青岛胶州湾海底隧道施工技术共116页
青岛胶州湾跨海大桥和海底隧道_图文
Jiaozhou Bay Cross-sea Bridgห้องสมุดไป่ตู้, Qingdao, Shandong. Length 41.52 km, World’s Longest
Jiaozhou Bay
山东 青岛 胶州湾大桥
Jiaozhou Bay Bridge, Qingdao, Shandong
This photo taken on Wed. June 29, 2011 shows the Jiaozhou Bay Bridge in Qingdao, east China's Shandong Province. On Thu. June 30, 2011, China opened the world's longest cross-sea bridge, which is 42 kilometers (26 miles) long and links China's eastern port city of Qingdao to an offshore island, Huangdao. (AP Photo/Xinhua, Yan Runbo)
Have you noticed how the landmark technological marvels are shifting one by one to the rising Super Power China? After longest rail lines and fastest rails it is now time for the longest bridge. This phenomenon is perhaps synonymous with a nations progress and development!
胶州湾隧道工程概况和施工质量情况
工程概况及施工质量情况一、工程简述青岛胶州湾隧道是连接主城与辅城的重要通道，南接薛家岛，北接团岛，下穿胶州湾口海域,海域宽4.1km,隧道轴线处海面宽约3。
5 km，最大水深约42米，隧道使用功能为城市快速通道,双向六车道，设计车速80km/h，设计使用年限100年。
该隧道的建设从根本上解决了“青黄不接”是实现青岛市发展成为现代化国际大都市的有力支撑和重大工程措施.隧道起点位于四川路、云南路与东平路路口向北约50m，向南至黄岛收费站端头止，线路全长约9850m，隧道长7800m，其中海域段隧道长4095m，黄岛端路基段长约950m，隧址区地貌上可分为湾口海床及两岸滨海低山丘陵区。
主隧道为左右分离设置，隧道海域段线间距离约55m，中间平行设置服务隧道。
主隧道断面为椭圆形断面，内净空高8。
218m,宽14.426m;匝道与主隧道交叉口大断面最大跨度约29m。
服务隧道作为施工运输、日常维护检修、过海管线和紧急救援通道，长约5940m。
隧道设置3个地下泵站，靠海岸两端地面设置2座风井.青岛胶州湾隧道工程按匝道和出口各两个施工工区划分四个合同标段。
右线为第二和第四合同段，由中铁二局股份有限公司和中铁隧道集团有限公司施工,起止里程分别为YK2+730~ YK5+600和YK5+600~YK8+900，左线为第一和第三合同段,由中铁十六局集团有限公司和中铁十八局集团有限公司施工,起止里程分别为ZK2+755～ZK5+600和ZK5+600～ZK8+893.3。
隧道出口（薛家岛）附近设置管理中心，出口外625米处设置收费站，同步配套建设标志、标线、通风、给排水与消防、供电与照明、监控系统和管理中心等设施。
一、二合同段的开工日期为2008年9月26日，三、四合同段的开工日期为2007年8月22日，隧道贯通日期为2010年4月28日，交工日期为2011年6月22日，正式通车时间为2011年6月30日。
设计标准（1）设计使用年限：100年(2）使用功能：城市道路交通（3）路线等级：城市快速路(4)主线设计车速：80km/h(5）车道数：双向六车道（6)地震烈度:按Ⅶ度设防（7)最小平曲线半径：1000m（8）隧道最大纵坡:4%隧道最小纵坡：0.3％（9）主线隧道限界高度：5.0m;检修道高度：2。
青岛海底隧道施工通风技术
青岛海底隧道施工通风技术摘要：长大海底隧道钻爆法施工中凿岩、爆破、装运都会产生大量的粉尘、废气，施工通风是一个难以攻克的技术难题。
本文通过分析海底隧道独头多作业面长距离工程环境，结合施工通风，对施工通风的风量、风压计算、通风系统布置及改善隧道施工通风的技术途径作了较详细的介绍，并且在海底隧道施工通风中取得了良好的效果，为类似工程提供借鉴意义。
关键词：海底隧道，钻爆，独头多掌子面长距离，施工通风Abstract: the channel tunnel grew up drill-blasting method of construction, the blasting, shipment will rock produce large amounts of dust, waste gas, construction ventilation is a difficult to conquer the technical difficult problem. Through analysis of the channel tunnel more long head alone the coolie engineering environment, based on the construction ventilation and air ventilation to construction, wind pressure calculation, ventilation system layout and improve the technical ways of tunnel construction ventilation for a more detailed presentation, and at the bottom of the ocean tunnel construction in ventilation achieved good effect to the similar projects for reference significance.Key words: the channel tunnel, drilling and blasting, alone the head ZhangZiMian more long distance, construction is ventilated1．工程概况青岛胶州湾隧道工程是一项规模宏大的跨海工程，胶州湾隧道是一条以城市道路功能为主兼有公路功能的隧道，设双向双洞六车道，隧道部分采用三孔隧道形式穿越海域，两侧为主隧道，中间一孔为服务隧道。
青岛海底隧道三号风井竖井施工方案
4凿岩设备
采用YT－28型风钻、规格为Φ18×3300mm钻杆、Φ42mm一字形钻头打3。0ｍ深度的炮眼。打眼时两人一台风钻、一架高度3。0ｍ的三角形梯子，配合打眼。
5混凝土搅拌及运输系统
风井井口不设混凝土搅拌站，在距风井约1.5km处左线主隧道出口已建了一个混凝土集中搅拌站,喷射混凝土和现浇混凝土材料按监理单位批准的配合比进行拌制，用混凝土运输车运到风井井口，即可使用。
竖井专用通风机
3
装载机
ZLC－50
台
1
地面装碴
4
自卸车
8T
台
4
运碴
5
污水泵
30KW
台
1Байду номын сангаас
井底排水
6
挖掘机
PC－60小松
台
1
井底工作面装碴
7
压风机
L-22/7
135KW
台
3
1台备用，2台工作
8
湿喷机
TK－500
17。5KW
台
2
喷射混凝土
9
全站仪
宾德RS－322－M
台
1
10
水准仪
DSZ－3
台
1
11
内燃发电机
⑤ 井筒掘进过程中,要定期检查中线，特别是在风井井筒二次衬砌前，必须校对一次，并及时测量井底标高。
钻爆法修建海底公路隧道施工关键技术
钻爆法修建海底公路隧道施工关键技术高海东【摘要】厦门海底隧道和青岛海底隧道是我国大陆地区首批开工、采用钻爆法施工的海底公路隧道,均为双向六车道,设服务隧道.结合这两条海底隧道的施工实践,对工程中涉及的TSP203超前地质预报、超前探孔、帷幕注浆技术、初期支护后注浆技术、安全控制、防止钻孔时突涌水措施、辅助坑道设置、隧道耐久性处理等内容进行介绍,总结性地提出了采用钻爆法修建海底隧道的施工关键技术,即:综合超前地质预报、海底注浆、安全控制、辅助坑道设置、支护结构耐久性处理共5项.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2010(000)003【总页数】5页(P108-112)【关键词】海底隧道;综合超前地质预报;安全控制;海底注浆;辅助坑道【作者】高海东【作者单位】中铁十八局集团有限公司,天津,300221【正文语种】中文【中图分类】U455.411 概况目前我国正在修建,采用钻爆法施工的海底隧道有两条,一是厦门海底隧道(翔安隧道,长5.9 km,海域段4.2 km),二是青岛海底隧道(胶州湾隧道,长6.17 km,海域段3.95km),两条隧道均为双向六车道公路隧道,钻爆法施工。
两条隧道的地质情况各有特点,厦门海底隧道开工后遇到了陆域全强风化层、海底F1风化槽、风化囊等不良地质地段,施工难度大,但经过4年多的施工,已接近尾声。
青岛海底隧道陆域段为花岗岩地层,基本属于Ⅱ、Ⅲ级围岩,进入海域后,遇到了断层破碎带、海域断层影响带等不良地质地段,需要注浆止水加固地段增多,目前正处于攻坚阶段。
尽管两条海底隧道的情况多有差异,但依据其工程实践,结合目前所具备的技术能力、成套设备配备能力和已有的工程经验,总结出采用钻爆法修建海底隧道的一些施工关键技术,具体来说主要有：综合超前地质预报、海底注浆、安全控制、辅助坑道设置、支护耐久性处理共5项。
2 综合超前地质预报综合超前地质预报是在隧道开挖前通过多种手段摸清前方一定范围内的地质情况,以此为基础,制定出针对性的处理方案,从根本上避免施工的盲目性和随意性,把海域段发生突泥、涌水等地质灾害的风险降至最低。
简述青岛胶州湾海底隧道注浆技术
简述青岛胶州湾海底隧道注浆技术简述青岛胶州湾海底隧道注浆技术【摘要】海底段围岩裂隙与海水的连通性较强，本合同段本标段的不良地质主要为断层破碎带，开挖过程中一旦发生不可控制的突发涌水，在无尽水源、高水压，又无天然出口的条件下，必然造成极为严重的后果，所以，注浆施工是本工程的重点加难点，注浆质量的好坏直接影响到下道工序的施工，若采用原有技术和设备，又将极大影响施工进度，无法保证正常工期，因此通过现场试验，探索以及采用新设备，是胶州湾海底隧道注浆工艺的关键所在。
【关键词】海底隧道断层破碎带注浆止水中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：工程概况：青岛胶州湾隧道工程是一项规模宏大的跨海工程，是我国在建的最长一条海底隧道，全长7800m，其中海域段约3950m，海底段围岩裂隙与海水的连通性较强，本合同段本标段的不良地质主要为断层破碎带（主隧道左洞有9条、服务隧道有8条断层破碎带），特别是海域区的多条挤压性和张性断层，断层、裂隙及其破碎带是海水进入海底隧道的通道，一旦发生不可控制的突发涌水，在无尽水源、高水压，又无天然出口的条件下，必然造成极为严重的后果，而预注浆、开挖后补注浆、初支后、二衬后压浆是加固围岩和控制海底隧道涌水、漏水的最佳方法,其主要作用是固结围岩和堵水,目的是创造安全作业环境和提高围岩自稳能力、抗渗透性及防腐性能。
所以，注浆施工是本工程的重点加难点，注浆质量的好坏直接影响到下道工序的施工，如采用原有技术和设备，又将极大影响施工进度，无法保证正常工期，因此通过现场试验，探索以及采用新设备，是胶州湾海底隧道注浆工艺的关键所在。
一、注浆方案的确定预测到大面积淋水、渗水地段，估计开挖后会导致洞体失稳时，在开挖前采用小导管或自进式管棚进行周边预注浆加固围岩或填充裂隙止水；如开挖后仍有线性渗水时，则采用补注浆止水。
全断面注浆断面周边用自进式T76s管棚，按开挖轮廓外5m和规定的间距进行布置，中间采用常规注浆孔，按设计要求，20m一环，每环分次开挖完15m，留5m止浆岩墙根据地质条件来决定注浆方案。
海底隧道怎么施工？有哪些施工技术要点？
海底隧道怎么施工？有哪些施工技术要点？引言：海底隧道作为陆地之间连接的重要交通通道，在现代城市化进程中扮演着重要的角色。
由于其特殊的施工环境和条件，海底隧道的施工相对复杂且具有挑战性。
本文将介绍海底隧道施工的基本流程和步骤，并分析施工中的技术要点和难点，并提出解决方法，最后对海底隧道施工的挑战和未来发展前景进行总结。
一、海底隧道施工的基本流程和步骤1.勘测与设计在施工前，需要对海底隧道的地质条件、水下环境、航道等进行勘测，确定施工方案和设计方案。
2.预制隧道段的制造将预制隧道段制造于陆地，包括隧道段的混凝土浇筑、预应力加固等工序。
3.海底隧道段的运输与安装将预制好的隧道段通过船运输至施工现场，并进行合理的安装。
安装方法包括挖槽法、切割法、浮吊法等。
4.土建施工在隧道安装完成后，需要进行土建施工。
包括挖掘隧道剩余部分、加固隧道壁、施工隧道屋盖等。
5.水下浇筑水下浇筑是海底隧道施工中的重要工序。
需要使用特殊的混凝土泵或浇注机，通过水下管道将混凝土送入隧道中。
6.隧道验收与通车在完成土建施工和水下浇筑后，需要进行隧道的验收，并进行相关的测试和试运行。
通过验收后，隧道可以正式通车使用。
二、海底隧道施工中的技术要点1.土建施工技术要点隧道在海底环境中受到各种外力的作用，如水压、地震、海底地质条件等。
土建施工要点包括合理的隧道设计、选择合适的材料和技术、加固隧道结构等。
2.水下浇筑技术要点水下浇筑是海底隧道施工中的重要工序，也是最具挑战性的环节之一。
需要选择适合的混凝土泵或浇注机，确保混凝土的质量和均匀性。
同时，施工人员需要具备水下作业的相关技能和经验。
3.隧道安装技术要点隧道段的运输和安装是海底隧道施工中的关键环节。
需要选择合适的安装方法，并确保安装的准确性和安全性。
同时，施工人员需要针对不同的海底条件和隧道段的尺寸进行合理的安装方案设计。
三、详细讨论每个技术要点的难点和解决方法1.土建施工的难点和解决方法隧道在海底受到水压和地震等外力的作用，容易引起隧道结构的变形和破坏。
青岛胶州湾海底隧道出口端边坡支护施工方案
青岛胶州湾海底隧道出口端边坡支护施工方案【摘要】锚杆与格构梁结构支护是对坡体进行加固的一种支护技术；该加固技术具有布置灵活、结构形式多样、截面调整方便、与坡面密贴、可随坡就势等显著优点；格构梁内、外可以进行挂网喷砼、植草、喷播绿化、做防护等工作；同时，该方法造价较低、施工工期短、边坡变形小、安全可靠。
【关键词】边坡支护；锚杆；格构梁1、支护工程基本概况青岛胶州湾海底隧道坡体支护工程位于青岛胶州湾海底隧道薛家岛出口端道路两侧。
坡体呈北高南低形状，每侧边坡长度约80米，边坡支护高度3-13米。
本工程地形为缓坡状，场区地貌为剥蚀残坡及回填土。
场区内无地表水，大气降水是场区唯一补给来源。
降水部分顺边坡向下径流，部分垂直渗流补给山体地下水。
根据工程现场实际情况及设计图纸要求，采用锚杆及格构梁联合结构进行支护。
2、施工准备本工程为边坡支护工程，根据本工程的特点组成了工程项目部，根据建设单位要求，及时组织劳力、机械设备进场；并根据工程实际情况和施工工期要求，进行各项准备工作，力争工程迅速展开。
2.1前期准备工作施工准备工作自收到进场通知开始，做好进场前各项工作准备。
按建设单位指定水源、电源，将施工用水、用电接至用水点和现场配电箱；按建设方指定的位置搭设临建。
联系相关单位，详细了解施工现场地下障碍物等周边情况，并编制相应的处理方案，确保工程顺利进行。
与建设单位、监理现场交验工程控制桩。
组织机械设备进场，并进行试运转，确保所有机械设备性能良好。
根据本工程的机械设备及使用情况，所需燃料采用油罐车送到现场。
本支护工程开工前做好城管、环保、交警等职能部门的协调工作，便于工程顺利进行。
2.2技术准备2.2.1编制放线定位施工方案，并确定负责人。
根据建设单位提供的控制桩资料，确定边坡定位放线，进行现场放线并报监理验收。
同时为便于施工过程中的质量控制，将坐标点引至施工区域外，并用水泥沙浆或混凝土加以保护。
2.2.2审学施工图纸，熟悉图纸内容及说明，对不明确之处向设计单位提出意见或建议，做好各分项工程技术准备工作。
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％度地震设防，地质条件：围岩等级U〜W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—2098 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，W〜V级;优点:充分利用大片操场向铁道建筑技术 RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY201Tf9 』?隧道开挖技术 ?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 , 1 80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 ,但投入费用较高 ,扰民严重 ;方案二优点较少 ; 方案三费用相对较低 ,扰民较轻 ,可操作性强 ,但不利因素较多 .通过进一步的研究 :认为方案三的补救措施有:(1)通过第二施工合同段斜井提前进入服务隧道海域开创第二作业面 ,解决工期问题 ;(2)设置通风竖井解决通风问题 ;(3)通过适当加宽隧道断面解决交通问题 ;于是决定采用方案三 .4.2主隧道施工作业面的安排根据施工顺序 ,工期要求 ,资源合理配备等原则,设置 3个施工单元,6个施工作业面 ,其上场顺序及任务划分如下 .(1)第一施工单元：服务隧道900m;主隧道 1095m;(2)第二施工单元：主隧道975m(包括大断面);匝道145m;(3)第三施工单元：服务隧道 1750m主隧道775ITI.交通线路见图3.图 3 第一合同段施工作业面布置示意4.v 风排烟方案• • •5施工步骤分别在 ZK3+385,ZK3+310主隧道与服务隧〜一…’道之间设置1号,2号通风竖井，竖井直径5.0m,竖5.1全断面开挖法井底部设横洞分别与主隧道 ,服务隧道连通 ;井壁超前地质预报 ;开挖支护 ;浇注地面砼垫层 ,为采用钢格栅喷射砼支护 ,小导管及帷幕注浆止水施主隧道提供施工通道,直至主隧道仰拱填充完毕 ;工.通过风量计算 ,前期通过服务隧道口设置 2 台中隔板以下防水 ,钢筋,砼;底板回填,地沟盖板 ;拱轴流式通风机压入式通风 ,后期通过竖井设置轴流圈防水 ,砼 . 式通风机压入式通风 ,竖井位置见图 2,图 3.5.2 上下台阶开挖法 4.4 制定排水方案超前地质预报 ;上弧开挖支护 ;下台阶左侧开1 号通风井兼作排水通道 , 在 l 号通风井及服挖支护 ; 下台阶右侧开挖支护 ( 左右交替进行 );仰务隧道洞口附近设置沉淀池 ,在洞内每 500nl 设置拱防水 ,钢筋 ,砼;仰拱左侧充填 ; 仰拱右侧充填 (左积水坑;集水坑容量8〜10m.,设置泵站接力将洞右交替进行);矮边墙;拱圈防水，钢筋,砼;水沟,电内积水抽入沉淀池 ,经沉淀后排人大海 .缆沟盖板等.见图 4.100 铁道建筑技术 RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2011I9l?隧道开挖技术 ?图 4 主隧道施工程序示意6技术要点6.1超前地质预报采取综合超前地质预报的方法 .即服务隧道超前,TSP长距离探测(100〜150m),长探孔(l>30m), 短探孔(> 10ITI),以及地质素描，地质雷达,瞬变电磁,红外探水,陆地声纳等.根据具体情况 ,将其中几种方法结合起来 ,互相补充,互相验证 ,达到稳妥可靠,万无一失的目的 .其主要做法如下 .质素描.通过对掌子面的地质状况进行描述,记录,分析,判断预报掌子面前方地质状况 .⑵TSP长距离探测.采用瑞士产TSP200超前地质预报仪 .该仪器利用接收地震反射波原理 , 通过 TSPWin 软件处理 ,达到解析前方地质构造的目的探,狈4距离100〜150m,准确率60%;具体操作是在掌子面 50〜 60m 范围内靠边墙一侧布置 ~4onlln炮眼24个(深1.5m，间距1.2 一 1.5m,下倾角15.);再距15〜20仃I布置1个65onlm接收孔(深2.0m,下倾角15.);在炮孔内装上适量炸药，瞬发电雷管,利用接收器装置逐个起爆 ,接收信号 ,然后收集信号 ,进行解译 .超前地质钻孔 .主隧道水平超前钻孔每断面3〜5孑L,探孔长度》30m,搭接8m;服务隧道每断面2—3孑L,探孔长度>130m,搭接51"13;为了提高工作效率，采用意大利c6多功能地质钻机或瑞典阿特拉斯三臂凿岩台车实施 .通过钻孔速度 ,冲击声音,变化频率 ,回水颜色,渗水量,水压等分析前方地质情况 ,重点探明前方断层破碎带 ,裂隙水情铁道建筑技术RAILWAYC0NSTRUCTI0NTECHN0L0GY 况;当渗水量大于5— 15L/min,且24h观察没有明显减少时 ,应进行帷幕注浆 .瞬变电磁预报法 .瞬变电磁预报法是一种时间域电磁法 ;利用阶跃波形电磁脉冲激发 ,不接地回线向隧道掌子面前方发射 1 次场,在 1 次场断电后,测量由地下介质产生的感应二次场随时间的变化 ,来达到寻找各种地质目标的地球物理勘探方法.是探测地下水的主要方法 .超前地质预报实行 "三结合"和风险靶段划分原则,即"地质与物探 ,钻探结合 ;洞内外结合 ;长短距离及不同物探方法结合 ".在对隧道风险分级的基础上 ,采用相对应的综合预报方案.实践证明:TSP地质雷达对断层，破碎带有较好的预报效果 ;瞬变电磁 ,地质雷达是预报含水体的有效手段 ;超前钻孔是探测前方地下水最直观 ,最可靠的方法 .6.2开挖支护本工程n ,m级围岩为锚杆加喷射砼支护；iv, V 级围岩为锚杆加钢格栅喷射砼支护 (V 级围岩设超前大管棚注浆 ).开挖之后支护必须紧跟 .6.2.1开挖主隧道一律采用台阶法 ,避免不同级别围岩 , 不同工艺操作的频繁转换 ,有利于减少爆破对围岩的震动裂隙.上台阶开挖进尺：n ,川级围岩3.0m/循环;IV级围岩2.0m/循环;V级围岩1.0m/循环;遇下穿民房地段一律w 1.0m/循环；采用风枪打眼 ,微震光面爆破技术 ;被保护建筑物地震波控制在2.0cm/s之内.采用两台装载机配 2o11(9)101?隧道开挖技术 ?合翻斗车出渣 ,挖掘机配合排险及掌子面清理 .下台阶开挖进尺3.0m/循环.6.2.2施作锚杆设计为 22多重防腐锚杆 ,长度根据围岩级别分别为3.0m,3.5m,4.0m采用三臂凿岩台车钻孔，人工安装,锚杆注浆机注浆.W,V级围岩地段及时安装钢格栅 .6.2.3喷射砼设计为C35,s8抗海水侵蚀高性能防渗喷射混凝土;操作工艺：采用自动计量拌和站 ,强制式拌和机拌和 ,搅拌输送罐车运输 ,湿喷机喷射 .混凝土坍落度:拌和机出料口 18± 2cm,湿喷机进料口 1215em工作风压:边墙0.3〜0.5MPa;拱部0.4 0.6MPa,采用喷枪喷水养护.要求喷射混凝土密实,饱满,表面平顺 ,各项试验指标合格 .不允许出现空洞 ,漏筋,脱皮,表面坑洼不平等不良现象 . 湿喷混凝土设备 :施工前期及喷射混凝土数量小的地段 ,采用一台或多台 TK500 型湿喷机进行作业 , 生产能力：5m/h（每台）•为减轻劳动强度，提高产量,降低安全风险，主隧道采用PM50 一 CPC喷射机械手进行喷射作业 ,主要参数如下：喷射最大高度： 11in;喷射最大宽度：16.6In;最小工作隧道:5in x 3m（宽x高）;生产能力:10〜33ITI/h;输送方式：非转子式和非转子活塞式 .6.3帷幕注浆设计为 :主隧道海域段过断层破碎带为全断面帷幕注浆，加固范围为隧道开挖轮廓线外51"il,每循环注浆段长30In,注浆作业面距突水点5〜10m,开挖时预留10m作为下一循环止浆岩盘，每循环共设置注浆孔105个,终孔孔间距约3〜3.5m,括散半径按2.0m;服务隧道海域段过断层破碎带加固范围为隧道开挖轮廓线外3m,每循环共设置注浆孔 55〜70 个,其它参照主隧道 .椀渀最䰀椀唀开䠀䬀匀䌀匀䜀䴀椀挀爀漀猀漀昀琀 夀愀䠀攀椀䀀ᨀ∀Ѐ耈탐栀幕注浆参数的确定（1）注浆压力 .根据地质报告 ,裂隙岩体地层注浆设计压力一般比静水压力大 0.5〜1.5MPa当静水压力较大时 ,为静水压力的 2〜3倍.在海域段注浆终压为3.0〜4.5MPa.海底隧道封堵涌水时的注浆终压可根据公式P=（2—4）MPa+P0（其中 P0 为涌水压力）并结合工程经验确定 .另外,注浆泵的压力应达到设计压力的 1.3一 1.5倍.现场根据实际情况 ,进行调整 .浆材料 .根据室内试验结果及本工程特点 ,选择普通水泥单液浆 ,普通水泥一水玻璃双液浆 ,超细水泥浆单液浆 ,特制硫铝酸盐水泥浆单液浆等作为注浆材料 .见表 3. 表 3 注浆材料及配合比选用配比参数序号名称适用条件水灰比:c体积比c:S水玻璃浓度1普通水泥单液浆0.6:1〜1:1 一般软弱破碎地段，断层影响带2水泥一水玻璃双液浆 0.6:1〜1:11:1〜1:0.330〜35Be断层破碎带，水量较大，压力不长时间上升时3超细水泥单液浆 0.8:1〜1.2:1 海域强风化破碎段 ,裂隙较小段4特制硫铝酸盐水泥单液浆 0.8:l〜 1 .2:1海域断层破碎带 ,水量较大,压力较高,堵水要求较高段6.3.2帷幕注浆施工(1)钻孔.为防止承压水和受压浆液从工作面漏出,保证能用最大的注浆压力把浆液注入含水层的裂隙中 ,使之沿裂隙有效地扩散 ,钻孔前先施作厚 60cm的C25钢筋混凝土止浆墙,还要对止浆墙体附近一定范围内的隧道围岩进行加固 .采用瑞典阿特拉斯三臂凿岩台车按照设计及钻机所在位置,计算出各钻孔在工作面上的坐标 ,划出注浆孔的准确位置 , 钻机安装平整稳固 ,在钻孔过程中检查校正钻杆方102向.孔底偏差应不大于孔深的1/40,注浆检查孔的孔底偏差不应大于孔深的 1/80,其它各类孔底偏差应小于1/60.钻孑L2m深以后安装孔口管，孔口管是端焊有法兰盘的钢管 ,长度根据需要确定 ,一般为2m.孔口管的作用：测量钻孔出水压力及涌水量；安装注浆栓塞 ;出现孔口涌水时及时关闭 .(2)注浆.采用ZJB(BP) — 30A高压注浆泵， (额定工作压30MPa,流量0— 110L/rain,额定功率(55kW) ,采用分段前进式注浆 ,分段长度：5一一 7nl.铁道建筑技术 RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2011I9) ?隧道开挖技术 ?注浆速度为5〜110L/min.具体经计算及现场试验后确定 .注浆顺序：先外圈后里圈 ,先上后下 ,间隔跳孔,后序孔兼做检查孔 .注浆结束标准如下 .单孔注浆结束标准 (定量定压相结合 ).a.定量标准：当注浆量达到单孔设计注浆量的 1.5〜2 倍,压力仍然不上升 ,可采取双液注浆等措施结束该孔注浆.b.定压标准:注浆过程中，压力逐渐上升,流量逐渐下降 ,当注浆压力达到设计标准 ,即可结束该孔注浆 .全段结束标准a 设计的所有注浆孔均达到注浆结束标准，无漏注现象.b.按总注浆孔的5% 10%设计检查孔 ,检查孔满足设计要求 .6.4 施工期间的防排水措施在施工中 ,隧道内产生大量的积水 ,水源来自于施工用水 ,围岩渗漏水 ,地面雨水 ,断层破碎带涌水.本工程施工对地下水进行了具体的防范 .(1)隧道内每隔 500in 设置集水坑 ,两侧设置排水沟,将水汇集到集水坑内 ,然后将集水抽排至洞外沉淀池 ,经沉淀过滤后排人大海 .在每个集水坑安装两台抽水机 ,一台工作 ,一台备用 .抽水机安装自动控制抽水装置 ,并设置双路电源备用 ,保证抽水设备正常工作 .遇到大量的地下水时 ,利用供水管路作为第二条排水管 ,快速形成两套排水系统同时排水 .施工中提前做好两路管线的连接系统 . (2)设置防水闸门 .当前方掌子面出现突泥突水时 ,施工人员撤出后可以关闭突水洞室 ,为逃生争取时间 .防水闸门设在可能出现突发涌水的断层破碎带及其他不良地质地段开挖前 ,具体位置根据超前地质预报和超前探孔验证 ,确定有突水危险时设置 , 防水闸门选择地质条件较好的地段修建 .一般距突水断层起点 40m 左右 ;防水闸门在隧道施工通过危险地段后拆除修理 ,准备在下一不良地段中施工 .立防灾报警指挥系统 ,根据涌水量大小划分防灾等级 ,做到指挥有序 ,操作到位 ,避免产生恐慌现象 .设置洞内远程监控 ,开通洞内手机通信信号 ,随时进行洞内外联系 ,保证施工生产 ,防灾救灾正常进行 .全体施工人员进行防灾救灾培训 .施工现场配备救生衣 ,救生圈 ,洞内通信器材 ,报警装置,应急电源,应急照明灯 ,工字钢,钢管,方木,抽水机,铅丝,铲,镐,双轮车,编织袋 ,安全绳,安全帽 ,医疗救护等抢救设备 .设置灾情预案 ,制定对应措施,定期进行预演,确保施工安全 .7 结束语在施工过程中 ,由于采用了以上技术和措施 , 施工得以顺利进行 ,主体工程按期完工 ,确保了安全与质量 .实践证明 :采用钻爆法修建海底隧道具有成本低 ,断面变化灵活 ,不受场地 ,环境,设备等条件制约的特点 ;尤其是可操作性强 ,适合我国国情，是沉管法,盾构法,TMB法不能比拟的，是近年来我国修建海底隧道所采取的主要方法 .对于软弱地质,渗透性较大等复杂地质的施工方法 ,有待于进一步研究 ,探讨 .（上接第 91 页）更换为SLF30+10%SLFP1型泡沫剂，同时加入了Rheosoil143发泡聚合物及HHZ-02分散型泡沫剂, 按照一定比例调配 ,采取了多种改良材料共同对掌子面土体进行塑流化改良的措施 ,在这几种措施的综合作用下 ,掌子面土体的流塑性得到了有效改善,土压平衡得以真正建立 ,刀盘的扭矩也由以前的250bar降至140bar 并且排土顺畅，效果明显.4.4建立自动化监测系统在繁的铁路线上进行人工监控量测存在以下问题 :①线路上来往机车频繁 ,监测人员安全很难完全保证.②监测效率低,盾构下穿铁路属特技风险源,施工工程中需要随时掌握地面沉降情况 ,以便及铁道建筑技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY 时调整盾构参数，在7151 n的铁路线上监测势必不能满足施工要求 .③人工消耗大 .考虑到以上问题决定采用先进的全自动监测系统来完成监控量测任务 . 通过自动化监测系统为盾构信息化施工提供了保障 .5 结束语北京地铁十号线作为国家重点工程 ,工期紧 , 难度大 ,针对该地层对刀具的撞击 ,磨损相当大等难题,从盾构机 ,刀盘刀具等选型上人手 ,施工中采取超前,同步,二次注浆和径向补偿注浆措施 ,合理利用地质改良添加剂及半土压一半气压的掘进技术 ,提高掘进效率 .这在国内地铁施工中尚属首例,为近距离穿越高等级既有线路提供了参考 2017f9J】03。
胶州湾隧道穿越海底断层破碎带施工方案探讨
２００８年５月铁道工程学报Ｍａｙ２００８第５期（总１１６）ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＲＡＩＬＷＡＹＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＳＯＣＩＥＴＹＮＯ．５（Ｓｅｒ．１１６）文章编号：１００６－２１０６（２００８）０５—００６６—０６胶州湾隧道穿越海底断层破碎带施工方案探讨・张建宾¨（中铁十六局集团有限公司，北京１０００１８）摘要：研究目的：胶州湾隧道需穿越海底断层破碎带，因工程地质勘察手段的局限性，决定了勘测阶段的地质资料不足。
海底隧道施工又具备无限的水源，涌水的通道（断层裂隙），水压和施工扰动４大突水条件，施工中稍有不慎很可能导致沉陷坍塌、涌突水事故发生，产生灾难性后果，因此，制定切实可行的施工方案是关键。
研究结论：（１）采用超前地质预报摸清断层破碎带的位置、性质、规模及其海水连通性，为隧道施工提供预报信息。
（２）采用帷幕注浆加固是海底隧道施工的灵魂性技术，是工程成败的关键。
（３）设置防水闸门作为最后对水的防线，是海底隧道施工最重要的安全设施。
（４）制定施工紧急预案，遇到问题即可迅速采取相应对策，以使海底隧道的施工做到万无一失。
关键词：海底隧道；断层破碎带；超前地质预报；帷幕注浆；施工方案中图分类号：Ｕ４５５．４６文献标识码：ＡＤｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｎｔｈｅＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＳｃｈｅｍｅｏｆＪｉａｏｚｈｏｕＢａｙＴｕｎｎｅｌＣｒｏｓｓｉｎｇＳｅａｂｅｄＦａｕｌｔＺｏｎｅＺＨＡＮＧＪｉａｎ—ｂｉｎ（ＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙ１６ｔｈＢｕｒｅａｕＧｒｏｕｐＣｏ．，Ｌｔｄ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００１８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｕｒｐｏｓｅｓ：ＪｉａｏｚｈｏｕＢａｙＴｕｎｎｅｌｉｓｎｅｅｄｅｄｔｏｃｒｏｓｓｔｈｅｓｅａｂｅｄｆａｕｌｔｚｏｎｅ，ｂｕｔａｌｉｔｔｌｅｓｕｒｖｅｙｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｄａｔａａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｍｅａｎｓｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｏｆｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｓｕｒｖｅｙ．Ｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｓｅａｂｅｄｔｕｎｎｅｌｉｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｕｎｄｅｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｓｅａｗａｔｅｒ，ｗａｔｅｒｂｕｒｓｔｉｎｇｐａｓｓａｇｅ（ｆａｕｌｔｃｒａｃｋ），ｈｙｄｒａｕｌｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ，ＳＯｔｈｅｃｏｌｌａｐｓｅａｎｄｗａｔｅｒｂｕｒｓｔｉｎｇｗｉｌｌｈａｐｐｅｎｉｆｔｈｅｒｅｉｓａｎｙｃａｒｅｌｅｓｓｎｅｓｓｉｎｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｒｅｓｕｌｔｉｎｇｉｎｄｉｓａｓｔｅｒｏｕｔｃｏｍｅ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｗｏｒｋｉｎｇｏｕｔｔｈｅｆｅａｓｉｂｌｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｉｓｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ：（１）Ｔｈｅｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｆｏｒｅｃａｓｔｉｎａｄｖａｎｃｅｓｈｏｕｌｄｂｅｄｏｎｅｔｏｓｅｅｋｔｈｅｌｏｃａｔｉｏｎ，ｆｅａｔｕｒｅ，ｓｃａｌｅａｎｄｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙｔｏｔｈｅｓｅａｏｆｔｈｅｆａｕｌｔｚｏｎｅｆｏｒｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．（２）ＤｒａｐｅｒｙｇｒｏｕｔｉｎｇｆｏｒｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇｓｅａｂｅｄｔｕｎｎｅｌｉｓｔｈｅｋｅｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅｗｈｉｃｈｉｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｔｈｅＳｕｃｃｅｓｓｏｆｔｈｅｗｏｒｋ．（３）Ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｏｆｗａｔｅｒｐｒｏｏｆｇａｔｅａｓｔｈｅｌａｓｔｗａｔｅｒｐｒｏｏｆｍｅａｓｕｒｅｉｓｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｓａｆｅｍｅａｓｕｒｅ．（４）Ｗｏｒｋｉｎｇｏｕｔｔｈｅｅｍｅｒｇｅｎｃｅｓｃｈｅｍｅｉｓｖｅｒｙｎｅｃｅｓｓａｒｙｆｏｒｅｎｓｕｒｉｎｇｔｈｅｓａｆｅｔｙｏｆｔｈｅｔｕｎｎｅｌｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｅａｂｅｄｔｕｎｎｅｌ；ｆａｕｌｔｚｏｎｅ；ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌｆｏｒｅｃａｓｔｉｎａｄｖａｎｃｅ；ｄｒａｐｅｒｙｇｒｏｕｔｉｎｇ；ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅ１工程概况青岛胶州湾隧道工程是连接青岛市主城与辅城的重要通道，南接薛家岛，北连团岛，下穿胶州湾海域。
青岛海底隧道3号风井风道开挖施工方案
（ ）成本 节约 原则 。根据 断面情 况 ，采 用不 断 改动 台车 断面 的形式 ，整个 风道 开挖使 用两 台作 ４
业 台架 。
收稿 日期 ：２ １— ６ ３ ０ ００ — ０ 作者 简介 ：付仕保 （９ ３ ） １６ － ，男，河北秦皇 岛人，高级 工程师 。
青 岛海底隧道 ３号风井风道开挖施工方案
付仕 保 （ 中铁 十八局 集团公 司 天津 ３０２ ） ０ ２２
摘要：青岛海底隧道 ３ 号风井的风道结构较为复杂，洞室交错 ，高低、大小各异，共计１个不同 ４ 断面，施工前根据设计和机械设备配置情况认真确定开挖原则，施工中周 密安排施工顺序，认真考 虑各部的开挖方法，最后实现安全、快速的施工，为多层群洞开挖提供一个范例 。
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混 凝 土按８ｃ ｍ，强 度等 级为Ｃ ５ ３ ，湿 喷混 凝十 。
开挖 中采用 的断 面 图４ 坡道 的纵 断面如 图２ 及 。
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（ ）处于不 同高程和 各断面 的施 工顺序 。 ５
３ 施 工 机具 的选 择
施 工采用无 轨运 输 ，手 持风钴打孔爆 破 ， 自制简易移 动台架作 为工作 台架 ，使用 的机械 设备如
表１ 所示 。
表 ｌ 主婴 机 械 设各 表
４ 总 体施 工 顺 序
从 以上 开挖顺序 可 以看 出， 所 有工作 面 的展 开 ， 是 以地下风 机 都 房 的开挖 作为平 台进行 的， 以地 所
关键 词 ：青 岛海底 隧道 风 井 风道 台 阶法
青岛海底隧道施工技术
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二、工程进展
4、投入的设备与人员
项目经理
书记
副经理
总工程师
专家组
工
安 测 试 财 计 物 设 综合
程
质 量 验 务 划 资 备 办公
部
部班 室部部部部室
正
机械
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风
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队
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110
队
队
站
衬
进
人
6
2
12
砌
队
8
0
人
队
16
1700 3300 4900 6500
8100 9700 11300
38
三、工程概况
3号风井平面图
6251
30000
FC
25000 FE
右 线 隧 道 测 设 中 线 D8
D7
D23
21500 3500
3500
服
左
务
线
隧
隧
道
道
测
测
设
设
中
中
线
FC 线
FC FC
FC
ZK7+418.456车行横洞
污水泵房
3：中铁十八局集团；4：中铁隧道局集团 科研单位：山东科技大学、西南铁科院、青岛理工、山东大
学、中国矿大等
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三、工程概况
2、工程建设规模
本项目全长 7.12 km，其中海底隧道长 6.17 km，跨越海域宽约 3.950 km，按双向六车道高等级公路标准设计，是国内继厦门后第二条
胶州湾海底隧道三臂凿岩台车全断面注浆快速钻孔施工技术
胶州湾海底隧道三臂凿岩台车全断面注浆快速钻孔施工技术朱琴生（中铁隧道股份有限公司 河南新乡 ４５３０００）摘 要 目前全断面钻孔注浆设备大都采用风动潜孔锤式单臂多功能钻机，成本高、效率低、速度慢、污染大，通过青岛胶州湾海底隧道钻孔注浆工程，充分利用三臂凿岩台车作业范围大、灵活、污染小、１８３８液压冲击钻高效的技术优势及专业化的管理优势，使三臂台车在快速开挖技术的基础上，具备了全断面深孔注浆过程中快速、优质、高效的台车施工技术。
关键词 海底隧道 三臂凿岩台车 全断面 钻孔注浆技术 随着科学技术的发展，长大隧道及地下工程所处地质条件变得越来越复杂，水下隧道工程大量增加，穿越岩溶、断层、软弱围岩等不良地质的施工规模和难度加大，需要采用超前注浆施工来确保施工安全质量的项目数量大幅增加，而高技术含量的注浆作业在隧道施工中应用广泛，技术门槛高，施工利润较高，这就需要凿岩台车快速钻孔注浆施工技术。
１ 工程概况胶州湾隧道北连青岛市团岛，南接青岛经济技术开发区薛家岛，下穿胶州湾湾口海域，是环胶州湾青岛市区范围交通系统中骨干网络的重要组成部分，主隧道全长６１７０ｍ，跨海域总长度约３９５０ｍ，线路等级为城市快速路，设计时速８０ｋｍ／ｈ，设两条３车道主隧道和１条服务隧道，主隧道中轴线间距５５ｍ。
隧道断面为椭圆形，主隧道开挖断面高１１．２～１２．０ｍ，宽约１５．２３～１６．０３ｍ，隧道纵断面呈Ｖ型，最大纵坡３．５％。
海域段主隧道埋深一般为２５～３５ｍ，是一条以城市道路功能为主兼有公路功能的隧道。
海域段约１７５０ｍ，覆盖层厚度２５．４～３５．１ｍ之间。
服务隧道ＦＫ２＋９００～ＦＫ６＋１５０，海域段约１７５５ｍ，覆盖层厚度２９．６～３９．０ｍ之间。
隧道通过海域段最大水深约４２ｍ。
２ Ｆ４－４断层带超前探测２．１ 设计水文、地质资料Ｆ４－４断裂穿越ＹＫ６＋９６１～ＹＫ６＋９１５段，长４６ｍ，涨潮时水深２７～３０ｍ；海床呈缓坡状。
青岛胶州湾海底隧道围岩注浆加固技术
青岛胶州湾海底隧道围岩注浆加固技术第30 卷第4 期岩⽯⼒学与⼯程学报Vol.30 No.4 2011 年4 ⽉Chinese Journal of Rock Mechanics and EngineeringApril，2011 青岛胶州湾海底隧道围岩注浆加固技术王乾1，曲⽴清1，郭洪⾬2，王全胜3(1. 青岛国信胶州湾交通有限公司，⼭东青岛266500；2. 浙江省交通规划设计研究院，浙江杭州310006；3. 中铁隧道集团科研所，河南洛阳471000)摘要：针对青岛胶州湾海底隧道施⼯过程中存在的断层破碎带涌⽔，通过理论分析、室内和现场试验及实际应⽤对普通⽔泥浆、超细⽔泥浆、特制硫铝酸盐⽔泥浆及⽔泥–⽔玻璃双液浆4 种注浆材料进⾏研究试验，确定以超细⽔泥为主进⾏超前预注浆。
并经过实践确定并验证注浆关键参数：浆液扩散半径为1.5～2.0 m，注浆终⽌压⼒为3～4 MPa，注浆加固厚度为5～6 m。
对分段前进、分段后退及全孔⼀次性注浆3 种注浆⽅式进⾏试验⽐选，确定全孔⼀次性注浆、分段前进为主的注浆⽅式。
在施⼯过程中，研究开发以三臂凿岩台车和⾼速制浆机制浆、⾼压注浆泵注浆、注浆记录仪⾃动记录注浆参数的信息化钻孔注浆设备配套系统，通过采取分区钻孔、分区注浆、钻注平⾏作业，实现超前预注浆的信息化快速施⼯。
注浆效果检查以检查孔出⽔量(检查孔出⽔量满⾜设计每延⽶不⼤于0.15 L/min 且局部出⽔量⼩于3 L/min)、检查孔压⽔试验为主，辅以TSP 物探对⽐法、钻孔电视分析法、开挖揭⽰法及P-Q-T 曲线分析法。
经过31 段注浆，证明材料、参数、注浆⽅式的选择是可靠的。
关键词：隧道⼯程；海底隧道；预注浆；注浆加固技术；出⽔量中图分类号：U 459.5 ⽂献标识码：A ⽂章编号：1000–6915(2011)04–0790–13 GROUTING REINFORCEMENT TECHNIQUE OF QINGDAO JIAOZHOUBAY SUBSEA TUNNELWANG Qian1，QU Liqing1，GUO Hongyu2，WANG Quansheng3(1. Qingdao Guoxin Jiaozhou Bay Traffic Co.，Ltd.，Qingdao，Shandong 266500，China；2. Zhejiang Provincial Institute of Communications Planning，Design and Research，Hangzhou，Zhejiang 310006，China；3. Scientific Research Institute of China Railway Tunnel Group Co.，Ltd.，Luoyang，Henan 471000，China)Abstract：With a view to water inflow of the fractured fault zone occurred in the Qingdao Jiaozhou bay subsea tunnel construction and via theoretical analysis，laboratory and field test as well as practical application，the experimental investigation on general cement paste，ultrafine cement paste，specially made sulphoaluminate cement paste and cement-sodium silicate double liquid are all conducted；and the necessity of advance pre-grouting with the material of ultrafine cement is obtained. Moreover，the key parameters of grouting have been ascertained and confirmed in practice，i.e. the grout diffusion radius is 1.5–2.0 m，the terminate pressure in grouting is 3–4 MPa，the reinforced ply of grouting is 5–6 m. Through the experimental comparison of multistage forward grouting，multistage retrograde grouting and one-off grouting，the optimal grouting method is determined；i.e. adopting the multistage forward way of one-off full hole grouting. In the construction process，a system of coordinating informationized hole-drilling grouting equipments is probed and developed with the three-boom drill jumbo and top-speed pulper for slurrying，high-pressure grouting pump for grouting and grouting recorder automatically logging the grouting parameters. By implementing the strategy of drilling and grouting conducted at each deployed position simultaneously，drilling and grouting operated on a parallel basis，a highly efficient and informationized advance pre-grouting is thus realized. The grouting effectiveness is mainly focused on the hydraulic收稿⽇期：2010–10–11；修回⽇期：2011–02–16作者简介：王乾(1986–)，男，2008 年毕业于北京交通⼤学桥梁与隧道⼯程专业，现为硕⼠研究⽣，主要从事隧道⼯程管理⽅⾯的研究⼯作。
青岛胶州湾海底跨海通道及前海沿线地下道路工程
引用格式:曲立清,李翔,代镇洋.青岛胶州湾海底跨海通道及前海沿线地下道路工程[J].隧道建设(中英文),2020,40(6): 915.QU Liqing,LI Xiang,DAI Zhenyang.Jiaozhou Bay subsea tunnels and underground tunnel project in Qianhai of Qingdao[J].Tunnel Construction,2020,40(6):915.青岛胶州湾海底跨海通道及前海沿线地下道路工程曲立清1,李㊀翔2,代镇洋2(1.青岛国信发展(集团)有限责任公司,山东青岛㊀266000;2.青岛国信建设投资有限公司,山东青岛㊀266000) 1㊀胶州湾交通概况胶州湾位于中国黄海中部,青岛主城区与西海岸新区之间㊂湾口以团岛南端㊁薛家岛北端为界,宽约3km,为半封闭型海湾;湾中部东西宽约28km,湾内南北向最大长度约40km,海岸线长约163km,面积约397km2㊂青岛东岸主城区空间范围狭小,有迫切的扩张需求,但因东部崂山山脉和西部胶州湾的存在,城市向东和向西拓展均受到先天地理条件的限制,因此,环胶州湾地区很早就被确立为青岛市经济㊁社会发展重点㊂青岛蓝色经济区总体布置规划如图1所示,青岛城市路网规划如图2所示㊂城区的向西拓展一直受困于青岛与黄岛连接不畅的交通瓶颈㊂胶州湾隧道通车之前,从东端主城区往返黄岛区需依靠轮渡㊁环胶州湾高速通行,但受天气㊁运量㊁通行时长等因素影响,这2种方式难以满足人们快速出行的需求㊂因此,建设全天候跨湾快速通道的需求变得尤其紧迫㊂胶州湾隧道通车后,两岸交流日渐频繁,但目前其交通量已经趋于饱和,因此急需建设胶州湾第二海底隧道以满足两岸通行需求㊂同时,由于胶州湾隧道拉动了东西两岸的交通联系,也对东岸主城区前海沿线的道路通行造成巨大压力,在此背景下,在前海沿线建设地下道路以解决过境交通问题的方案诞生㊂图1㊀青岛蓝色经济区总体布置规划隧道建设(中英文)第40卷㊀图2㊀青岛城市路网规划2㊀已建青岛胶州湾隧道2.1㊀建设背景早在1984年,青岛市就着手胶州湾跨海通道的研究㊂经多轮专家咨询和论证确定,在胶州湾湾口修建隧道是最佳方案㊂2006年,胶州湾隧道项目获国家发改委核准立项,并于同年开工建设㊂2010年,隧道全线贯通,从根本上解决了 青黄不接 的问题,该工程也是青岛市成为现代化国际大城市的有力支撑㊂胶州湾隧道2011年通车以来,安全运营至今,目前最高通行量已达9.8万辆/d㊂2.2㊀工程概况胶州湾隧道是连接青岛市主城与辅城的重要通道,起自四川路㊁云南路与东平路路口向北约50m 处,向南至薛家岛收费站端头㊂线路全长9850m,下穿胶州湾湾口海域,隧道长7800m,其中海域段长4095m,隧道地理位置如图3所示㊂隧道为城市快速道路隧道,双向6车道布设,设计车速为80km /h,设计使用年限100年㊂隧道纵断面采用 V 字坡,隧道上方最大水深42m,海域段隧道最小埋深30m,埋深最深处距离海平面82.8m,最大坡度3.9%㊂图3㊀隧道地理位置619㊀第6期曲立清,等:㊀青岛胶州湾海底跨海通道及前海沿线地下道路工程㊀主线隧道为左右线分离设置,隧道海域段线间距约55m,主隧道间每250~300m 设置人行横洞,每750m 设置车行横洞,中间平行设置服务隧道㊂服务隧道作为施工运输㊁日常维护检修㊁过海管线和紧急救援通道,长5940m㊂隧道地质条件整体良好,穿越地层多为中风化和微风化花岗岩与火山岩,岩质坚硬㊁完整性好,节理裂隙不甚发育㊂隧址区地质构造主要为断裂构造,所发现的18条断裂大部分为高角度㊁中新代脆性断裂构造,以压扭性为主,宽度在数米至数十米不等㊂其中,海域段穿越4组14条断裂带,断层内以压碎岩㊁碎裂岩㊁糜棱岩为主㊂2.3㊀工程重难点及施工方法2.3.1㊀工程重难点胶州湾隧道工程是我国最早开工建设的2条海底隧道之一,水文地质的不可知性是其建设过程中面对的重大挑战㊂主要重难点有:1)当时我国尚无建成的海底隧道,缺乏成熟的标准规范和工程经验;2)海上勘察难度极大,海底地形㊁地质构造等无法直接踏勘,海水深㊁流速大;3)海底隧道的合理岩层覆盖厚度和纵坡坡度设置没有成熟的规范和理论参考,标准确定难度大;4)隧道海域段穿越4组14条断裂,地质情况复杂,堵水加固注浆㊁防坍塌难度大,施工风险大;5)海水和地下水对混凝土有中等结晶分解复合类腐蚀和弱结晶类腐蚀作用,对钢筋混凝土中的钢筋有弱腐蚀性,对建筑材料的耐久性要求高;6)隧道出入匝道处开挖断面大,埋深浅,交叉口受力复杂,施工工序转换多;7)隧道两端均处于城市中心区,需下穿大量建筑物,施工难度大㊁风险高㊂2.3.2㊀施工方法除团岛端服务隧道洞口和黄岛端洞口采用明挖法施工以外,其余隧道均采用钻爆法施工㊂胶州湾隧道洞身采用钻爆法施工,光面控制爆破㊂洞身段各级围岩的主要施工方法如下:1)Ⅱ㊁Ⅲ级围岩采用下导洞超前减震全断面爆破开挖(见图4);2)Ⅳ级围岩采用台阶法分步开挖(见图5);3)Ⅴ级围岩陆域段和挤压型海底破碎带采用自进式管棚超前支护㊁ CD 工法施工㊂图4㊀下导洞超前减震全断面爆破开挖示意2.4㊀工程关键技术2.4.1㊀工程水文地质勘察关键技术工程水文地质勘察关键技术包括:1)采用磁力测量㊁多道或单道地震探测㊁多波速水深测量㊁侧扫声纳测量和浅剖测量方法,很好地完成了水下地质调查工作;2)针对性地采用多种勘探手段相结合的综合勘探方法,有效解决了复杂场地勘察精度不高的常见难题;3)受潮汐影响,海上抽压水试验难度很大,在实施过程中,对试验设719隧道建设(中英文)第40卷㊀备和方法作了适当改进,提高了可操作性和成果精度;4)本次勘察应用了先进的孔内数字摄像技术,对查明岩体结构面特征㊁提高围岩分级准确性大有裨益㊂图5㊀台阶法分步开挖施工示意(Ⅳ及围岩)㊀㊀通过采用以上技术,高效㊁高精度地完成了工程水文地质勘察工作㊂经过实践检验,隧道开挖揭示的工程地质与勘察结果基本相符,有效降低了工程投资和工程风险㊂2.4.2㊀最小岩石覆盖层厚度胶州湾隧道隧址区围岩情况良好,为未风化的花岗岩和火成岩,完整性好,海水深42m 左右,施工采用爆破开挖及控制爆破技术减少对围岩的扰动㊂针对胶州湾隧道最小岩石覆盖层厚度,项目开展相应的理论和数值模拟研究㊂左线隧道不同里程的最小岩石覆盖层厚度数值模拟结果及其他方法的计算结果对比见表1㊂表1㊀不同方法的最小岩石覆盖层厚度计算结果对比m里程水深最小岩石覆盖层厚度挪威图表法破碎岩石挪威图表法完整岩石最小涌水量法顶水采煤法数值模拟方法ZK1+48012.931.621.520.413.518ZK2+04326.534.724.328.012.612ZK2+22232.636.125.531.124.023ZK2+57438.137.326.433.718.516ZK3+60037.737.226.433.525.821ZK4+08833.836.325.731.629.132ZK4+44520.533.323.124.813.318㊀㊀针对胶州湾隧道的地质条件,并综合分析各种最小岩石覆盖层厚度计算方法的实用性,制定胶州湾隧道最小岩石层覆盖厚度的确定原则㊂表1所示方法中,数值模拟计算结果由围岩稳定性决定,顶水采煤法计算结果受预留安全煤岩柱和防止施工突水2个因素制约;最小涌水量法结果依据排水成本大小确定㊂基于海底隧道实际情况,并综合考虑各因素的重要程度,根据经验最终确定本项目最小岩石覆盖层厚度综合分析建议值计算公式综合分析建议值=数值模拟计算值ˑ0.5+顶水采煤值ˑ0.3+最小涌水量值ˑ0.2㊂根据上式计算出各个剖面的最小岩石覆盖层厚度,并将其和挪威图表法建议值进行比较,如表2所示㊂819㊀㊀919第6期曲立清,等:㊀青岛胶州湾海底跨海通道及前海沿线地下道路工程表2㊀左线隧道挪威图表法和综合分析法确定的最小岩石覆盖层厚度对比m 地层性质围岩级别里程桩号水深软土层厚挪威图表法建议值综合分析建议值完整岩石ⅡZK1+48012.9 6.421.517.1完整岩石ⅢZK2+04326.50㊀24.315.4f2-3ⅤZK2+22232.60㊀36.124.9完整岩石ⅢZK2+57438.1 4.426.420.3f3-1ⅣZK2+91043.6 2.032.726.7完整岩石ⅣZK3+21844.60㊀31.319.8f4-1ⅤZK3+60037.7 5.637.224.9完整岩石ⅢZK3+83031.2 2.828.618.5f4-3ⅤZK4+08833.89.836.331.1完整岩石ⅣZK4+44520.5 1.223.118.0㊀㊀分析表2中结果可知,综合分析建议值普遍小于挪威图表法建议值,说明挪威图表法确定的最小岩石覆盖层厚度偏于保守㊂随着海底隧道施工技术的发展,隧道合理埋深可以减小,且综合分析法确定的最小岩石覆盖层厚度建议值考虑了相应剖面的工程地质㊁水文地质㊁断面形状等,具有较高参考价值㊂综合考虑上述因素,按照水深分段确定隧道海域段合理埋深(最小岩石覆盖层厚度)㊂水深为20~40m时,最小岩石覆盖层厚度为30m;水深小于20m时为25m㊂纵坡设计时便以此控制隧道埋深,要求具有上述安全厚度,局部近陆域段不能满足时,考虑水深较浅,可采用可靠措施保证隧道安全㊂该研究成果成功应用于胶州湾隧道的建设,节约了工程造价,提高了项目建设质量㊂2.4.3㊀混凝土材料与结构耐久性该项目从海底隧道混凝土耐久性设计㊁C50高性能衬砌混凝土制备与应用㊁混凝土材料施工和检测及耐久性评估㊁施工弃渣综合利用等几个方面进行了系统研究和开发㊂根据胶州湾海底隧道衬砌混凝土服役环境和寿命预测模型计算结果,提出了衬砌混凝土耐久性设计参数: 1)海底隧道要达到100年的服役寿命,其衬砌混凝土靠近空气一侧保护层厚度应大于60mm,靠近土体一侧应大于50mm;2)混凝土初始氯离子质量浓度应小于0.35kg/m3;3)氯离子扩散系数应小于4ˑ10-12m2/s,水胶比wʒb应小于0.34,混凝土强度等级应高于C50;4)洞口段衬砌混凝土抗冻指数DF=70%㊂2.5㊀主要技术成果隧道建设过程中,采用合理的最小岩石覆盖层厚度,缩短了隧道长度;采用双掺技术,减少了水泥用量;依据科研成果,编制了施工技术规范和安全生产应急预案;采用大型机械配套施工,降低了作业工人人数和劳动强度,保证了施工安全和施工质量,实现安全生产1408d,零死亡㊁零事故;采用多重防腐锚杆㊁C35高性能喷射混凝土㊁C50耐久性混凝土等,提高了隧道的耐久性㊂3㊀拟建胶州湾第二海底隧道3.1㊀建设背景随着西海岸新区及董家港新港区建设步伐的加快,两岸间的交通量呈逐年递增的趋势,胶州湾隧道拥堵严重㊂根据胶州湾跨湾交通总量预测结果(见图6),2024年交通量将达到饱和,需尽快开辟1条联系胶州湾东西两岸㊁可保证全天候通行的新通道㊂因此,胶州湾第二海底隧道的前期研究工作自2012年起启动,2016年底,工隧道建设(中英文)第40卷㊀程可行性研究正式启动㊂图6㊀胶州湾跨湾交通总量预测(2018年预测)3.2㊀工程概况胶州湾第二海底隧道是继胶州湾高速㊁胶州湾跨海大桥㊁胶州湾海底隧道之后第4条车行胶州湾跨海通道,位于胶州湾隧道和胶州湾跨海大桥之间,是目前筹建的世界建设规模最大的海底道路隧道,隧道长15.89km,工程总投资约150亿元,工程线路位置见图7㊂图7㊀工程线路位置示意图该工程西起黄岛端淮河东路,向东沿刘公岛路下方敷设,穿越胶州湾到达青岛侧,在海泊河口附近登陆,主线沿海泊河两岸接地㊂隧道长15.89km(海域段11.2km +陆域段4.69km),按双向6车道城市快速路(兼一级公路)的标准建设,设计速度80km /h㊂隧道纵断面采用 V 形坡,最深点距海平面155m㊂隧道推荐方案平面及纵断面见图8和图9㊂图8㊀胶州湾第二海底隧道推荐方案平面029㊀第6期曲立清,等:㊀青岛胶州湾海底跨海通道及前海沿线地下道路工程㊀图9㊀胶州湾第二海底隧道推荐方案纵断面根据工程地质条件,隧道黄岛侧主要位于花岗岩地层,采用钻爆法施工;青岛侧位于强风化㊁中风化地层,采用盾构法施工;中间服务隧道采用TBM 和盾构对向掘进施工㊂隧道两端横断面见图10和图11㊂项目计划总工期72个月(6年),其中土建56个月㊂图10㊀钻爆段横断面图11㊀盾构段横断面3.3㊀面临的技术挑战1)隧道在青岛侧海域穿越沧口断裂及其影响带㊂经初步勘测及地震安全性评价,沧口断裂影响带总宽度约为470m,为晚更新世活动断裂,断层近直立,右旋走滑,由此推测沧口断裂发震能力为6.5级,活动性质属于黏滑型㊂沧口断裂更详细的地质条件以及如何利用合理的方案解决隧道穿越活断层技术难题,有待进一步深入研究㊂沧口断裂(F3)与隧道的平面位置关系见图12㊂2)本项目工程建设规模宏大㊁施工工艺复杂,隧道断面大,两岸周边建设环境复杂㊂针对长距离海中独头掘进㊁多工法海中对接㊁长距离通风㊁海中围堰明挖等问题,技术方案有待进一步深化㊂3)工程拟采用 主隧道+服务隧道 的建设方案,隧道建设包括:主隧道㊁服务隧道㊁竖井㊁海中分岔隧道㊁行车匝道等多种结构,施工采用明挖法㊁钻爆法㊁TBM 法㊁导洞扩挖法㊁盾构法等多种施工工法,工程建设规模宏大㊁施工工艺复杂㊂4)隧道长约16km,海中段达11km,隧道存在海中分岔㊁匝道㊁大纵坡㊁弯曲线段等结构形式,同时,面临超长海底隧道通风救援难题㊂129隧道建设(中英文)第40卷㊀图12㊀沧口断裂(F3)与隧道的平面位置关系5)隧道两端陆域段穿越城市建(构)筑物密集区,部分地段居民较多,建设期间将面临一定的施工风险和因施工扰民引起的社会影响㊂3.4㊀主要技术创新1)国内外诸多重大跨海桥隧工程设计使用年限超过100年,有的甚至达到了300年,本工程在工程费用增加不到10%的情况下,提出主体结构使用年限150年的预期目标㊂2)借鉴国内外经验并经理论分析,通过设置特殊抗断接头释放活动断层大部分位错量后隧道可通过活动断层,这种方法可有效提高经济适用性㊂3)针对超长隧道通风问题,创新性地提出了 2.5分段纵向通风方案 ,在不需要设置海中竖井或岸边斜井的前提下解决了通风难题㊂4㊀拟建青岛前海沿线地下道路工程4.1㊀建设背景胶州湾跨海通道的建设加强了两岸的联系,促进了两岸经济发展,同时也加剧了既有路网的交通压力,尤其是东岸城区前海沿线道路㊂由于青岛前海沿线是风景旅游㊁金融中心的聚集地,交通压力逐年增大㊂旅游客流与通勤客流叠加,过境交通与到发交通混杂,人车矛盾突出,严重制约了青岛中心湾核心区域环境㊁品质的再提升㊂建设前海沿线地下道路的想法由此而生,目前,该项目的规划方案研究已基本完成㊂4.2㊀工程概况随着主城区与西海岸联系日益紧密,胶州湾隧道车流量逐年增加,前海沿线主要通道香港路㊁山东路等也随之拥堵日趋严重,沿线规划人口㊁岗位仍将继续增加,交通矛盾亟需解决㊂前海沿线车流拥堵及人车矛盾实景见图13㊂229㊀第6期曲立清,等:㊀青岛胶州湾海底跨海通道及前海沿线地下道路工程㊀(a)(b)图13㊀前海沿线车流拥堵及人车矛盾实景青岛前海沿线地下道路工程位于 三带一轴㊁三湾三城㊁组团式 的 滨海经济发展带 及 中心湾区 ,是贯穿前海沿线,打造高端要素㊁彰显 红瓦绿树㊁碧海蓝天 城市风貌的重要通道㊂工程范围西起火车站,东至香港西路,全长约4.9km㊂项目线路平面位置如图14所示㊂图14㊀前海沿线地下道路线路平面位置该工程主要功能为分离景区过境交通,净化景区地面交通环境,提升前海沿线环境品质,主要服务片区的到发交通出行㊂道路等级为城市主干路,主线隧道设计速度为40km /h,采用双向4车道+紧急停车带布置,最大纵坡4%㊂隧道外径为15.4m,推荐采用单洞双层布置,通行净空3.5m㊂前海沿线地下道路典型横断面见图15㊂图15㊀前海沿线地下道路典型横断面图4.3㊀面临的技术挑战1)该项目团岛至延安三路沿线拟下穿多处全国重点文物保护单位和历史文化街区,如图16所示,受严格的329隧道建设(中英文)第40卷㊀文物保护规定限制,工程施工难度及风险极大㊂图16㊀工程穿越的保护区示意图2)工程穿越地区建筑物密集㊁环境复杂,沿线设施众多,且多次穿越海堤及其沿线,工程建设影响范围较大㊂3)工程采用多匝道的地下道路形式,多工法组合,工程难度大㊂5㊀结语青岛胶州湾隧道㊁胶州湾第二海底隧道和前海沿线地下道路工程的建设是构建完善的大青岛全天候跨海交通体系,服务半岛蓝色经济区建设的需要㊂工程建成后,将拓展青岛城市发展空间,均衡市域交通路网结构,减少交通绕行,促进东㊁西岸中北部重要功能组团发展,为打造世界级湾区城市助力㊂429Reference format:QU Liqing,LI Xiang,DAI Zhenyang.Jiaozhou Bay subsea tunnels and underground tunnel project in Qianhai of Qingdao[J].Tunnel Construction,2020,40(6):915.Jiaozhou Bay Subsea Tunnels and UndergroundTunnel Project in Qianhai of QingdaoQU Liqing1,LI Xiang2,DAI Zhenyang2(1.Qingdao Conson Development(Group)Co.,Ltd.,Qingdao266000,Shandong,China;2.Qingdao Conson Construction&Investment Co.,Ltd.,Qingdao266000,Shandong,China)1㊀Introduction for traffic conditions of Jiaozhou Bay㊀Jiaozhou Bay is located in the middle of the Yellow Sea of China and between the main urban area of Qingdao and the new West Coast District.The bay mouth is bordered by the southern end of Tuan Island and the northern end of Xuejia Island,with a width of about3km.It is a half-closed bay.The central part of the bay is around28km wide from the east to west,and the maximum length of the bay is40km from the north to south.The coastline is163km,with an area of around397km2.㊀The main urban area on the east bank of Qingdao urgently needs expansion due to its narrow space.However,the expansion of urban space to the east and west is limited by the inherent geographical conditions where Laoshan Mountain and the Jiaozhou Bay are located at its east and west,respectively.Thus,the area around Jiaozhou Bay has been established as the focus of economic and social development of Qingdao for a long time.Meanwhile,the westward expansion of the urban area has been obstructed by the traffic bottleneck between Qingdao and Huangdao.When passengers travel from the east end of the main urban area to Huangdao District,they have to rely on ferry and expressway around Jiaozhou Bay.However,due to weather changes,insufficient traffic volume,and long traffic time, these two ways are challenging to meet the needs of fast travel for passengers.Thus,the construction of a24-hour all-weather fast cross-bay tunnel has become particularly urgent.Since the opening of Jiaozhou Bay Tunnel,the cross-strait exchanges have been increasingly frequent.At present,the traffic volume of Jiaozhou Bay Tunnel has become saturated, so it is imperative to build the second Qingdao Tunnel to meet the needs of both sides.Meanwhile,because the Jiaozhou Bay Tunnel stimulated the east-west cross-strait traffic links,the road traffic of the main city on the east coast was under great pressure.Under this background,the construction scheme of an underground tunnel project along the coastal road was proposed to solve the problem of transit traffic.The blue economy general layout plan of Qingdao is shown in Fig.1, and the urban road network plan of Qingdao is shown in Fig.2.Fig.1㊀General layout plan blue economy district in Qingdao2㊀Completed Jiaozhou Bay Tunnel in Qingdao2.1㊀Construction background㊀As early as1984,Qingdao started conducting the feasibility study of the cross-sea passage of Jiaozhou Bay.After619隧道建设(中英文)第40卷㊀several rounds of expert consultation and argumentation,the construction of a tunnel at the mouth of Jiaozhou Bay is determined as the best plan.In2006,the Jiaozhou Bay Tunnel project was approved by the National Development and Reform Commission and started construction in the same year.In2010,the entire tunnel was completed and fundamentally solved the problem of temporary shortage,which is strong support and major engineering measure to realize the development of Qingdao into a modern international city.Since the Jiaozhou Bay Tunnel was operated in 2011,the tunnel has been in safe operation with the highest daily traffic volume of98000vehicles.Fig.2㊀Urban road network plan in Qingdao2.2㊀Engineering overview㊀Jiaozhou Bay Tunnel is an essential tunnel connecting the main city and the auxiliary cities of Qingdao.It starts from the intersection of Sichuan Road,Yunnan Road and Dongping Road to the north of50m,and ends at the end of the Xuejia Island toll station to the south.The total length of the line is around9850m,passing through the sea area of Jiaozhou Bay mouth.The total length of the tunnel is around7800m,and the length of the subsea tunnel is4095m. The tunnel is an urban expressway tunnel with a two-way six-lane layout.The designed speed is80km/h and the designed service life is100years.The sea area width is about4.1km,and the maximum water depth above tunnel is42 m.The longitudinal section adopts the V-shaped slope.The minimum buried-depth of the tunnel in the sea area is30 m,the deepest distance is82.8m from the sea level,and the maximum slope is3.9%.The geographical location of the tunnel is shown in Fig.3.Fig.3㊀Location of Tunnel㊀第6期QU Liqing,et al :㊀Jiaozhou Bay Subsea Tunnels and Underground Tunnel Project in Qianhai of Qingdao ㊀㊀The mainline tunnel is separated by the left and right lines.The distance between two lines in the sea area of the tunnel is about 55m.The pedestrian and the vehicular crossing tunnels are set every 250~300m and 750m between the main tunnels,respectively.The service tunnel with the length of 5940m is in the middle,which is parallel to the main tunnels.The service tunnel is mainly used for the construction transportation,daily maintenance and repair,sea crossing pipeline,and emergency rescue tunnel.㊀The geological conditions of the tunnel are generally good,and the crossing strata are mostly moderately-weathered and slightly-weathered granite and volcanic rock.The rock is hard and intact,and the joints and fissures are slightly developed.The geological condition of the tunnel site area is mainly faulted structure.Most of the 18faults found are high angle and Miocene brittle fracture structures,which are mainly compressive and torsional,and their widths range from several meters to tens of meters.Among them,the sea area section passes through 14fault zones of 4groups,and the main fault zones are crushed rock,cataclasite and mylonite.2.3㊀Key points of project and construction methods 2.3.1㊀Key points of project ㊀Jiaozhou Bay Tunnel project is one of the first two subsea tunnels constructed in China,and a large challenge is the unknowability of hydrogeology.The main difficulties are as follows.㊀(1)At that time,there was no completed subsea tunnel in China,lacking mature standard specifications and engineering experience.㊀(2)It was extremely difficult to survey in the sea,because the topography and structure of subsea could not be directly surveyed,and the depth and velocity of seawater were relatively high.㊀(3)There was no mature standards and theories for the reasonable overburden thickness and longitudinal slope of the subsea tunnel,so it was extremely difficult to apply any standard directly.㊀(4)The sea area section of the tunnel passes through 14faults of 4groups,with complex geological conditions,great difficulty in water plugging,grouting and collapse prevention,and high construction risk.㊀(5)Since the seawater and underground water have the moderate formation-decomposition compound corrosion and the weak crystal corrosion to the concrete,weak corrosion to the steel bars in the reinforced concrete,high durability requirements on construction materials are needed.㊀(6)The tunnel access ramp has large excavation section,with shallow burial depth,complex stress at the intersection,and many construction process changes.㊀(7)Both ends of the tunnel are located in the city center area,which has to pass beneath a large number of buildings,so the construction is difficult and risky.2.3.2㊀Construction methods ㊀In addition to the cut-and-cover method for the service tunnel portal at Tuan Island end and portal at Huangdao end,the drilling and blasting method is used for the rest of the tunnel construction.㊀The main construction methods of surrounding rocks at all levels of the tunnel body include:(1)The Jiaozhou Bay Tunnel project adopts the drilling and blasting method and smooth controlled blasting.(2)The construction method of Grade ⅡⅢsurrounding rock adopts full-face blasting excavation with advanced vibration reduction of the lower pilot tunnel.(3)Grade Ⅳsurrounding rock uses bench method.(4)Grade Ⅴsurrounding rock at the land section and extruded seabed fracture zone adopt self-feeding pipe shed advance support and CD construction method.The schematics of full-section blasting excavation and bench excavation methods are shown in Figs.4and 5,respectively.Fig.4㊀Schematic diagram of full-section blasting excavation with advanced vibration reduction719隧道建设(中英文)第40卷㊀Fig.5㊀Schematic diagram of bench excavation method (Grade Ⅳ)2.4㊀Key technologies of project 2.4.1㊀Key technologies of engineering hydrogeological survey ㊀(1)The geological underwater survey has been completed well by using magnetic detection,multi-tunnel seismic detection,single-tunnel seismic detection,multibeam bathymetric survey,side-scan sonar survey,and shallow anatomy survey.㊀(2)A comprehensive exploration method,in combination with a variety of exploration methods,is applied to solve the common low-accuracy problem of complex survey sites effectively.㊀(3)Due to the influence of the tide,it is challenging to test the pumping water at sea.In the process of implementation,the test equipment and method are modified appropriately,which improves the operability and accuracy of the results.㊀(4)The advanced digital camera technology in the hole has been applied in this survey,which is greatly helpful to characterize rock structural plane and improve the accuracy of surrounding rock classification.㊀The above key technologies are used to complete the engineering hydrogeology survey efficiently and accurately.Through the tunnel engineering practice test,the tunnel excavation reveals that the engineering geology and survey are consistent,which controls the project investment and project risk.2.4.2㊀Minimum rock cover thickness investigation ㊀According to the minimum rock cover thickness of Jiaozhou Bay Tunnel,the corresponding theoretical and numerical simulation studies are carried out.The surrounding rock of the tunnel site is in good condition,which is unweathered granite and igneous rock with good integrity.The sea water is about 42m deep.The blasting excavation and controlled blasting technology are adopted in the construction to reduce the disturbance to the surrounding rock.㊀The project optimizes the minimum rock cover thickness through numerical simulation calculation and engineering analogy calculation,and uses this method to calculate and simulate the minimum rock cover thickness for different mileages of the left line tunnel.See Table 1for the comparison of the results obtained with other methods.Table 1㊀Comparison of minimum rock cover thickness of different methodsm MileageDepth of water Minimum rock cover thickness Broken rock in Norway Norway intact rock Minimum inflow of water method Top water mining method Numerical simulation method ZK1+48012.931.621.520.413.518ZK2+04326.534.724.328.012.612ZK2+22232.636.125.531.124㊀23ZK2+57438.137.326.433.718.516ZK3+60037.737.226.433.525.821ZK4+08833.836.325.731.629.132ZK4+44520.533.323.124.813.318㊀According to the geological conditions of Jiaozhou Bay Tunnel,the authors comprehensively analyze the practicability 819㊀第6期QU Liqing,et al:㊀Jiaozhou Bay Subsea Tunnels and Underground Tunnel Project in Qianhai of Qingdao㊀of various methods to determine the minimum rock cover thickness and formulate the determination principle of the minimum rock cover thickness of Jiaozhou Bay Tunnel:(1)The numerical calculation results are determined according to the stability of the surrounding rock.(2)The results of the top water mining method are determined according to the reserved safe coal pillars and the prevention of water inrush during construction.(3)The results of the minimum water inrush method are determined according to the drainage cost.Therefore,according to the importance of each factor and the experience,the minimum water inrush are given respectively,and the minimum rock cover thickness is finally determined.㊀The recommended value of comprehensive analysis=numerical calculation valueˑ0.5+top water mining valueˑ0.3+ minimum water inflow valueˑ0.2.㊀According to the above formula,the minimum rock cover thickness of each section is calculated,and then compared with the Norwegian experience.The minimum rock cover thickness determined according to the above formula is shown in Table2.Table2㊀minimum rock cover determined by Norwegian experience and comprehensive analysis for left line tunnel mStratigraphic properties Grade of surroundingrock Position Water dept Soft soil thickness Recommended value ofNorway experienceRecommended value ofcomprehensive analysisIntact rockⅡZK1+48012.9 6.424.117.1 Intact rockⅢZK2+04326.50㊀27.315.4f2-3ⅤZK2+22232.60㊀30.624.9 Intact rockⅢZK2+57438.1 4.430.220.3f3-1ⅣZK2+91043.6 2.032.726.7 Intact rockⅣZK3+21844.60㊀31.319.8f4-1ⅤZK3+60037.7 5.631.624.9 Intact rockⅢZK3+83031.2 2.828.618.5f4-3ⅤZK4+08833.89.830.831.1 Intact rockⅣZK4+44520.5 1.226.018.0㊀The analytical results show that the recommended value of comprehensive analysis is generally smaller than the recommended value of Norwegian experience,indicating that the minimum rock cover thickness determined by Norwegian experience is more conservative.With the development of subsea tunnel construction technology,the reasonable buried depth of the tunnel can be reduced.The recommended minimum rock cover thickness determined by comprehensive analysis considers the engineering geology,hydrogeology and section shape of the corresponding section, which has a high reference value.㊀Considering the above factors,the reasonable buried depth(minimum rock cover thickness)of the sea area section of the tunnel is determined according to the water depth section.When the water depth is20~40m,the minimum rock cover thickness is30m,and when the water depth is less than20m,it is25m.In the design of longitudinal slope,the buried depth of the tunnel shall be controlled,and the above safety thickness is required.If the local near land section cannot meet the requirements,the water depth shall be considered as shallow,and reliable measures should be adopted to ensure the safety of the tunnel.㊀The research results have been successfully applied to the construction of Jiaozhou Bay Tunnel,saving project cost and improving project construction quality.2.4.3㊀Durability of concrete materials and structures㊀The project is systematically studied and developed from the aspects of the durability design of concrete materials, preparation and application of C50high-performance lining concrete,concrete materials construction,detection and durability evaluation,and comprehensive utilization of construction wastes.㊀According to the environmental conditions and service life prediction model of lining concrete in Jiaozhou Bay Subsea Tunnel,the durability design parameters of lining concrete are put forward:(1)To ensure the subsea tunnel to reach the service life(100years),the thickness of the protective layer on the side near the air of lining concrete should be more than60mm,and that on the side near the soil should be more than50mm.(2)The initial chloride concentration of concrete should be less than0.35kg/m3.(3)Chloride diffusion coefficient shall be less than4ˑ10-12m2/s,the water-binder ratio w/b shall be less than0.34,and the concrete strength grade shall be higher than C50.(4)The antifreeze index of lining concrete at the portal section DF is70%.919。