海底隧道、將軍澳線海底隧道香港地鐵中環(huán)線海底隧道、將軍澳線海底隧道 l 日本德山港海底隧道日本德山港海底隧道l 東京灣橫斷公路隧道東京灣橫斷公路隧道l 丹麥大海峽隧道丹麥大海峽隧道u 9.1Km，1998年建成，是目前世界上最長的海底公路隧道；年建成，是目前世界上最長的海底公路隧道；u 該隧道共設三孔，每孔外徑該隧道共設三孔，每孔外徑13.9m、三車道，其中二孔于、三車道，其中二孔于1996年修建完年修建完成，第三孔留待將來施工成，第三孔留待將來施工 ；u 隧道由隧道由8臺直徑臺直徑14.14m的超大型泥水式土壓平衡盾構(gòu)

13、在海底地層中穿越的超大型泥水式土壓平衡盾構(gòu)在海底地層中穿越和對接。該盾構(gòu)機長和對接。該盾構(gòu)機長13.5m，重，重3200t； 覆土約 15m水深2025m (將來施工)橫橫剖剖面面圖圖地質(zhì)：隧道區(qū)段主要是地質(zhì)：隧道區(qū)段主要是軟弱的沖積、洪積粘性軟弱的沖積、洪積粘性土層（土層（N值僅在值僅在012） 海底鐵路隧道海底鐵路隧道（7.9Km）大貝爾特橋海底隧道主航道u丹麥斯多貝爾特大海峽丹麥斯多貝爾特大海峽隧道是跨海工程的一部分隧道是跨海工程的一部分u7.9Km，由兩條外徑，由兩條外徑8.5m的鐵路隧道組成，采用的鐵路隧道組成，采用4臺直徑臺直徑8.78m的混合的混合型土壓平衡盾構(gòu)機施工；型土壓平衡

14、盾構(gòu)機施工；u隧道最大埋深隧道最大埋深75m，穿越的地層為冰磧和泥灰?guī)r，均為含水層，滲透水，穿越的地層為冰磧和泥灰?guī)r，均為含水層，滲透水量大，工程中曾發(fā)生了涌水險情，采用了海底井管降水、冷凍、氣壓等輔量大，工程中曾發(fā)生了涌水險情，采用了海底井管降水、冷凍、氣壓等輔助施工方法加以處理；助施工方法加以處理；u1996年建成，積累了寶貴的海底隧道施工經(jīng)驗年建成，積累了寶貴的海底隧道施工經(jīng)驗 。橫 通 道 襯 砌 由 2 2 塊 6 0 0 m m 寬 的 鑄 鐵 管 片 構(gòu) 成3 .8 5 m4 .2 5 m3350350045002 5 m橫 通 道 施 工 參 照 線橫 通 道 軸 線冰磧和泥灰

15、巖地層，均為含水層冰磧和泥灰?guī)r地層，均為含水層4 4臺臺混合型土壓平衡盾構(gòu)機混合型土壓平衡盾構(gòu)機，直徑，直徑8.78.78 m8 m，長長1010m m管片裝配式襯砌上海上中路越江公路隧道，上海上中路越江公路隧道，全長全長2.8km，雙管雙層，雙管雙層8車道，車道，盾構(gòu)機直徑盾構(gòu)機直徑14.87m，2009年年1月建成通車月建成通車u 將若干個預制管將若干個預制管段段分別浮運到海面現(xiàn)場，逐節(jié)沉放安裝在分別浮運到海面現(xiàn)場，逐節(jié)沉放安裝在已疏浚好的基槽內(nèi)，相連相通成海底隧道；已疏浚好的基槽內(nèi)，相連相通成海底隧道；u 自自1910年美國在底特律河修建第一座沉管隧道，至今已建年美國在底特律河修建第一座

16、沉管隧道，至今已建成成100多座，最長的多座，最長的5.8km；預制單元開槽沉放單元u 沉管隧道的結(jié)構(gòu)形式有鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)兩大類，鋼沉管隧道的結(jié)構(gòu)形式有鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)兩大類，鋼結(jié)構(gòu)一般為圓形斷面，鋼筋混凝土一般為矩形斷面；結(jié)構(gòu)一般為圓形斷面，鋼筋混凝土一般為矩形斷面；u 我國修建沉管隧道起步較晚，已建成有廣州珠江隧道、寧波我國修建沉管隧道起步較晚，已建成有廣州珠江隧道、寧波甬江隧道、上海黃浦江外環(huán)線隧道、復興東路隧道、香港維多甬江隧道、上海黃浦江外環(huán)線隧道、復興東路隧道、香港維多利亞港利亞港2座海底沉管隧道等座海底沉管隧道等 混凝土沉管混凝土沉管歐洲歐洲日本還修建了復合斷面的沉

17、管隧道日本還修建了復合斷面的沉管隧道鋼套沉管鋼套沉管美國美國沉管拖運開挖基槽預制管段沉管沉放沉管聯(lián)結(jié)沉管填埋隧道內(nèi)部工程Dredging 挖槽挖槽運輸沉放聯(lián)結(jié)填埋內(nèi)部工程挖槽預制預制單元預制單元Element Fabrication 預制場（干船塢）預制場（干船塢）Casting Basin拖運沉放聯(lián)結(jié)填埋內(nèi)部工程挖槽預制暫時密封單元兩端暫時密封單元兩端 成可漂浮體成可漂浮體駁船浮運沉管單元駁船浮運沉管單元 拖運沉放聯(lián)結(jié)填埋內(nèi)部工程挖槽預制拖運沉放聯(lián)結(jié)填埋內(nèi)部工程挖槽預制沉放單元沉放單元 Immersion人孔單元聯(lián)結(jié)單元聯(lián)結(jié) Element connectionGINA橡膠伸縮縫抽干水平衡水

18、箱拆除臨時隔板填埋沉管填埋沉管 Bedding and Backfilling拖運沉放聯(lián)結(jié)填埋內(nèi)部工程挖槽預制q 路面鋪裝路面鋪裝q 機電附屬設施。機電附屬設施。丹麥厄森通道 2000-7-1p對地質(zhì)條件的適應性強；對地質(zhì)條件的適應性強；p隧道覆蓋層薄，從而使隧道總長度減小，隧道斷面利用率高；隧道覆蓋層薄，從而使隧道總長度減小，隧道斷面利用率高；p防水可靠度高；防水可靠度高；p施工周期短等。施工周期短等。p受潛水作業(yè)限制，極限深度在水面以下受潛水作業(yè)限制，極限深度在水面以下30m；u SFT是一種懸是一種懸浮在水中的管浮在水中的管段聯(lián)結(jié)隧道，段聯(lián)結(jié)隧道，而不是被埋置而不是被埋置或固定支撐的或固

19、定支撐的結(jié)構(gòu)，它代表結(jié)構(gòu)，它代表了一種跨越深了一種跨越深水域的新概念；水域的新概念；u 通過輔助支撐系統(tǒng)來幫助隧道結(jié)構(gòu)懸浮位置的穩(wěn)定。這種輔助支撐系統(tǒng)通過輔助支撐系統(tǒng)來幫助隧道結(jié)構(gòu)懸浮位置的穩(wěn)定。這種輔助支撐系統(tǒng)可采取浮筒懸吊、海（河）床拉索錨系等方式可采取浮筒懸吊、海（河）床拉索錨系等方式 ；u 通過浮力和輔助支撐系統(tǒng)使得整個隧道穩(wěn)定的懸浮于水面之下，船只可通過浮力和輔助支撐系統(tǒng)使得整個隧道穩(wěn)定的懸浮于水面之下，船只可從其上面毫無阻礙地通過。從使用的角度看，這種結(jié)構(gòu)具有通常隧道的從其上面毫無阻礙地通過。從使用的角度看，這種結(jié)構(gòu)具有通常隧道的所有特點，因為它是密封的，所以被認為是隧道而不是橋梁

20、所有特點，因為它是密封的，所以被認為是隧道而不是橋梁 水面浮筒水面浮筒懸吊懸吊 拉索錨固拉索錨固 支撐柱錨固支撐柱錨固 水平錨固水平錨固 橋臺錨固橋臺錨固橋臺錨固 橋臺錨固 輔助支撐系統(tǒng)輔助支撐系統(tǒng)（1） 坡度小，原則上表面水道運輸不受干擾；坡度小，原則上表面水道運輸不受干擾； ；（2）在對付諸如深水、兩岸之間的距離或?qū)Νh(huán)境的考慮等難題情況）在對付諸如深水、兩岸之間的距離或?qū)Νh(huán)境的考慮等難題情況下，下，SFT可能是唯一可能的、也是可行和可接受的固定跨越結(jié)構(gòu)可能是唯一可能的、也是可行和可接受的固定跨越結(jié)構(gòu)形式；形式；SFT為在以前認為絕對不可能修建跨越通道的地方提供了為在以前認為絕對不可能修建跨

21、越通道的地方提供了新的可能性；新的可能性；（3）SFT可以是其它固定跨越通道如橋梁、浮舟橋梁、懸浮橋梁、可以是其它固定跨越通道如橋梁、浮舟橋梁、懸浮橋梁、掘進隧道、沉管隧道的比選方案，并且掘進隧道、沉管隧道的比選方案，并且SFT對這些方案可能有很對這些方案可能有很大的競爭性；大的競爭性；（4）SFT的跨越結(jié)構(gòu)淹沒在水中是不可見的，從環(huán)境影響的角度看的跨越結(jié)構(gòu)淹沒在水中是不可見的，從環(huán)境影響的角度看更具有吸引力；更具有吸引力；（5）SFT的概念可應用于其它目的，如：連接大陸和深水湖的人工的概念可應用于其它目的，如：連接大陸和深水湖的人工島嶼的人行隧道，用于安裝各種管路和電線的服務隧道島嶼的人行隧

22、道，用于安裝各種管路和電線的服務隧道 u 懸浮隧道（懸浮隧道（SFT）概念從提出到研究深化成為一個比較可行）概念從提出到研究深化成為一個比較可行的方案，已延續(xù)了近的方案，已延續(xù)了近40年年u 目前懸浮隧道在國內(nèi)外正在進行深入研究論證中目前懸浮隧道在國內(nèi)外正在進行深入研究論證中；u 其中研究的重點之一其中研究的重點之一是如何把結(jié)構(gòu)位移限制在人們可察覺到是如何把結(jié)構(gòu)位移限制在人們可察覺到的程度之下，的程度之下，事實上，人們對這種位移在心理上所理解的安事實上，人們對這種位移在心理上所理解的安全限度比技術(shù)上的安全限度更為關鍵；全限度比技術(shù)上的安全限度更為關鍵；u 這些研究已經(jīng)表明這些研究已經(jīng)表明SFT

23、在技術(shù)上和經(jīng)濟上在技術(shù)上和經(jīng)濟上都都是可行的，在安是可行的，在安全上也是可保障的，增加了人們對修建水中懸浮隧道可行性全上也是可保障的，增加了人們對修建水中懸浮隧道可行性的信心。但是因為懸浮隧道（的信心。但是因為懸浮隧道（SFT）是一個全新的隧道建設）是一個全新的隧道建設概念，迄今為止世界上尚未開始建設任何懸浮隧道，可以說概念，迄今為止世界上尚未開始建設任何懸浮隧道，可以說距離真正的工程實踐還需要一段時間。距離真正的工程實踐還需要一段時間。 u墨西拿海峽墨西拿海峽SFT工程工程 ：l 水深：水深：350ml 水面寬度：水面寬度：3000m l 平均水流速度：平均水流速度：12 m/sl 隧道上方

24、水深：隧道上方水深：35m3.1.3.1.日本青函隧道日本青函隧道鉆爆法鉆爆法3.2.3.2.英法海峽隧道英法海峽隧道TBM法法3.3. 3.3. 丹麥丹麥鄂爾森通道卓戈登隧道鄂爾森通道卓戈登隧道沉管隧道沉管隧道u日本青函隧道，穿過津青海峽，全長日本青函隧道，穿過津青海峽，全長53.85km，海底段長，海底段長23.3km，采用，采用鉆爆法施工；鉆爆法施工；u1972年正式開工，年正式開工，1983年導坑貫通，年導坑貫通，1988年年3月全線通車月全線通車。（1 1）工程平面圖）工程平面圖u隧道在海面下最大埋深隧道在海面下最大埋深240m，其中水深，其中水深140m左右，隧道頂部巖層平均厚度左

25、右，隧道頂部巖層平均厚度100m，最大縱坡為最大縱坡為12% 。u地質(zhì)條件十分復雜，地下水為基巖裂隙水，突然涌水與斷層有關，并與海水有一定水地質(zhì)條件十分復雜，地下水為基巖裂隙水，突然涌水與斷層有關，并與海水有一定水力聯(lián)系，水壓力值為力聯(lián)系，水壓力值為2.5MPa2.4MPa。沿線海底段有。沿線海底段有9條較大斷層。其它小斷層每千條較大斷層。其它小斷層每千米約米約13處。處。北海道北海道9條較大斷層條較大斷層火山巖火山巖 軟軟弱砂弱砂層層構(gòu)造構(gòu)造帶帶泥巖或凝灰?guī)r泥巖或凝灰?guī)r=volcanic tuff軟軟砂砂=shale（3）實際揭露的地質(zhì)剖面實際揭露的地質(zhì)剖面火山巖火山巖頁頁巖、泥板巖巖、泥板

26、巖u隧道由兩條主洞和一條輔助坑道組成，主洞為雙線馬蹄形斷面，內(nèi)徑隧道由兩條主洞和一條輔助坑道組成，主洞為雙線馬蹄形斷面，內(nèi)徑9.6m，與主洞平行，間距，與主洞平行，間距30m處設輔助施工坑道。隧道共設斜井處設輔助施工坑道。隧道共設斜井6座，座，豎井豎井2座。座。 u輔助坑道直徑輔助坑道直徑5m，其目的是作為地質(zhì)探洞進行地質(zhì)調(diào)查、并處理主，其目的是作為地質(zhì)探洞進行地質(zhì)調(diào)查、并處理主洞涌水和增開工作面，隧道建成后用作維修坑道及通風坑道。洞涌水和增開工作面，隧道建成后用作維修坑道及通風坑道。0.40 0.472.600.100 . 7 04 . 2 21 . 2 07 . 8 51.104 . 8

27、58 . 5 52.190 . 7 00 . 1 7F . LR . L0 . 4 60.0812.870.801.364 . 1 712.413.56F . LR . L1 . 2 01.100.107 . 8 04 . 8 08 . 5 00 . 7 00.40 0.472.602.190 . 4 60 . 7 00 . 1 7F . LR . L0.080.801.36F . LR . L3.55陸地段斷面陸地段斷面 海底段斷面海底段斷面 19881988年建成年建成一、海底涌水問題：一、海底涌水問題：u9 9條大斷層條大斷層，與海水有一定水力聯(lián)系，海底段外水壓力經(jīng)測試達，與海水有一定水

28、力聯(lián)系，海底段外水壓力經(jīng)測試達2.5MPa，如按承受全部水壓力計算，則隧道襯砌相當厚，鑒于開挖前，如按承受全部水壓力計算，則隧道襯砌相當厚，鑒于開挖前進行了注漿堵水，為經(jīng)濟及易于施工，隧道襯砌按不承受水壓設計，采進行了注漿堵水，為經(jīng)濟及易于施工，隧道襯砌按不承受水壓設計，采用瀉水方法用瀉水方法 。 u采取水平超前鉆孔，注漿加固圍巖等幾項預防措施；采取水平超前鉆孔，注漿加固圍巖等幾項預防措施；u但斷層地帶涌水事故仍是防不勝防但斷層地帶涌水事故仍是防不勝防 ，雖然這些斷層地帶都已經(jīng)過大，雖然這些斷層地帶都已經(jīng)過大量的注漿加固。施工過程中主要發(fā)生了量的注漿加固。施工過程中主要發(fā)生了四次大的涌水四次大

29、的涌水，1976年年5月月6日日在北海道一側(cè)的輔助隧道內(nèi)發(fā)生了施工期間最為嚴重的一次涌水，最大在北海道一側(cè)的輔助隧道內(nèi)發(fā)生了施工期間最為嚴重的一次涌水，最大涌水量為涌水量為70t/min，遠遠超過了水泵的排水能力，造成輔助隧道被淹沒，遠遠超過了水泵的排水能力，造成輔助隧道被淹沒3015m，主隧道被淹，主隧道被淹1493m，對施工影響很大。青函隧道施工中處理，對施工影響很大。青函隧道施工中處理涌水事故最長時間花了近一年的時間。涌水事故最長時間花了近一年的時間。日本青函隧道日本青函隧道發(fā)發(fā)生生 4 4 次大涌水次大涌水u水平鉆探技術(shù)：水平鉆探技術(shù)：采用千米水平鉆機超前鉆探，預先掌握地質(zhì)采用千米水平

30、鉆機超前鉆探，預先掌握地質(zhì)和可能發(fā)生涌水的情況和可能發(fā)生涌水的情況； u注漿技術(shù)：注漿技術(shù)：先注漿堵水，加固圍巖，再行開挖；在水的處理先注漿堵水，加固圍巖，再行開挖；在水的處理上以堵為主、以排為輔。隧道注漿范圍一般為上以堵為主、以排為輔。隧道注漿范圍一般為3倍毛洞直徑。倍毛洞直徑。正洞注漿段一般長正洞注漿段一般長70m，平行坑道和先進導坑一般為，平行坑道和先進導坑一般為40m，開，開挖段則為挖段則為60m或或30m，預留，預留10m不挖作為止水巖盤；不挖作為止水巖盤； u在海底段兩端斜井底部設置了龐大的排水設備；在海底段兩端斜井底部設置了龐大的排水設備；u 18021802年提出設想，年提出設

31、想，19931993年實現(xiàn)，全長年實現(xiàn)，全長50 Km50 Km，其，其中海底段長度中海底段長度37 Km37 Km，總投資約，總投資約128128億美元。億美元。u 采用采用TBMTBM法施工，工程于法施工，工程于19871987年年9 9月開工，月開工，19911991年年6 6月全部鑿通，月全部鑿通，19931993年年6 6月投入運營。月投入運營。 u 隧道海底段長隧道海底段長37.5km，覆蓋層厚，覆蓋層厚2170m，平均埋深，平均埋深40m。u 隧道沿線有三個主要巖層，按從上到下為中白堊、晚白堊和泥灰質(zhì)粘土。晚白堊下部隧道沿線有三個主要巖層，按從上到下為中白堊、晚白堊和泥灰質(zhì)粘土。

32、晚白堊下部為白堊質(zhì)泥灰?guī)r，表現(xiàn)為中等強度，均質(zhì)、稍具塑性，且一般沒有張開斷裂，使它成為白堊質(zhì)泥灰?guī)r，表現(xiàn)為中等強度，均質(zhì)、稍具塑性，且一般沒有張開斷裂，使它成為實際上不透水的巖層，對開挖隧道十分理想。海峽隧道工程的線路就設置在這一地為實際上不透水的巖層，對開挖隧道十分理想。海峽隧道工程的線路就設置在這一地層中，十分成功。層中，十分成功。u 但隧道工程在海峽英法兩側(cè)的地質(zhì)地形相差很大，英國側(cè)較平坦，法國側(cè)多起伏。但隧道工程在海峽英法兩側(cè)的地質(zhì)地形相差很大，英國側(cè)較平坦，法國側(cè)多起伏。u 設設3條平行的隧道，線間距條平行的隧道，線間距15m，兩側(cè)為內(nèi)徑，兩側(cè)為內(nèi)徑7.6m的單軌鐵路隧道，中間的單軌

33、鐵路隧道，中間是一條內(nèi)徑是一條內(nèi)徑4.8m的輔助隧道；的輔助隧道；u 沿線有若干橫貫通道使隧道相通，每隔沿線有若干橫貫通道使隧道相通，每隔375m設置一條與服務隧道相通的設置一條與服務隧道相通的橫通道，每隔橫通道，每隔250m設置一條連接兩條鐵路隧道的橫向活塞式泄壓風道，設置一條連接兩條鐵路隧道的橫向活塞式泄壓風道，每隔每隔750m設置一個電力控制室或變電站；設置一個電力控制室或變電站；u 設立了四個交叉轉(zhuǎn)線段，火車可從一條鐵路隧道駛?cè)肓硪粭l鐵路隧道，設立了四個交叉轉(zhuǎn)線段，火車可從一條鐵路隧道駛?cè)肓硪粭l鐵路隧道，有利于火車編組和往復行駛。其中兩個交叉轉(zhuǎn)線段設在海底有利于火車編組和往復行駛。其中

34、兩個交叉轉(zhuǎn)線段設在海底 丹麥丹麥卓戈登卓戈登（Drogden）海底沉管隧道海底沉管隧道是是“鄂爾森越鄂爾森越海通道工程海通道工程（Oresund Fixed Link）”的一部分的一部分 2000年完工年完工丹麥丹麥- -哥本哈根哥本哈根瑞典瑞典-馬爾墨馬爾墨4050m海底隧道海底隧道（其中（其中3510m沉管）沉管）人工島（人工島（4Km）鳥類生態(tài)保護島鳥類生態(tài)保護島橋橋 7.1Km人工島橋人工半島人工半島Drogden航道航道人工島人工島上層石灰?guī)r上層石灰?guī)r中層石灰?guī)r中層石灰?guī)r下層石灰?guī)r下層石灰?guī)r第四紀沉積層第四紀沉積層Bryozoan石灰?guī)r石灰?guī)rl水深一般為水深一般為3.58.5m之之間

35、，局部最深間，局部最深達達12m；l航道控制水航道控制水深為深為7.7m，寬寬300m；l工程場址基工程場址基巖主要為石灰?guī)r主要為石灰?guī)r地層；表層巖地層；表層510米有擠米有擠壓和破碎壓和破碎 ，大致呈水平分大致呈水平分布。布。u 沉管總長沉管總長3510m3510m；兩端洞口連接段各；兩端洞口連接段各270m270m ，隧道全長，隧道全長4050m4050m； u 共共2020節(jié)段沉管，每節(jié)段長約節(jié)段沉管，每節(jié)段長約176m176m，重約，重約5500055000噸；噸；u 橫斷面為橫斷面為3838.8mX8.6m.8mX8.6m；橫向分割為；橫向分割為5 5室，公路和鐵路各占室，公路和鐵路

36、各占2 2室，室，另外另外1 1室用于服務通道、逃生通道和市政管廊；隧道全線公路室用于服務通道、逃生通道和市政管廊；隧道全線公路按雙向按雙向4 4車道加緊急停車帶設計，鐵路按復線設計。車道加緊急停車帶設計，鐵路按復線設計。 人工島橋電纜溝電纜溝逃生通道逃生通道服務通道服務通道石料覆蓋層石料覆蓋層射風機射風機4.1. 4.1. 國內(nèi)海底隧道概況國內(nèi)海底隧道概況（1）香港地區(qū)香港地區(qū)于上個世紀于上個世紀7080年代修建了年代修建了5座海底交通隧道，長度都座海底交通隧道，長度都在在1.5Km左右，具體包括：左右，具體包括：u 公路隧道（公路隧道（雙向三車道，沉管雙向三車道，沉管）：）： 香港西區(qū)海底

37、隧道香港西區(qū)海底隧道 香港紅磡海底隧道香港紅磡海底隧道 香港東區(qū)海底隧道香港東區(qū)海底隧道u 軌道交通隧道（軌道交通隧道（雙管雙管TBM法法）：）： 香港地鐵中環(huán)線海底隧道，香港地鐵中環(huán)線海底隧道， 香港地鐵將軍澳線海底隧道香港地鐵將軍澳線海底隧道 4.1. 4.1. 國內(nèi)海底隧道概況國內(nèi)海底隧道概況（2）廈門翔安隧道：我國大陸第一條海底隧道）廈門翔安隧道：我國大陸第一條海底隧道 ，隧道長，隧道長6.05km，跨越海域?qū)捈s，跨越海域?qū)捈s4.2km，采用鉆爆法施工，采用鉆爆法施工， 2005年年9月月6日開工，日開工， 2010年年4月月26日建成通車日建成通車.4.1. 4.1. 國內(nèi)海底隧道概

38、況國內(nèi)海底隧道概況（3）青島膠州灣海底隧道：隧道全長）青島膠州灣海底隧道：隧道全長7.8，跨越海域?qū)捈s，跨越海域?qū)捈s3.3km，采用鉆爆法施工，采用鉆爆法施工， 2006年年12月月27日開工，日開工， 2011年年6月月30日建成通車日建成通車.青島青島黃島黃島4.1. 4.1. 國內(nèi)海底隧道概況國內(nèi)海底隧道概況（5）以下海底隧道正在積極醞釀、規(guī)劃、設計中：）以下海底隧道正在積極醞釀、規(guī)劃、設計中：u 廈門第二西通道廈門第二西通道u 廈門南通道廈門南通道u 海南瓊洲海峽隧道；海南瓊洲海峽隧道；u 連接遼東半島與山東半島的渤海海峽連接遼東半島與山東半島的渤海海峽通道（約通道（約108Km）；）；u 連接香港、澳門與廣州、深圳和珠海連接香港、澳門與廣州、深圳和珠海的伶仃洋跨海工程的伶仃洋跨海工程4.1. 4.1