水下隧道技术

施工工期
施工安全
二、水下隧道技术现状
世界发达国家自20世纪30年代起，就开始修建跨海峡的海底隧 道。迄今修建水下隧道的国家主要包括日本、英国、法国、美国、 挪威、澳大利亚、丹麦、冰岛、中国等。
日本于1942年建成的关门海底隧道（6.3km）拉开了人类历史上
修建水下隧道的序幕。日本青函铁路跨海隧道全长53.85公里，海底 部分长23.0公里，该隧道以钻爆法为主开挖持续20年，克服了4次海
通行车道 数量
一、水下隧道施工方法
水下隧道主要施工方法比较
方法 内容 渗漏情况 钻爆法 暗挖法 沉管法 掘进机法 盾构法
能做到不渗不 漏 能实现滴水不漏
做到不渗不漏难度较 能做到不渗不漏 大
工程总量
可做到隧道长度 埋深大、引道段长， 两岸引道较长，工程 两岸引道较长， 最短，工程总量 工程量大 量较大 工程量较大 最少 基地开槽和管段 机械化程度较 机械化程度不高，可 机械化程度较高，开 预制分开同时进 高，开挖速度 组织快速施工，工期 挖速度快，工期较有 行，管段沉放时 快，工期较有 仍较长 保证 间较短，总的工 保证 期短 施工作业全部 水下钻爆施工要严格 施工作业全部掘进机 在盾壳掩护下 施工措施，安全施工 中进行，安全性好 进行，安全性 是个重要问题 好 大量作业在水上， 水下作业主要是 由潜水员完成， 安全性较好
钻爆法
水下隧道钻爆法与陆地隧道无根本区别，主要的关键技术是设计埋 深须满足最小覆盖层基岩的要求，以预防坍塌，遏止高压涌水。为此， 要千方百计做好工程地质和水文地质的勘察调查，突水涌水的超前地 质预报，在完全可靠的注浆固结封闭的条件下钻爆开挖。
一、水下隧道施工方法
钻爆法的优点
• 所需设备投资较低；
水淹没带来的困难，于1985年8月竣工。
由两条行车主洞和一条服务隧道构成的英法海峡隧道，海底段长 38公里，采用先进技术，通过充分的地质工作找到理想的岩层，设 计安全，较好地解决了某些特殊的工程技术问题。挪威有较长的海 岸线及大量的狭湾与岛屿，大多数人生活在海岸附近，因此修建了
• TBM掘进的隧道具有较平整的临空面，超欠挖极少，围岩松动范围一 般都在20-50cm以内，因受到破坏很小并及时支护，故围岩稳定，施 工安全； • 施工安全性大大提高，最大限度减少施工人员的伤亡； • 施工机械化程度达到95%以上；降低劳动强度，改善了劳动环境； • 施工中对海底地质不产生任何不利影响，不影响和不干扰水面航行； • 综合效益显著。
浮运及沉放时对航运有一定影响。
一、水下隧道施工方法
水下隧道主要施工方法比较
方法 内容 暗挖法 沉管法
钻爆法
掘进机法
盾构法
遇到砂质土层时， 需 采 用 土 压 平 衡 或 不 怕 流砂 ， 基本上 不 受 泥 水 加 压 平 衡 （ 气 地质条件限制 压）施工
地质条件
对地质条件的适应 对地质条件的适应面较 面较窄灵活性小， 宽，灵活性大，进度稳 水底地质为多变化 定，水底地质条件差时， 的岩体时，不易发 需采用辅助工法 挥掘进机优势
一、水下隧道施工方法
TBM法和盾构法
TBM（隧道全断面掘进机）法，是利用刀盘刀具破碎岩石和在软
土中开挖，边开挖边出渣、土并进行锚喷支护衬砌和管片支护等连续 作业。
一、水下隧道施工方法
TBM法和盾构法
优 点
• TBM掘进速度快，在中、硬岩石中的月掘进速度在600米左右；最适
合长隧道施工。盾构法在软土中平均掘进速度200-300m/月。
• 对不同地质条件、开挖工艺、方法和断面形状的适应性好，转
换场地、移动位置机动、灵活； • 动力能源消耗少、要求低； • 设备维修少，利用率高，在不发生事故前提下施工进度稳定；
钻爆法的不足
• 开挖速度提高有困难，工期长 如：日本青函隧道，因津轻海峡有 九个断层破碎带，发生三次涌 水停工，主隧道历时14年贯通。
一、水下隧道施工方法
TBM法和盾构法
不 足
• TBM和盾构机的设备费用较高，设备摊销费用较高； • 遇到复杂多变的地层时，掘进比较困难； • 同一隧道内截面形状变化困难；
一、水下隧道施工方法
沉管法
在干坞内（船坞或造船厂车间）将隧道整体分段制作好，两端用临 时钢封门密封，船坞放水使隧道管段上浮，采用拖运和定位等设备， 使管段准确浮运至设计位置；经管段灌水压载，下沉至已开挖好的水 底基槽，再依次在水下利用水力压接将管段连接起来，接口使用可靠 的密封止水，最后是抛石回填，抽出管段内压载水，开启各段间钢封 门，在管段内进行设备安装和装修后，即成水底沉管隧道。
水下隧道技术
2018年2月12日星期一
目
一、水下隧道施工方法
二、我国水下隧道技术现状
录
三、国内外典型水下隧道工程
四、水下隧道技术展望
什么是水下隧道？
一、水下隧道施工方法
除个别水下隧道可采用围堰明挖法外，在江、河、海下一般
采用暗挖法（钻爆法、TBM和盾构法）以及沉管法。
南京长江隧道
厦门翔安隧道
一、水下隧道施工方法
水流速度
无关
无关
ห้องสมุดไป่ตู้
无关
水 流 很急 时 ，须用 水 中 作业平台辅助施工 对 繁 忙航 道 ，在浮 运 就 位 时 需采 取 短期局 部 航 道管理措施
水面交通
无关
无关
无关
隧道埋深
沉 管 顶面 可 放置在 水 底 一 般 设 置 在 水 下 基 岩 水底基岩下厚度 >掘 水底覆盖层 ≥ 盾构外 标 高 处。 可 与河、 海 底 >2.0倍开挖跨度的深度 进机外径 径 面 齐 平， 最 深记录 已 达 水下41米 TBM 当 前 主 要 使 用 根据水下基岩情况，可 两 车 道 、 多 车 道 时 做成多车道隧道 要增建隧道（直径 <12m） 目前已有三车道 一 个 断面 内 可设置 多 条 （ 15.4 m ） 的 超 大 车道，目前已有两个 8 车 型盾构，特大型盾 道的记录 构正在规划中
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一、水下隧道施工方法
沉管法
优 点
• 所需覆土小，有利于减小隧道长度； • 要求地层承载力不大； • 隧道各管段可在干坞或工厂车间内预先制备、质量有保证； • 管段预制和水底开槽可同时进行，工期短；
不 足
在水下开槽、管节浮运、沉放、各水下对接以及沉管基础处理的各工
艺流程中出现失误的概率，相对地比其他隧道技术要多。这是因为沉管隧 道是埋置于水下的大型人工构筑物，受河、海地貌、地质、水文等影响。