国内外过江隧道修建方法研究

国内外过江隧道修建方法研究

发表时间：2019-03-30T11:43:16.683Z 来源：《防护工程》2018年第35期作者：苏颂齐佳

[导读] 本文通过对国内外水下隧道工程进行统计研究，总结了当前水下隧道修建的几种主要方法及其适应性。

中铁第六勘察设计院集团有限公司隧道设计分公司天津 300133

摘要：对国内外水下隧道的发展进行研究，给出了国内外水下隧道工程建设实例，研究总结了当前水下隧道修建的几种主要施工方法：钻爆法、盾构法、围堰明挖法、沉管法，同时给出了每种施工方法适用的工程环境及特点，为水下隧道工程建设提供参考。关键词：水下隧道；钻爆法；盾构法；围堰明挖法；沉管法

1 研究背景

科技的发展，为人们的出行方式提供了更多的选择和想象空间，“遇水架桥”已不再是唯一选择[1]，水下隧道应运而生，为人们的出行提供极大的便利。相比路面交通，水下隧道更加环保、安全。近代水底隧道始建于英国，1788年在伦敦地下修建横贯泰晤士河隧道的设想被提出，但是由于施工竖井开挖达不到预定深度而导致失败[2]。1825年，在法国工程师布律内尔的指导下，首次使用盾构法施工，历经19年，于1843年建成第一条泰晤士河水底隧道[3]。此后，水下隧道在英、法、日、挪威等国家得到了一定的发展。我国水下隧道发展起步较晚，发展迅速，尤其是改革开放40年以来成功建设了多条穿越大江大河的隧道。本文通过对国内外水下隧道工程进行统计研究，总结了当前水下隧道修建的几种主要方法及其适应性。

2 水下隧道建设实例研究

作为修建海底隧道最多的国家[2]，挪威在实践过程中总结了丰富的工程经验。吕明[4]等研究对挪威的海底隧道进行了论述，研究指出挪威的海底隧道多建在前寒武纪的硬岩中，隧道建设多采用钻爆法开挖。作为较早探索水下隧道修建技术的国家之一，日本在海底隧道修建过程中总结了大量经验，并成功修建了当前世界上最长的海底隧道——青函海底隧道[5]。王梦恕[6]等在对厦门东通道海底隧道的设计研究中指出了海底隧道修建过程中需要考虑的关键问题：最小岩石覆盖层厚度的确定、水压力设计值的确定、衬砌结构断面优化与防排水方案、隧道穿越不良地段应采取的措施以及服务隧道设置的必要性几个方面。

通过对国内外水下隧道建设实例的研究，能够对今后相关的工程提供借鉴和参考。根据每个地区的实际情况，选取与自身条件适应的方案。在对水下隧道的研究中，修建方法的选择成为工程建设中重要的组成部分，下面对其进行介绍。

3 水下隧道修建方法

目前国内外对于修建水下隧道的主要方法有：钻爆法、盾构法、围堰明挖法、沉管法。

3.1 钻爆法

钻爆法，顾名思义是通过爆破进行隧道开挖的一种方法。钻爆法施工主要分为爆破开挖、初期锚喷支护、二次模筑衬砌几个步骤。作为水下隧道工程的一种常用方法，钻爆法被广泛应用于国内外水下隧道的修建工程中[7]。挪威是世界上采用钻爆法修建水下隧道最多的国家，至今为止已建成的隧道累计超过100公里，在此过程中积累了大量的工程实践经验发展了著名的“挪威法”[8]。我国采用钻爆法施工的隧道主要有浏阳河水下隧道、厦门翔安海底隧道、青岛胶州湾海底隧道、湘江水下隧道等[]。

3.2 盾构法

盾构法是一种全机械化施工方法，它是将盾构机械在地中推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩，在开挖面前方用切削刀盘开挖，采用拼装预制混凝土管片形成隧道结构的一种方法。

1825年Bruel使用盾构法建设泰晤士河水下隧道，开创了盾构法隧道的先河[10]。此后，盾构法在英国、法国、美国、日本和中国得到了进一步的应用和发展[11]。20世纪90年代以后盾构法得到了飞速发展，世界范围内建设了大批具有影响力的工程，较为著名的有英法海峡隧道、日本东京湾横断公路隧道、德国易北河第四隧道和荷兰“绿色心脏”隧道[10]。我国采用盾构法施工的隧道主要用于公路、铁路、地铁等各方面。在过江隧道修建中被广泛应用，主要有武汉长江隧道、武汉地铁2号线、4号线过江隧道、南京长江隧道等。3.3 围堰明挖法

围堰明挖法即通过围堰阻断水流，然后抽水挖基坑使围堰范围内处于无水环境，再通过明挖法施作隧道。

明挖法由于其施工简单、能够在较短时间完成工程需求、工程造价低等特点被广泛应用于国内外浅埋地下工程中[12]。在国内使用该方法进行施工的工程主要有澳门大学新校区海底隧道工程[13]、武汉东湖通道工程[14]、昆明市三环路闭合工程西三环段——下穿滇池草海段隧道工程[15]等。

3.4 沉管法

沉管法是先在船台上或干坞中预制隧道沉管结构，将管段两端用临时封墙密封后滑移下水，使其浮在水中，再拖运到隧道设计位置对其加载并将各段预制沉管结构在水下合拢的施工方法。

沉管法于19世纪末被应用于地下排水管道工程，20世纪初开始用于交通隧道建设。目前，国内外已成功建成多例此类工程，主要有希腊Preveza Aktio沉管隧道、悉尼港沉管隧道、香港跨港公路沉管隧道西九龙沉管段及上海外滩泰和路隧道[16]等。我国使用沉管法修建水下隧道起步较晚，但是发展较快，目前在广州、浙江等地具有多处沉管法建造的水下隧道[17]。

4 结语

通过对国内外水下隧道修建工程的研究以及水下隧道修建方法的总结可知，水下隧道的修建受到各方面因素的制约，因此在实际工程中，在满足功能需求的基础上，要充分考虑各方面条件，选取合适的施工方法进行水下隧道的修建。

参考文献：

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[2] 姜安龙．大直径越江盾构隧道管片结构理论分析及其工程应用研究[D]．上海：同济大学，2007.

[3] 周书明．青岛胶州湾海底隧道总体设计与施工[J]．隧道建设，2013，33（1）：38-44.

[4] 吕明，Gr?v E等．挪威海底隧道经验[J]．岩土力学与工程学报，2005，24（23）：4219-4225.

[5] 刘丰军，叶飞，李鹏．世界海底隧道工程概况及对我国的启示 [J]．现代隧道技术，2006：38-43.

[6] 王梦恕，皇甫明．海底隧道修建中的关键问题[J]．建筑科学与工程学报，2005，22（4）：1-4.

[7] 刘永胜．海底隧道钻爆开挖围岩稳定性研究[D]．北京：北京交通大学，2009.

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[9] 卓越．钻爆法浅埋水下隧道防排水理论及应用研究[D]．北京：北京交通大学，2013.

[10] 周济民．水下盾构法隧道双层衬砌结构力学特征[D]．成都：西南交通大学，2012.

[11] 吴笑伟．国内外盾构技术现状与展望[J]．建筑机械，2008，8：69-73.

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[13] 邓国强、王玫玲．深厚软土海底隧道围堰明挖法关键施工技术研究[J]．广东土木与建筑，2015，（10）：46-49.

[14] 雷莹，刘元志，李保德．浅湖淤泥地质基坑施工围堰明挖法监测[J]．建材世界，2017，38（4）：103-107.

[15] 邵可．含有泥炭质土软土地区水中围堰的设计施工[J]．地下工程与隧道，2013，（2）：26-28.

[16] 钱七虎．水下隧道工程实践面临的挑战、对策及思考[J]．隧道建设，2014，34（6）：503-507.

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