海底隧道发展工程难点及施工技术

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海底隧道的特点
跨海方式
A
形式：隧道、桥梁、桥隧组合
用途：铁路隧道(或桥梁)、公路隧道(或桥梁)、
公铁两用隧道(或桥梁)以及它们的组合。
桥梁的局限性
B
抵御战争(特别是现代战争)及其它自然灾害的能力较弱 受天气的影响很大
方案选择
C
跨越较窄的海峡时，采用桥梁方案最为经济， 海峡宽、水深大的情况下，应优先考虑选用隧道方案
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施工方法
穿越断层破碎带
断层破碎带若与其上或附近的水系相沟通，随时都有可能给工程带来淹没、塌通、涌水，或形成泥石流 的危险。穿越断层破碎带，主要问题在于对断层破碎带的支撑、加固和堵水，目前国内外经常采用的方 法是强行穿越法、注浆法、冻结法和其它辅助方法.
✓ 强行穿越法:最常用的传统方法，其特点是支撑护顶，随挖随砌。根据工程经验， 短段掘砌、喷锚支护、超前支架、侧壁导坑等方法较为常用。
海底隧道发展、工程 难点及施工技术
2017.11.
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目录
CONTENTS
海底隧道特点
海底隧道 发展
工程难点
施工方法
案例分析 翔安隧道工程
海底隧道的发展
巴比伦 人行隧道
英国 泰晤士河水底隧
道
日本青函隧道
英法海峡隧道
公元前2180～前2160年巴比伦修建了一条穿越幼发拉底河，从王宫到朱 庇特庙的长约 900米的人行隧道。
4) 采用钻爆法长距离独头掘进通风困难；
钻爆法应用广泛 ,在常见的隧道施工中一直占着主导地位
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施工方法
水底隧道的主要部分处于河、海床下的岩土层中。常年在地下水位以下，承受着自水面开始至 隧道埋深的全水头压力。因此水底隧道自施工到运营均需要注意防水问题。
采用防水混凝土： 防水混凝土的制作，主要靠调整级配、 增加水泥量和提高砂率，以便在粗骨 料周围形成一定厚度的包裹层、切断 毛细渗水沿粗骨料表面的通道，达到 防水抗水的效果。
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工程难点
地质勘测困难、造价 高，准确性低，工程风险 大。须进行超前地质预报。
地质 勘测
必须加强施工期间对不 良地质段和涌水点的预 测和预报。
涌水
单日掘进长度很大， 对施工期间的后勤和 通风有更高的要求。
后勤 通风
工程 难点
水压 力
很高的孔隙水压力会降低隧 道围岩的有效应力，造成较低的 成拱作用和地层的稳定性，衬砌 也长期受较大的水压作用。
腐蚀
综合复杂的海洋腐蚀环 境会导致隧道结构混凝 土和钢筋腐蚀，
堵水 排水
注浆加固围岩，堵住出水点 再开挖；同时加强机械排水， 以堵为主，堵抽结合
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施工方法
日本青函隧道
钻爆法
沉管隧道
港珠澳大桥海底隧道
海底隧道的 施工方法
目前仍处于研究阶段 悬浮隧道
TBM法
英法海峡大隧道 第6 页
施工方法
1）断面可灵活变化,随机设置,空间利用率高;
近代水底隧道始建于英国，1807年英国在伦敦动工修建连接泰晤士河两岸的人 行隧道，因无法克服泥水涌入隧道被迫停工，直到1825年在法国工程师指导下，初 次采用盾构法施工，才于1843年建成第一条泰晤士河水底隧道
挪威
至20世纪80年代初，海底隧道修建技术已经有了长足的发展，世界上已有百余条海底隧 道项目成功完成。
优点
沉管法对地质条件的适应性 强、隧道的覆盖层薄，从而 使隧道总长度减小； 隧道断面利用率高，防不可 靠度高，施工周期短及工程 造价合理等。
特点
选用原则
沉管隧道适用于海底地形平 坦、水深及跨度不太大的情 况。
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施工方法
管段制作与装配
防水技术
1.管段本身防水：严格控制混凝土的成 分配比、降低温差、施工期间延迟拆 除模板、连续浇灌管段、加设辅助防 渗管段； 2.接缝防水：依靠橡胶止水垫环和Ω止 水胶带
05
要求管段不渗漏，均质，重量对称， 结构牢固，以保证浮运时没有倾倒的危险 以及能在水上拖运足够远的路程。
01 基础处理
沉管法 02
施工关键
先将管段沉放在预先设置好的支 座上，再将竹段与基槽之间的空隙填实。 目前常用压砂法，
管段联结
技术
主要采用水力压接法，水下压接的 住要工序是对位、拉合、压接、拆 除封墙。
✓ 注浆法:这是人工充填围岩裂隙的一种方法，在一定的注浆压力下，浆液被挤压入岩层沿裂隙 流动扩散，由于其充塞和水化作用，在裂隙内成为具有一定强度和低透水性的结石体，从而 达到堵塞裂隙、截断水路和加固围岩的目的。
✓ 冻结法:这是用冷媒传递冷量使含水地层降温冻结的方法，依靠冻土的强度达到承受地压的目的，使 开挖和衬砌处在冻土保护之下安全进行。国内外一般都将冻结法用于其它方法不适用的地层。
优
2）施工方法和施工顺序易于调整,机动性好,对地层地质适应能力好;
点
3）借助中间辅助坑道或平行导坑开辟工作面,提高施工进度;
4）机械化程度可高可低,便于成本控制 ；
钻爆法
1) 采用钻爆法施工洞内作业环境差,工人劳动强度大;
缺
பைடு நூலகம்
2) 频繁的爆破作业对隧道围岩扰动大 ,不利于围岩稳定;
点
3) 对海底隧道的埋深要求高,加大了工程费用 ;
壁后回填： 壁后回填是对隧道与围岩之间的空隙 进行充填灌浆，以使衬砌与围岩紧密 结合，减少围岩变形，使衬砌均匀受 压，提高衬砌的防水能力。
围岩注浆： 为使水底隧道围岩提高承载力、减少 透水性，可以在围岩中进行预注浆。 特别是采用钻眼爆破作业的隧道，通 过注浆可以固结隧道周边的块状岩石， 以形成一定厚度的止水带，并且填塞 块状岩石的裂缝和裂隙，进而消除和 减少水压力对衬砌的作用。
双层衬砌: 双层衬砌可以达到两个目的： 防护上的需要：在爆炸载荷作用下，围岩
可能开裂破坏，只要衬砌防水层完好，隧 道内就不致大量涌水，影响交通。 防范高水压力：有时虽采用了防水混凝土 回填注浆，在高水压下仍难免发生衬砌渗 水，在此情况下，双层衬砌可作为水底隧 道过河段的防水措施。
1
2
防水
措施
4
3
✓ 其它辅助措施:为了安全可靠地穿越断层破碎带，除采用以上方法外，还要采取几种辅助措施，如超 前探水、设置安全疏散日、强排堵截等。
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施工方法
沉管法
所谓沉管隧道，就是将若干个预制管段分别浮运到海面(河面)现场，并一个接一个地沉放安装在己疏浚好的地 槽内.至今世界上己修建了100多座沉管隧道，最长达5. 8 km。我国修建沉管隧道起步较晚，己建成的有上海金 山供水隧道、黄浦江宁国路隧道、天津海河隧道、宁波甬江隧道以及广州珠江隧道。