(精品)盾构法发展历史
盾构法发展历史资料
1818年，法国工程师布鲁诺尔（Mare Isambard Brunel）在 伦敦从船蛀在船板上蛀孔，再用分泌物涂在孔的四周中得到 启示，发现了盾构法掘进隧道的原理。
后来，布鲁 诺尔完善了 构思，注册 了专利。敞 开式手掘盾 构的原型问 世
盾构法隧道施工的起源和发展
盾构新技术的展望之ECL盾构工法
ECL工法就是代之以往的管片，在盾尾浇筑混凝土，修建衬 砌的隧道施工方法。
优点：在盾构掘进的同时加压新浇筑混凝土，因可以修建 出与土体密切粘附在一起的衬砌体，又可以得到密实的高 质量的衬砌体，还可以控制对周边土体的影响，同时有降 低工程费用缩短工期的特点，适用于山岭隧道及都市隧道。
Sewer gallery（Clichy）
Spree road隧道（Berlin） Orleans Railway（Paris） Sewer隧道（Hamburg）
Elb隧道 Clichy
长度 （m）
460 90 403 10200 580
465
375 1230 2150
920
直径 （m） 11.3х6.7
根据记载，1825～1911年为世界早期盾构法隧道 发展时期，下表为该阶段盾构法隧道发展概况。
年份
1825-1843 1869-1870
18691886-1890 1890-1893
1892-1894
1896-1899 1898-
1899-1904
1907-1911
工程
Thames隧道（London） Broadway（New York） Tower Subway（London） City South Subsay（London） Glasgow Harbour road
盾构法隧道介绍
盾构法隧道主要内容一、盾构施工技术的进展历史二、盾构施工技术的国内外进呈现状三、盾构机的种类四、盾构施工的技术特点五、盾构机工作原理五、盾构施工的主要工序六、中国承受盾构修建地铁历史及规划八、工程案例一、盾构施工技术的进展历史1盾构施工法的制造1818 年，Brunel 从一种食船虫在船身上打洞一事受到启发，争论出了盾构工法。
历经艰辛，终在1841 年使泰晤士河底隧道贯穿，该隧道自1825 年开工，历时17 年，可充分说明技术的成功是多么的坎坷！2盾构施工法的进展阶段自1818 年诞生进展到现在已有180 多年的历史，概括而言，有四个阶段：（1）初期盾构：以Brunel 盾构为代表；（2）其次代盾构：以机械式、气压式、TBM 及城市盾构工法为代表；（3）第三代盾构：以闭胸式盾构为代表〔泥水式、土压式〕；（4）第三代盾构：以安全、高速、大深度、大断面、断面多样化、异形化为特色。
二、盾构施工技术的国内外进呈现状1国外盾构施工技术现状以欧洲和日本最为兴旺。
美国：纽约自1900 年起用气压盾构就建筑了数十条水底隧道，目前根本是以盾构施工占90％以上；前苏联：莫斯科自1932 年开头承受盾构法施工地铁等地下工程；德国、法国、英国、加坡等也在广泛承受盾构法施工地下工程。
日本：自1917 年在国铁羽越线折渡隧道〔泻县〕的建设中首次承受盾构工法。
日本从盾构施工法正式开头用于城市隧道建设的1964 年至1984 年约20 年间，工研制盾构机超过5000 台。
目前日本已经成为世界上盾构制造技术以及施工技术的大国，占据世界上仅80％的盾构份额。
1917 年——日本国铁隧道建设中首次承受盾构工法1953 年——日本关门隧道承受盾构工法1957 年——日本地铁承受顶盖式盾构施工，这是城市隧道首次承受盾构1960 年——日本名古屋地铁承受盾构施工1962 年——东京下水道承受圆形盾构。
此后，盾构渐渐用于小断面的市政管道建设1964 年——日本下水道工程，最先承受泥水式盾构1974 年——日本独立争论出土压式盾构1975 年——日本争论出砾石泥水式盾构1981 年——日本争论出加气泡盾构2国内盾构施工技术现状国内最早是在1956 年，阜海州露天煤矿承受直径2.66m 的盾构，在砂土层中成功地开掘了一条流水巷道。
探讨盾构法隧道施工技术发展
探讨盾构法隧道施工技术发展盾构法是指利用盾构机进行隧道施工的方法。
随着城市化进程的加快，城市交通压力日益增大，盾构法隧道施工技术的发展变得越发重要。
下面将从技术发展的历程、技术特点及未来发展方向三个方面探讨盾构法隧道施工技术的发展。
盾构法隧道施工技术的发展历程主要经历了以下几个阶段：第一阶段是20世纪60年代至70年代，此时盾构机还处于起步阶段，技术较为简单，施工效率低。
运用盾构法施工的代表性工程——东京地铁新宿线改善工程的成功，为盾构法的发展奠定了基础。
第二阶段是20世纪80年代至90年代，此时盾构机开始大规模应用于隧道施工，同时也出现了多种类型的盾构机。
德国的压平式盾构机、法国的泥水平衡盾构机及日本的开盾式盾构机成为当时三个主要的类型。
随着施工技术的改进，盾构法在混凝土隧道、铁路隧道等多个领域得到了广泛应用。
第三阶段是21世纪至今，此时盾构机的技术已经非常成熟，施工效率大幅提高。
针对不同地质条件和隧道类型，还研发出了多种改进型盾构机，如用于软土地质的土压平衡盾构机、用于岩石地质的液压盾构机等。
这些改进型盾构机在施工中能够更好地适应地质条件，提高施工效率和质量。
盾构法隧道施工技术的特点主要包括以下几个方面：第一，盾构法施工相对于传统的掘进法来说，无需大量的人工劳动，减少了人员伤亡的风险。
第二，盾构机由上万个零部件组成，需要精确的工艺和装配，提高了施工技术的要求。
盾构法能够适应不同的地质条件，包括软土、岩石、河床等，使得盾构法具有很大的适应性。
第四，盾构法施工速度快，能够实现快速施工，缩短工期，减少对交通的影响。
未来盾构法隧道施工技术的发展方向主要有以下几个方面：第一，提高盾构机自动化技术水平，减少人工操作，提高施工效率和质量。
第二，发展更小型、多功能的盾构机，以满足各种特殊地质条件和工程需求。
加强盾构机的环保技术研发，减少对环境的影响，降低施工过程中产生的噪音、振动等对周围居民的影响。
第四，加大对盾构法隧道施工技术的研究与创新，注重与其他领域的结合，推动盾构法在更多领域的应用。
简述盾构的发展历程
简述盾构的发展历程
盾构是一种在地下挖掘隧道的机械方法。
它可以有效地挖掘地下隧道，广泛用于城市地铁、隧道和水利工程等建设中。
以下是盾构发展历程的简述。
盾构的起源可以追溯到19世纪下半叶，当时的挖掘工作主要依靠人工和爆破技术。
然而，这种方法在城市建设中面临着很多困难，如噪音、震荡和地表沉降等问题。
因此，人们开始寻找一种更加安全高效的地下挖掘方法。
20世纪初，人们开始尝试使用盾构机进行地下隧道的挖掘。
最早的盾构机是通过人力推动的，但工作效率较低。
随着机械技术的不断发展，盾构机的壁厚、轴重和推进力不断增加，使其能够适应更复杂的地质条件和更大直径隧道的挖掘。
在20世纪中叶，盾构机的发展进入了一个全新的时代。
随着液压系统、控制系统和推进系统的引入，盾构机的性能得到了显著提升。
这些技术的应用使得盾构机能够应对更大规模、更复杂的地下挖掘工程。
21世纪以来，盾构机的发展趋势主要体现在以下几个方面：
1. 大型盾构机的兴起：盾构机的尺寸和功能不断提高，能够满足更大直径隧道的挖掘需求。
2. 自动化和智能化：随着电子技术和计算机技术的进步，盾构机的自动化和智能化水平不断提高。
自动化系统可以实现盾构
机的自主导航、地质探测和控制等功能。
3. 环保和节能：在盾构机设计和使用过程中，越来越重视环保和节能要求。
采用有效的排放控制和能源管理技术，减少工程对环境的影响。
总的来说，盾构机的发展历程经历了从人力推动到机械化、自动化和智能化的过程。
今后，盾构技术将继续发展，为地下挖掘工程提供更高效、安全和环保的解决方案。
我国盾构技术的发展现状
我国盾构技术的发展现状盾构技术是一种在地下开挖隧道的方法，它是一种高效、安全、环保的隧道开挖技术。
随着我国城市化进程的加速，越来越多的城市需要建设地铁、地下通道等基础设施，盾构技术也得到了广泛应用。
本文将从盾构技术的发展历程、技术特点、应用领域等方面，介绍我国盾构技术的发展现状。
一、盾构技术的发展历程盾构技术最早起源于19世纪末的英国，当时主要用于建设水利工程。
20世纪初，盾构技术开始应用于地铁隧道的建设。
20世纪50年代，日本开始大规模使用盾构机建设地铁，盾构技术得到了快速发展。
20世纪80年代，我国开始引进盾构技术，建设了北京地铁1号线和广州地铁1号线。
此后，我国盾构技术得到了快速发展，成为我国地下工程建设的主要技术之一。
二、盾构技术的技术特点盾构技术是一种在地下开挖隧道的方法，它的主要特点如下：1.高效：盾构机可以在地下连续开挖，不需要停工，因此可以大大提高施工效率。
2.安全：盾构机在开挖过程中，可以保持地面的稳定，减少地面塌陷的风险，因此可以保证施工安全。
3.环保：盾构技术可以减少对地面环境的破坏，减少噪音和尘土污染，因此可以保护环境。
三、盾构技术的应用领域盾构技术可以应用于各种地下工程建设，主要包括以下几个方面：1.地铁建设：随着我国城市化进程的加速，越来越多的城市需要建设地铁，盾构技术成为地铁建设的主要技术之一。
2.水利工程建设：盾构技术可以用于建设水利工程，如水库、水渠等。
3.公路隧道建设：盾构技术可以用于公路隧道的建设，如山区公路隧道等。
4.城市地下综合管廊建设：盾构技术可以用于城市地下综合管廊的建设，如电力、通信、自来水等管道的建设。
四、盾构技术的发展趋势随着我国城市化进程的加速，盾构技术的应用领域将会越来越广泛。
未来，盾构技术的发展趋势主要包括以下几个方面：1.技术创新：盾构技术将会不断进行技术创新，提高施工效率和施工质量。
2.智能化：盾构机将会越来越智能化，可以实现自主导航、自动控制等功能。
盾构施工技术
2、盾构掘进机安装就位工 序
3、洞 口土体加固
4、初推段掘进施工
5、掘进机设备转换
6、盾构连续掘进施工
7、接收井洞 口土体加固 8、盾构进入接收井， 并运出地面
2、盾构特点： 在同一土层中所需施工顶力为一常数，向一个方 向顶进的长度不受顶力大小的限制。 管径范围大。 断面形状多样，圆形，矩形，多边形等。 机动性好，可以开挖曲线走向的隧道。 可进行水底施工，不影响地面水体。 不断交通，不影响地面建筑物。 3、适用土质 岩层，砂卵层，密实砂层，粘土层，流砂层 推进系统 拼装系统 壳体组成： 切削环 支承环 衬砌环
砌块形成 的管道
盾构工作原理：
当砌完一环砌块后，以已砌好的砌块作后背，由支承 环内的千斤顶顶进盾构本身，开始下一循环的挖土和 衬砌。盾构施工时，需推进是的盾构本身，而非砌块 形成的管道。
盾构施工的主要工序
2.国内盾构施工技术现状
国内最早是在1956年，阜新海州露天煤矿采用直径 2.66m的盾构，在砂土层中成功地开掘了一条流水巷道。
北京：1957年在下水道工程中成功的使用直径 2.0m及2.6m的盾构。北京地层不同于国内其他城市， 以砂卵石、粉细砂及黏土层为主，对地层的摸索以及 全面实践方面，北京市政集团在北京地区实现了零的 突破，可谓是积累了相当丰富的施工经验。
1917年——日本国铁隧道建设中首次采用盾构工法 1953年——日本关门隧道采用盾构工法 1957年——日本地铁采用顶盖式盾构施工，这是城市隧道首次采用盾构 1960年——日本名古屋地铁采用盾构施工 1962年——东京下水道采用圆形盾构。此后，盾构逐渐用于小断面的市 政管道建设 1964年——日本下水道工程，最先采用泥水式盾构 1974年——日本独立研究出土压式盾构 1975年——日本研究出砾石泥水式盾构 1981年——日本研究出加气泡盾构
盾构法简介
• 盾构法(Shield Method)是暗挖法施工 盾构法(Shield Method)是暗挖法施工 中的一种全机械化施工方法， 中的一种全机械化施工方法，它是将 盾构机械在地中推进， 盾构机械在地中推进，通过盾构外壳 和管片支承四周围岩防止发生往隧道 内的坍塌， 内的坍塌，同时在开挖面前方用切削 装置进行土体开挖， 装置进行土体开挖，通过出土机械运 出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进， 出洞外，靠千斤顶在后部加压顶进， 并拼装预制混凝土管片， 并拼装预制混凝土管片，形成隧道结 构的一种机械化施工方法。 构的一种机械化施工方法。
• 技术指标 盾构法的技术指标应符合《隧道标准规范（ 盾构法的技术指标应符合《隧道标准规范（盾构篇 及解说》 的规定。 ）及解说》 （日）的规定。 • 适用范围 适用于各类土层或松软岩层中隧道的施工。 适用于各类土层或松软岩层中隧道的施工。 • 已应用的典型工程 近年来，我国城市地铁隧道、 近年来，我国城市地铁隧道、污水隧道及管线隧道 的修建越来越广泛地采用盾构法。广州、深圳、 的修建越来越广泛地采用盾构法。广州、深圳、南 京和北京地铁隧道的修建均采用了盾构法。 京和北京地铁隧道的修建均采用了盾构法。典型的 盾构隧道工程：上海地铁盾构隧道、 盾构隧道工程：上海地铁盾构隧道、深圳地铁盾构 隧道、广州地铁盾构隧道、南京地铁盾构隧道、 隧道、广州地铁盾构隧道、南京地铁盾构隧道、北 京地铁五号线盾构隧道、 京地铁五号线盾构隧道、北京清河污水盾构隧道等
缺点
1、断面尺寸多变的区段适应能力差； 断面尺寸多变的区段适应能力差； 新型盾构购置费昂贵，对施工区段短的工程不太经济。 2、新型盾构购置费昂贵，对施工区段短的工程不太经济。
一次完成的隧道
施工准备
采用盾构法施工时， 采用盾构法施工时，首先要在隧道的始端和终端开挖 基坑或建造竖井，用作盾构及其设备的拼装井（ 基坑或建造竖井，用作盾构及其设备的拼装井（室） 和拆卸井（ ），特别长的隧道 特别长的隧道， 和拆卸井（室），特别长的隧道，还应设置中间检修 工作井（ 工作井（室）。 拼装井的井壁上设有盾构出洞口， 拼装井的井壁上设有盾构出洞口，井内设有盾构基座和 盾构推进的后座。井的宽度一般应比盾构直径大1.6 盾构推进的后座。井的宽度一般应比盾构直径大1.6 2.0米 以满足铆、焊等操作的要求。井的长度， ～2.0米，以满足铆、焊等操作的要求。井的长度， 除了满足盾构内安装设备的要求外， 除了满足盾构内安装设备的要求外，还要考虑盾构推 进出洞时，拆除洞门封板和在盾构后面设置后座， 进出洞时，拆除洞门封板和在盾构后面设置后座，以 及垂直运输所需的空间。 及垂直运输所需的空间。中、小型盾构的拼装井长度 还要照顾设备车架转换的方便。 ，还要照顾设备车架转换的方便。盾构在拼装井内拼 装就绪，经运转调试后，就可拆除出洞口封板，盾构 装就绪，经运转调试后，就可拆除出洞口封板， 推出工作井后即开始隧道掘进施工盾构拆卸井设有盾 构进口，井的大小要便于盾构的起吊和拆卸。 构进口，井的大小要便于盾构的起吊和拆卸。
盾构施工相关知识介绍
盾构施工相关知识1、盾构施工概念、发展历史及现状盾构：是主要用来开挖土砂围岩的隧道机械，由切口环、支承环、及盾尾三部分组成。
盾构法：用盾构一边防止土砂的坍塌，一边进行开挖推进，通过盾构外壳和管片支承四周围岩防止土砂崩溃进行隧道施工，并在盾尾进行衬砌作业从而修建隧道的方法。
发展历史：18世纪末，英国人提出在化敦地下修建横贯泰晤士河隧道的构想，并对具体的掘削工法和使用机械等问题做了讨论。
1818年Brunel观察小虫腐蚀木船底板成洞的经过，从而得到启示，在此基础上提出的盾构工法。
采用此工法横穿泰晤士河的隧道工程于1825动工，隧道长458m，断面为11.4mX6.8m 的方型。
隧道于1841年贯通。
而圆型断面隧道盾构出现在1869年建造横穿泰晤士河的第二条隧道。
19世纪末到20世纪中叶，盾构工法传到许多国家，并得到不同程度的发展。
20世纪60~80年代，盾构工法继续发展完善，成绩显著。
1990~2003年这一段时间里盾构工法的技术进步极为显著，并有以下特点：盾构隧道长距离化、大直径化：日本东京湾隧道直径为14.14m，长度15.1Km 盾构断面的多样化：方型、圆型、双圆型、马蹄型施工自动化：自动导向系统、PLC控制系统、远程信息传输系统技术现状：完善近年推出的新工法、新工艺的技术细节，使之提高并达到成熟，加速盾构工法的自动化进程。
为适应大深度、高地下水压、大口径化、长距离化、施工自动化、施工高速化、断面多样化等需求，开发新概念的工法、工艺、材料、管理系统。
盾构机的类型：根据不同的地质条件，盾构分为以下类型：闭胸式盾构：是用泥土加压或泥水加压来抵抗开挖面的土压力和水压力以维持开挖面的稳定性，通常包括：泥水式平衡盾构：适合于在河底、海底等高压水压力条件隧道的施工。
土压平衡盾构：适用于含水量与粒度适中的土层，适用范围广泛。
敞开式盾构：以开挖面自立为前提，通常包括：手掘式盾构：开挖面暴露，可以自立稳定，以盾壳为支护条件，采用人工开挖。
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盾构新技术的展望之ECL盾构工法
ECL工法就是代之以往的管片，在盾尾浇筑混凝土，修建衬 砌的隧道施工方法。
优点：在盾构掘进的同时加压新浇筑混凝土，因可以修建 出与土体密切粘附在一起的衬砌体，又可以得到密实的高 质量的衬砌体，还可以控制对周边土体的影响，同时有降 低工程费用缩短工期的特点，适展望之复合盾构工法
复合圆盾构是组合复数的圆形断面修建隧道断面，除了圆形断 面本身具备的优点，还有自身独有的优点。
复合圆断面盾构的特点在于隧道的占有宽度及占有面积小， 还可以选择合理的、多样的断面形状，与圆形断面相比，可 以得到断面积小并且合理的隧道断面。
盾构新技术的展望之球体盾构工法
Elb隧道 Clichy
长度 （m）
460 90 403 10200 580
465
375 1230 2150
920
直径 （m） 11.3х6.7
2.85 2.20 3.10～3.45 5.20
2.50
4.00 9.75 3.05
5.95
日进尺 （m/d）
1.50
2.6 4.00 1.00 2.00～ 3.00 1.40
1982年，上海隧道建设公司承建长1476m的延安东路北 线隧道工程，采用自行设计的直径11.3m网格型水力机 械出土盾构掘进机。
Φ11.3m网格盾构掘进机
盾构掘进机结构示意图
80年代－我国盾构技术的发展
1987年，上海市隧道工程股份有限公司承建市南站过 江电缆隧道工程，成功设计了我国第一台直径4.35m 加泥式土压平衡盾构掘进机，能控制正面土压平衡和 减少地面沉降，施工速度快，掘进长度达583m，技术 成果达到80年代国际先进水平，并获得1990年国家科 技进步一等奖。1988年1月开始盾构推进，9月推进结 束。
我国盾构技术的早期发展
1966年5月，上海隧道建设公司用盾构法设计建造中国 第一条水底公路隧道——打浦路隧道。打浦路隧道全 长2.7km，隧道部分长1320m，外径10m。所用网格盾构 有所改进，敞开式施工可转换为闭胸式施工。
直径10.22m盾构掘进机
打浦路隧道工程施工
80年代－我国盾构技术的发展
布鲁诺尔在伦敦泰 晤士河下的隧道工 程中首次使用这种 盾构,设想成为现实。
矩形盾构断面尺寸 为 11.3m×6.7m 。 泰 晤士河下的隧道工 程 始 于 1825 年 ， 施 工期间遇到了许多 困难，在经历了五 次以上特大洪水后， 直 到 1843 年 才 全 部 完工，成功地贯通 了横断泰晤士河的 隧道。
20世纪60年代中期至80年代盾构掘进工法继续发展，产生 各种平衡式的工法，盾构机的种类手掘式、半机械式、机 械式、泥水式和土压式。
我国盾构技术的早期发展
20世纪50年代初，东北阜新煤矿用直径2.6m的手掘式盾构 及小混凝土预制块修建疏水巷道，这是我国首条用盾构掘进 机施工的隧道。
1963年，上海隧道股份结合上海软土地层对盾构掘进机、 预制钢混凝土衬砌、隧道掘进施工参数，隧道接缝防水 进行了系统的试验研究。研制了1台直径4.2m的手掘式盾 构进行浅埋和深埋隧道掘进试验，隧道掘进长度68m。
1.30
1.70
附注
Brunel盾构（矩形） Breach盾构
Greathead盾构 初期用压缩空气
压缩空气
压缩空气到2.9bar
压缩空气 管片盾构 压缩空气0.6～1.5bar
压缩空气2.0～2.7bar
衬砌
砖砌 砖砌 铸铁衬砌 铸铁衬砌 铸铁衬砌
铸铁衬砌
轧制钢 砖砌
内填钢与 混凝土
土压式盾构
泥水盾构 手半手掘机掘式械式盾式盾构构
盾构法隧道施工的起源和发展
1818年，法国工程师布鲁诺尔（Mare Isambard Brunel）在 伦敦从船蛀在船板上蛀孔，再用分泌物涂在孔的四周中得到 启示，发现了盾构法掘进隧道的原理。
后来，布鲁 诺尔完善了 构思，注册 了专利。敞 开式手掘盾 构的原型问 世
盾构法隧道施工的起源和发展
直径4.35m土压平衡盾构掘进机结构图
90年代－我国盾构技术的发展
1995年，上海隧道工程股 份有限公司开始研究矩形 隧 道 技 术 ， 1996 年 研 制 了 一 台 2.5m×2.5m 可 变 网 格 矩形隧道掘进机，顶进矩 形隧道60m。
1996年，上海隧道工程股 份有限公司总承包施工延 安东路隧道南线工程。长 1300m的圆形主隧道采用从 日 本 引 进 的 直 径 11.22m 的 泥水加压平衡盾构掘进机 施工。填补了我国泥水平 衡盾构施工隧道的空白。
矩形隧道 双圆盾构
21世纪我国的盾构技术发展和展望
21世纪我国盾构技术发展进入了快速上升的阶段，2009年12月， 国务院又批复了22个城市的地铁建设规划，总投资超过8820 亿元。根据2009年北京国际城市轨道交通展览会上我国各城市 轨道交通发展规划图显示，至2016年我国将新建轨道交通线路 89条，总建设里程达2500 公里。盾构施工将在地铁建设中发 挥不可替代的作用。
球体盾构机亦称直角盾构机，其刀盘部分设计为球体，可以进 行转向。球体盾构施工法又称直角方向连续掘进施工法。
该方法对施工场地要求较小，并且可以进行直角转弯施工。 对未来城市小半径曲线地铁避让建筑物基础有很强的适用性。 球体盾构的施工方法分为“横一横”和“纵一横”两种。 “横一横”方向连续掘进是先沿一个方向完成施工后，水平 旋转球体进行另一个横向隧道的施工，可以满足盾构转弯的 要求。“纵一横”方向连续掘进施工则是从地面开始连续沿 直角方向向下开挖到达预定位置后进行转向，然后实施横向 隧道施工的方法。
泰晤士河底隧道施工时涌 水
根据记载，1825～1911年为世界早期盾构法隧道 发展时期，下表为该阶段盾构法隧道发展概况。
年份
1825-1843 1869-1870
18691886-1890 1890-1893
1892-1894
1896-1899 1898-
1899-1904
1907-1911
工程
Thames隧道（London） Broadway（New York） Tower Subway（London） City South Subsay（London） Glasgow Harbour road
Sewer gallery（Clichy）
Spree road隧道（Berlin） Orleans Railway（Paris） Sewer隧道（Hamburg）