欧洲隧道工程考察报告

欧洲隧道工程考察报告

时间：2001年10月26日 13:33 来源：中国水利科技信息网放大缩小打印

1994年5月6日，跨越英吉利海峡的欧洲隧道通车，长约50km的海底隧道将英国和欧洲大陆联为一体。欧洲隧道是目前世界上最长的海底隧道，是一项凝结着高科技的工程，许多工程特性和我国南水北调工程西线调水长隧洞特性相近，在工程设计、施工技术方面值得借鉴。为了充分科学地论证南水北调西线工程，由水利部黄委勘测规划设计研究院院长陈效国率领的考察团于1994年9月22日至10月5日，赴法国和英国对欧洲隧道工程进行考察。考察的目的主要是了解工程的设计情况、施工情况和工程的社会经济环境评价问题。

一、欧洲隧道工程的设计与施工

(一)隧道建设过程

修建隧道以沟通英国与欧洲大陆的联系的设想，起始于1802年，到建成通车历时近二百年。其建设过程可分三个时期：

1802～1875年，修建隧道的主张逐渐兴起，但缺乏实现的技术可能性。

1875～1963年，工程方案发展，积累必要的资料。

1963～目前，克服了政治、管理、技术、财政等方面的障碍，开始修建并通车。

(二)工程布置

隧道西起英国的肯特郡多佛尔(DOVER)，东到法国加来(CALAIS)，全长50km，海下38km，陆地12km，由三条平行的圆形断面隧道组成，其中两侧隧道直径7.6m，供列车通行，称运行隧道，中间的一条隧道直径4.8m，供管理、维修使用，称服务隧道。隧道间距15m。

沿长度方向每隔375m设一条联络通道，直径3.3m，把运行隧道和服务隧道联通；

每隔250m又设一条直径2.Om的减压隧道，以释放列车“活塞”效应产生的空气压力。在隧道全长的1/3、2/3处，两运行隧道间有联通隧道，以使来往的车辆能从一条运行隧道转入另一条运行隧道运行，称作渡线。英国侧渡线洞室长×宽×高为158×22×15m，法国侧渡线洞室长×宽×高为164×21×15m。

隧道在水面以下平均40m，最深达130m，在海床面以下20m。为使隧道处于较硬且不透水的蓝色白垩层内，隧道在平面和立面上都不是直线，坡降0.5～1%。

(三)地质概况

早在1965年就开展了地质工作，进行了海上钻孔和海底取样。此后，进行了大

规模的地质工作。通过200多个钻孔和其它地质工作，基本查明了地质情况。海峡地质由一些白垩层覆盖在泥灰质粘土和绿砂上面所组成。英国端褶皱较微，法国端的褶皱较为发育且复杂。沿隧道线上有三个主要岩层，由上到下为中白垩、晚白垩和泥灰质粘土。在晚白垩和泥灰质粘土之间，粘土与白垩混杂在一起形成白垩泥灰岩(蓝色白垩)。该层为中等强度，均质，具有塑性、没有张开裂隙、不透水等特点，故隧道基本布置在这一地层中。

为了及时掌握更为详尽的地质资料以制定施工方案，服务隧道超前运行隧道5～10km，并在掌子面偏上部位的水平和垂直方向偏斜5°，钻进超前地质钻孔，孔深1OOm。

(四)施工方法

1.施工方案

隧道从两岸向海底掘进，英法在各自近海岸的地方先挖了一个施工口，然后分别向海底和陆地出口掘进。于是隧道被分为12个区段。两国的施工进口相距38km，法国端是一个直径55m、深65m的圆形竖井，掘进机在井底组装；英国端施工进口则是一个400m长、坡度1：6的斜井和一座直径10m、深11Om的竖井，斜井有5股铁路轨宽。

服务隧道起导坑作用，提前探测两侧运行隧道的地质情况，以便及时处理。隧道采用掘进机全断面掘进，联络通道和减压隧道用钻爆法施工。

2.掘进机施工

工程采用了11台全断面掘进机，法国端6个区段，5台掘进机，英国端6个区段，用了6台掘进机，从开始掘进到全部贯通仅使用3年半时间。但就这一条隧道而言，施工的时间仅二年半左右，掘进速度相当快，四个掘进工作面平均每月掘进1.5km以上。

英国端使用的掘进机都是同一种敞开式盾构掘进机，掘进、衬砌、灌浆可同时作业。掘进机使用了20个126t的液压千斤顶，每个千斤顶与它相邻的千斤顶成对角倾斜放置，这样掘进机就能调整方向。在遇到断层裂隙或贯通钻孔时，输送设备从开挖面退出，液压控制门关闭，同时掘进机尾部周边密封将掘进机外围环形空隙封闭，从而保证后面的隧道不致被大水淹没。

由于法国端地层褶皱发育，隧道在含承压水层穿进穿出。因此，在承压水地层采用闭胸式作业，进入不透水层则采用开胸式作业。在闭胸式作业时，掘进机切削头要缩回，螺旋输碴器与自由端门关闭，使开挖面和掘进机其他部分隔开，盾尾壳与衬砌之间，安装有5环浸满黄油的钢丝刷密封，防止地下水从掘进机尾部浸入。掘进机盾构向前推进时，是用20个油缸顶住衬砌完成。

3.衬砌

英国端采用柔性膨胀式衬砌，由9片形成一环，每片外侧表面都有4条20mm厚

凸缘，当插入锁口管片时，迫使这些凸缘贴紧并挤入围岩，只许在管片与围岩间留下平均20mm的环形空隙以供灌浆，每片管片宽1.5m，海底段管片最大厚达360mm，陆地段因承受覆盖层较大的压力，管片最厚达540mm。衬砌预制厂建在泰晤土河格林岛，在生产高峰时，24小时可生产1000块。衬砌由运输列车运抵施工面，由四个衬砌管片安装机彼此独立操作，两台负责安装仰拱和锁口管片，两台负责安装其余5片，平均18分钟安装一环。

法国端由于通过承压水地层，采用橡胶止水衬砌，由5块标准管片和一块楔形锁口键管片构成一环，宽1.6m，厚400mm。每片端面粘聚氯橡胶垫，四边有若干槽口，以使5个直径255mm的螺栓穿过连接管片。其中两根横向连接，三根纵向连接。衬砌预制厂在竖井附近，日生产管片400块，衬砌由运输列车运抵掘进机下部，提升到高架管片皮带上，运至拼装地点，然后由拼盘式拼装臂，把管片放到吸盘式拼架上，旋转拼装架使管片就位，平均24分钟可拼装完一环衬砌。

4.弃碴

隧道工程的弃碴约830万m3，其中英国500万m3，法国330万m3。切削下来的石碴，被设在掘进机切削刀盘下端缘口处铲斗装置收集起来，并使其落入螺旋输送器的进料斗中，螺旋输送器呈前低后高斜置，将弃碴送至皮带输送机，运碴至装碴机上，装碴机长37m，可以前后移动。往斗车中装碴时，先装前面的斗车，装碴机逐渐后移，当移到中点时，皮带机反向运转，卸碴入出口方向的斗车中。由于隧道较长，从通风条件考虑，采用电力机车牵引，双轨运输线，并在关键处有转线轨道，轨道最大坡度1.1%。

在英国采用了四台功率261kW和十二台功率130kW的电动机车，列车空载时速

25km/h，重载时速18km/h。使用单侧自卸式矿车，车宽1.6m，高2.25m，体积15m3。每列有12节运碴车，4节运砌管片车，2节运料车、一节中间辅助机车及运人车、一节牵引机车。弃碴场在海岸悬崖下，用钢板桩围堰围成碴塘。设计运量2400t/h。

在法国端由20台V20和38台V38机车牵引，由运碴车运至竖井，竖井底部有5台皮带运输机，长20m、宽204m，输碴至十齿滚筒式破碎机，将碴块粒径粉碎到80mm 以下，再加水将弃碴稀释成8：2的泥浆。由井底8台强制式泥浆置换泵通过直径255mm 的管道，输往1km的丰德·皮诺弃碴场。泵运水平距离可达1600～2000m，输送高度为130～140m。碴浆有效流量100～120m3/h，每月出碴量约35万m3。

5.通风

由于隧道大部分处于海底，只在两岸各建一个竖井。两竖井间38km长隧道为施工段，据介绍这是目前世界上最长的施工洞段。因此，施工通风是一个关键的技术问题。在开始研究时，考虑了三个方案。

(1)50/s/HP

(2)3001/s/m2

(3)501/s/人

经过比较，选用了方案(2)，经理论计算，每秒需5.4m3风量。主隧道13.5m3风量。主通风系统在隧道内设有抽风机，吸进新鲜空气，通过风管输送到各个作面，掘