采用钻爆法修建海底隧道施工技术

采用钻爆法修建海底隧道施工技术

隧道开挖技术?

采用钻爆法修建海底隧道胞工技市

董贤顺

(中国铁建十六局集团第四工程有限公司北京101400)

摘要青岛胶州湾隧道是我国自建的第二条大型海底隧道,因其风险大,标准高,断面大,地质条件差,工艺复

杂,受到国内外广泛关注.笔者根据钻爆法修建胶州湾海底隧道的施工实践,进行总结,为相类似工程提供

参考.

关键词海底隧道钻爆法施工技术

中图分类号U453.213文献标识码B文章编号1009—4539(2011)09—0098—06 1引言

修建海底隧道,选择合理的施工方法非常重要.

海水压力大,隧道断面大,纵坡呈V形;由于海底隧道

的特殊环境,地质资料等不确切因素较多,在开挖断

层破碎带时极易发生突涌水事故;且海水补给无限

量,不易抢险及修复,其地质灾害具有不可遇见性,突

发性,严重性.另外,在城区选择施工入口条件非常

复杂,因此施工方法必须稳妥可靠,万无一失.

2工程概况

青岛胶州湾隧道设计为双向六车道,线路全长

萋

阿

7.8km(其中海域段长3.95km),主隧道中线问距

55m,主隧道之间设服务隧道(全长6km).主隧道

标准断面为椭圆形及马蹄形(开挖断面:宽16.3111,

高l3m),纵坡4%一0.3%,最小曲线半径1000IIl,

行车速度80km/h.按Ⅶ度地震设防,地质条件:围

岩等级Ⅱ～Ⅳ级,局部V级.覆盖层厚度:30m(局

部25m),纵坡走向大致平行海底轮廓线,水深

42m.标准横断面见图1.

我局承建的第一施工合同段左线主隧道长

2845m,服务隧道长2750m,匝道142m.工程投

资5.908亿元.开竣工日期:2008.9～2010.12,总

工期27个月.

左线隧道

I』.

服务隧道右线隧道

图1胶州湾海底隧道横断面

其施工的重难点部位是:(1)海域段主隧道开

挖断面宽16.3m,高13m,长2160m,水深42m,覆

盖层30m,8处断层破碎带;(2)陆域段主隧道与匝

道结合处开挖断面宽18.6～28.20m,高13.2—

18.64111,长212m,断面逐渐增大,呈喇叭口状,覆

盖层20一,15nl_,2处断层破碎带,地质为杂填土,砂

砾石,风化,断层破碎岩组成,结构上部有各种地下

管线及5—7层楼房共13栋.见图2.

收稿日期:2011—06—20

98铁道建筑技术RAILWAYCONSTRUCTIONTEcHNOLOGY2011l9)

隧道开挖技术?

图2第一合同段施工平面

3施工原理

海底隧道与山岭隧道相比,存在不同的施工条件(见表1).

表1山岭隧道一海底隧道施工条件对比

序号对比项目山岭隧道海底隧道

能较有效地控制,其灾害的严重性相对要1风险程度不可预见因素多

,灾害具有突发性,严重性,并且雄以补救低

,较容易补救

较容易勘测,准确率相对较高,一般施工中2地质变化较难勘测

,准确率相对较低,海底地质变化频繁地质变化不大

3海水腐蚀不存在海水腐蚀海水,海风对各种原材料,建筑结构,机械设备,仪器仪表腐蚀较大

海域段爆破震动过大,围岩裂隙增大,会造成渗水;陆域段爆破作业容4爆破影响对结构无影响

,极少扰民易引起建筑物开裂

,扰民

5复杂程度按常规施工,复杂程度一般开挖,支护,防排水,耐腐蚀,耐久性砼等工艺复杂,质量要求高

需要配备通风,通讯,抽水,高压注浆设备及地质钻机,高功率空压机,6资源配备按常规配备

机械喷锚手,三臂凿岩台车等大型设备

按照新奥法原理,在山岭隧道施工方法的基础

上,修改,增补海底隧道施工内容,使其施工方法适

应于海底隧道,在实践中不断改进,完善,探索出较

规范的海底隧道施工方法.

以下以第一施工合同段为例加以叙述.

4施工方案

4.1进洞主通道施工作业面的选择

该合同段工程地处八大峡社区及海军营区,房

屋及各种管线密集,场地狭窄,通过现场调查,提出

如下方案.

4.1.1斜井方案

洞口位置:ZK3+536以东68m,斜井长510m,

宽6.2m,高6.51TI,纵坡12%,地质花岗岩,强～弱

风化之间;优点:能快速进入海域作业面;缺点:斜

井下穿军营及家属房密集区,覆盖层最小3～8in,

爆破扰民严重;因斜井不能综合利用,增加工程费

用较高,后期回填工程量大.

4.1.2服务隧道(西陵峡路)兼作施工通道方案

洞口位置:西陵峡路西侧(ZK3+000以东160m),

结构长(距主隧道)650nl,宽6.9in,高7.0irl,纵坡

9%,地质:沿海杂填土,深8～13m,透水性强;路面

以下管线密布,附近居民密集;采用护壁桩支护及

帷幕注浆止水等方法施工;优点:交通较便利;缺

点:地质差,工艺复杂,费用高,工期长,扰民严重.

4.1.3服务隧道(军营内)兼作施工通道方案

洞口位置:军营操场南侧海边荒地(ZK3+490

以东49m),结构长(距主隧道)590m,宽6.9ITI,高

7.0m,纵坡9%,地质:杂填土深5—6m,其余为强

风化花岗岩,Ⅳ～V级;优点:充分利用大片操场向

铁道建筑技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY201Tf9』

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海底顺坡,不扰民,费用相对较低;缺点:地质较差,砌较复杂.

工期较长,180度曲线,半径小,通风,交通困难,衬4.1.4多种方案比较(见表2) 表2第一施工合同段进洞主通道方案对比选择

方案对比项目工期费用扰民工艺通风交通可操作性

方案一:斜井方案较短较高严重简单较好较便利一般

方案二:服务隧道(西陵峡路)较长较高严重复杂一般较便利不强

方案三:服务隧道(军营内)较长较低较轻较复杂较差不便利强

通过方案比较可知:方案一有较多的优点,但