厦门海底隧道施工中重难点分析及技术措施
海底隧道工程特点、重点、难点及关键辅助措施

海底隧道工程特点、重点、难点及关键辅助措施3.1 工程特点建议根椐下列参考资料修改:海底隧道的特点:(1)通过深水进行海底地质勘察比在地面的地质勘察更困难、造价更高、而且准确性相对较低,所以遇到未预测到的不良地质情况风险更大。
(2) 很高的渗水压力可能导致水在有高渗透性或有扰动区域或与开阔水面有渠道相连的地层中大量流入,特别是断层破碎带的突然涌水。
因此必须加强施工期间对不良地质和涌水点的预测和预报。
(3)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。
(4)海底隧道不能自然排水,堵水技术是关键技术。
先注浆加固围岩,堵住出水点,然后再开挖。
在堵水的同时加强机械排水,以堵为主,堵抽结合。
(5)衬砌受长期的较大的水压作用。
(6)由于单口连续掘进的距离很长而导致工期很长,投资增大,因此必须采用能快速掘进的设备。
(7)海域的风化槽/囊段、浅滩的全、强风化段,围岩软弱,自稳能力弱且富水,施工中稍有不当就可能引起大变形、坍塌甚至突涌水。
(8)隧道结构长期处于海水的包围之中,如何做好隧道的防排水涉及隧道的安全性、可靠性和建设投资;并且海水对混凝土、注浆材料、钢筋和防水材料具有较强的腐蚀性,做好隧道的防腐蚀也关系到隧道的耐久性和运营安全。
3.1.1 施工风险大在海底岩层中爆破开挖隧道,系头顶海水作业,最突出的问题是怕“通天”,海水泄漏到隧道中,且隧道开挖跨度大,不良地质段长,因而施工中风险大,必须严防涌水、塌方的发生。
3.1.2 技术标准高海底隧道工程,上受海水威胁,下受地下水的影响,工程所处的环境较为恶劣,因此工程技术标准要求很高,砼耐久性为100 年,衬砌做到不渗不漏,技术难度很大。
3.1.3 出渣排水困难本合同段隧道坡度为0.54%和2.90%,下坡施工,出渣运输为重车上坡,特别是通过竖井施工时,洞渣和废水均需由竖井吊运,施工较为困难。
3.1.4 环境保护要求高厦门为全国著名的海滨旅游城市,风景优美,地域特色明显,施工海域中生活着中华白海豚和文昌鱼。
隧道工程施工重难点及施工措施

隧道工程施工重难点及施工措施介绍该文档旨在探讨隧道工程施工中的重难点,并提供相应的施工措施。
隧道工程施工常常面临各种挑战,需要采取有效措施来解决问题和确保施工进展顺利。
施工重难点以下是隧道工程施工中的一些常见重难点:1. 地质条件地质条件是隧道工程施工中的主要挑战之一。
不同地质条件下的隧道施工需要不同的措施来解决,例如软土地质和岩石地质。
2. 地下水位地下水位的高低对隧道工程施工有着重要影响。
需要采取合适的排水措施来控制地下水位,确保施工区域的干燥。
3. 施工安全隧道工程施工过程中的安全问题需要高度关注。
合理规划施工序列和采用适当的安全措施是确保施工人员安全的关键。
4. 施工材料选择适合隧道工程施工的材料是至关重要的。
材料的质量和可靠性直接影响施工的质量和持久性。
5. 设备选择选择适当的施工设备是保证施工效率和质量的重要因素。
不同类型的隧道工程需要不同的设备和机械。
施工措施针对上述重难点,以下是一些常用的施工措施:1. 地质勘察和预处理在施工前进行详细的地质勘察,了解地质构造和条件,以制定相应的施工方案。
对于复杂地质情况,可能需要预处理,如岩石爆破或土壤加固。
2. 排水系统针对高地下水位区域,安装有效的排水系统,包括排水管道和泵站,以确保施工区域干燥。
3. 安全管理建立严格的安全管理制度,包括工作许可制度、安全培训和安全检查,确保施工过程中的安全。
4. 材料选择和质量控制选择符合规范的高质量施工材料,并进行必要的质量控制和检测,确保施工质量和持久性。
5. 施工设备和机械根据具体的隧道工程要求选择适当的设备和机械,确保施工效率和质量。
总结隧道工程施工中的重难点需要通过合理的施工措施来解决。
地质条件、地下水位、施工安全、施工材料和设备选择是需要重点关注的方面。
通过地质勘察、排水系统、安全管理、材料质量控制和适当的设备选择,可以有效解决这些问题,确保隧道工程施工的顺利进行。
隧道开挖施工重难点分析及对策

隧道开挖施工重难点分析及对策概述本文档旨在分析隧道开挖施工中的重难点,并提供相应的对策,以帮助解决这些问题。
以下是对重难点进行分析和对策的说明。
1. 地质情况复杂在进行隧道开挖施工时,地质情况的复杂性是一个重要的挑战。
地质情况包括岩层类型、地下水情况等。
对策- 在项目前期进行详细的地质勘探和调查,获取地质数据,并根据数据做出合理的地质预测和分析。
- 针对不同地质情况,制定相应的施工方案和技术措施,保证施工的安全性和效率。
2. 施工期间的地下水管控在隧道开挖过程中,地下水的管控是一个关键的问题。
地下水的渗透和涌水可能导致施工事故和工期延误。
对策- 针对地下水情况进行科学的分析和评估,确定合理的地下水管控方案。
- 采取适当的防渗措施,如注浆、地下水排泄等,保持隧道工作面的干燥和稳定。
3. 施工所需设备和人力资源隧道开挖施工需要使用各种设备和人力资源,包括钻机、挖掘机、工人等。
资源的充足性和合理利用是一个挑战。
对策- 在项目计划阶段,充分评估所需的设备和人力资源,并制定合理的资源配置方案。
- 确保设备的运行维护和工人的培训,提高施工的效率和质量。
4. 安全风险防控隧道开挖施工中存在着各种安全风险,如塌方、坍塌等。
这些风险对施工人员和设备都会造成威胁。
对策- 制定严格的安全管理制度和规范,确保施工过程的安全。
- 提供必要的安全培训和装备,保障施工人员的安全。
结论针对隧道开挖施工中的重难点,我们可以通过合理的地质预测和分析、科学的地下水管控方案、合理的资源配置以及严格的安全防控来克服这些挑战。
这些对策将有助于保证隧道开挖施工的安全性、高效性和质量。
9七 、厦门东通道海底隧道基岩裂隙水处理对策

七、厦门东通道海底隧道基岩裂隙水处理对策(一)概述厦门东通道海底隧道基岩段以燕山早期第二次侵入的花岗闪长岩及中粗粒黑云母花岗岩为主,其内穿插二长岩、闪长玢岩、辉绿岩(玢岩)等岩脉。
基岩按风化程度可分为全、强、弱、微四个风化带。
地下水赋存形式分为松散岩类孔隙水、风化基岩孔隙、裂隙水、基岩裂隙水三种,其中松散岩类孔隙水赋存于第四系全新统海积层中,风化基岩孔隙、裂隙水赋存于基岩全、强风化层中,基岩裂隙水赋存于基岩的风化裂隙及构造裂隙中;海域地层中除海积的砂层及可能存在的富水性好的基岩破碎带外,无明显的含水层与隔水层,总体上富水性弱,渗透性较差,为弱或微含水层;海域地下水主要受海水的垂直入渗补给,受海水压力的影响,地下水具承压性。
根据多次地质勘查资料表明,厦门东通道海底隧道工程地质、水文地质条件异常复杂,对施工极为不利。
海底隧道设计为中间低的纵坡,坡度为3.5%,对施工期间和运营的排水极为不利。
施工期间底层渗漏水和施工用水需要通过抽排出洞外,施工期间渗水量过大,将会干扰掘进施工并影响到施工进度。
如果工作面积水或抽排不及时将会直接影响机械操作。
围岩渗水也影响到机械运转,供电照明等。
根据施工设计地质勘探预测,单洞隧道涌水量将达到40000m3,除了大的断层影响带及海底风化槽可能出水量偏大外,一般基岩带裂隙渗水汇集量也会很大。
因此,仅靠抽排系统运转,将会加大抽水能力的负荷,影响涌水带的应急应变能力。
利用注浆封堵大部分深水将会更有利于施工。
隧道周边围岩地质性能的改善,主要靠注浆充填固结,在海底断裂带、大裂隙破碎带以及风化槽地带,通过全断面超前帷幕注浆,是地层性能得到改善,防止了隧道开挖过程中的涌水突泥事故,在一般裂隙带及普通施工带,隧道开挖施工过程中不会出现大的涌水及突泥事故,围岩也较为安全,裂隙水不会导致围岩坍塌和失稳,为了控制裂隙水的渗流,可通过周边帷幕注浆方式填充裂隙通道,如果裂隙致密,可采用径向注浆方式,即对围岩裂隙填充,又起到围岩长期加固作用。
海底隧道技术讲义

例一 日韩隧道
计划通过对马海峡的总距离超过250km的日韩隧 的日韩隧 计划通过对马海峡的总距离超过 道正处于前期研究阶段, 道正处于前期研究阶段,为了勘察地质状况已经修 筑了一座勘探斜井。 筑了一座勘探斜井。该隧道的主要地质问题是要通 过一段埋深较大(埋深约1000m)的未固结层,在 过一段埋深较大(埋深约 )的未固结层, 纵断面上,通过该区域时,隧道顶至少要保留100m 纵断面上,通过该区域时,隧道顶至少要保留 的距离,以侧安全。 的距离,以侧安全。
在施工期间如何确保海水不侵入; 在施工期间如何确保海水不侵入; 如何抗御海水对结构物腐蚀的影响。 如何抗御海水对结构物腐蚀的影响。
措施一
·避开富水性的地层;如第四纪地层、全 避开富水性的地层;如第四纪地层、 避开富水性的地层 风化地层以及风化囊地层等; 风化地层以及风化囊地层等; 根据地质条件, 根据地质条件,尽可能地在不透水层中 通过。 通过。
措施五
综合利用服务坑道
厦门东通道既然考虑设置服务隧道,就必须在 厦门东通道既然考虑设置服务隧道, 设计上利用服务隧道, 设计上利用服务隧道,充分发挥服务隧道的功 服务隧道应具有排水、通风排烟、 能。即:服务隧道应具有排水、通风排烟、避 火灾救援、对外通道等功能; 难、火灾救援、对外通道等功能; 目前的服务坑道设计是不完善的, 目前的服务坑道设计是不完善的,应进一步研 究。
青函隧道的压注,实际上是一边压注一边测定钻孔 青函隧道的压注, 的涌水量,当涌水量达到预计要求时, 的涌水量,当涌水量达到预计要求时,就停止了压 因此,青函隧道的止水,是不完全的。 注。因此,青函隧道的止水,是不完全的。目前青 函隧道洞内的涌水量约在25m3/min。共设3个排 函隧道洞内的涌水量约在 。共设 个排 水基地,包括备用在内共设置了12台水泵 台水泵。 水基地,包括备用在内共设置了 台水泵。每台 水泵的排水能力为9~12m3/min。因此,隧道究 水泵的排水能力为 。因此, 竟容许多大的涌水量,也是一个需要解决的问题。 竟容许多大的涌水量,也是一个需要解决的问题。
厦门翔安海底隧道F1风化深槽注浆加固技术

2 1 第 4期 ( 第 7 0 1年 总 6期)
厦 门翔 安 海 底 隧道 F 1风 化 深 槽 注 浆加 固技 术
郭小红
( 1北京交通大学
王梦恕
北京 10 4 ; 0 04 武汉 405) 3 0 6
隧道及地下 工程 教育部工程研究 中心
2中交 第二公路勘察设计研究 院有 限公 司
黄 色 为主 , 杂少 量 白斑 , 石风 化 严 重 , 硬 塑 砂 质 岩 呈 粘 性 土状 , 并含 有 中粗砂 和粉 细砂 ; 风化 二长 岩脉 强
海底 隧道 陆 域全 强风 化岩 地段 和海 底风 化深 槽地 段 岩体 风 化严 重 , 软弱破 碎 、 节理 和裂 隙发 育 , 强度 低 , 含水 量 大 , 自稳 能力 或 自稳定 能 力差 , 无 开挖 时容 易 发生 涌水 突 泥和坍 塌 , 此 注浆 加 固 和堵 水 是 保 证 因
5 m。h 0 / 。又 由于强 风化 基岩 切 过 隧 道 , 道 围岩 十 隧
对 于海底 隧道 而 言 , 同 的地质 条 件 和 设 计 要 不 求 应选 择不 同的注 浆 方案 , 响 注浆 方 案 选 择 的 因 影 素也很 多 , 主要 有地 质条 件 、 隧道埋 深 、 计要 求 , 设 施
1 1 工程 地质 条件 .
旦 涌 出 , 难控 制 , 很 因此 其带 来 的危 害和损 失也 很
厦 门海 底 隧道 是 我 国修 建 的第 一 条 海 底 隧 道 ,
大。
F 风化 槽 岩性 以 W4和 W3全 、 风 化花 岗岩 l 强
为主 , 夹强 风化 二长 岩岩 脉 : 强风 化花 岗闪 长岩 以褐
1 工 程 概 况
海底隧道发展工程难点及施工技术
局限性
优点
断面形式和线型受限 ,灵活度不大 ,曲线半径不能太小 机件复杂 ,设备昂贵 ,建设成本中设备费用占比较高 对地层地质和水文情况敏感度极高 掘进中途须更换刀具和整修刀盘 ,工艺复杂 ,操作困难 隧道洞口附近需要有较大的施工整备场地 , 代价较高
现代化的生产手段速度快 ,效率高 施工通风易于解决 , 可以实现长距离独头掘进 进洞工作人员作业环境较好,安全保证程度高 隧道管片及防水系统工厂化预制,机械化拼装 ,质量稳定 比较钻爆法施工隧道埋深要求较低 ,因此线路长度可缩短
52m
22m
第 15 页
案例分析
翔安隧道工程特点
施工风险大
水下地质条件具有较强的多变性和不可确定性,施工 中可能发生涌水、突水,隧道持续坍塌或严重进水,
地质条件复杂
陆域和浅滩地带:基岩全风化带厚度较大; 海域:累计穿越风化槽总长度为1118.5m。
施工排水量大
纵剖面呈V形,下坡施工,水不能自流 排出,施工中须制订完善的排水方案, 施工供电也必须安全、可靠、不间断。
第4 页
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。
04
03
管段沉放
受气象、洋流、自然条件的直接 影响,还受航道条件的限制。
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施工方法
盾构法和TBM法
厦门东通道海底隧道暗挖施工中的主要技术
二、厦门东通道海底隧道暗挖施工关键技术(一)工程地质及水文地质1 地形地貌厦门东通道海底隧道长度5900米,起点里程ZK6+600,终点里程ZK12+500。
其中海面宽度2860m,最大水深29m。
隧道轴线地表区域分布见表2-2。
该区地貌主要为以下三种类型:陆域地貌、岸滩带地貌和海域地貌。
陆域地貌主要由海蚀台地及海积平原组成,海蚀台地面波状起伏,多为基岩残丘,坡度平缓,略向海倾斜。
岸滩带地貌主要包括西南端五通岸和东北同安岸,西南端五通岸属于开敞海湾淤泥质问夹基岩海岸,高潮带为狭窄砂滩,局部为岩滩,滩宽10~20m,由粗中砂组成,坡度4~6°;中潮带为含泥质沙滩,滩宽200~300m,滩面上常有风化壳红土出露,坡度1~2°;低潮带为粉砂质泥滩,滩宽600m,时有礁石出露,坡度2°;东北端同安岸属于淤泥质间夹台地土崖海岸,高潮带为沙滩,滩宽20~30m,由含砂砾的中粗砂组成,坡度4~6°;中低潮带为砂质泥质和淤泥滩,一般有向低潮带变细的趋势,潮滩涂泥明显,滩面上凸,浮泥层厚,大片潮滩已经辟为养殖场。
海域地貌中,海域内水深0~29m,海底为水下浅滩,浅滩总体上向东南港湾口方向和缓倾斜,倾斜坡度1~5°,海底常有高低不等的暗礁分布。
海底浅滩表层主要分布砂-粉沙-粘土、粉砂质泥和泥质粉砂。
海底西南五通一侧,海底地形起伏较大,最深高程-29m,最高处已经突出海面3~4m,局部形成相对较深的海底沟槽。
2 地质构造厦门地区所处大地构造单元为闽东中生带火山断拗带(二级构造单元)之闽东南沿海变质带(三级构造单元)。
本三级构造单元内,对测区地质构造具有控制意义的断裂构造为长乐-诏安断裂带和九龙断裂带。
长乐-诏安断裂带由一系列走向NE,近于平行、长度不等的断裂组成,断裂带宽38~58m,延伸长度450m左右。
该断裂带上地震活动较弱,历史上只发生过3 级左右地震,该带多数断层最新活动年代为中更新世,少数与NW向断裂相交,最新活动年代到晚更新世早期。
翔安海底隧道工程施工关键技术
F1
F4
F2 F3
F1、F2、F3、F4:全强风化深槽
花岗岩岩芯
全强风化层岩芯
砂层掌子面
Байду номын сангаас风化深槽岩芯
二、施工关键技术
Key Construction Technology
超前地质预报 Geology Forecasting 不良地质段施工技术 Construction in Unfavorable Geological Zonditions
三、结束语 Conclusion
1、施工进度回顾: 2005.09.06 开工
2009.06.13 右洞贯通 2009.10.14 服务洞贯通 2009.11.05 左洞贯通
2009.6右洞贯通误差: 横向:60mm 竖向:7mmm
翔安隧道于2010年4月26日胜利通车! 实现“施工零死亡”和“创优质工程”的建设目标!
施工安全管理 Manage of Construction Safety
1、海底超前地质预报技术 Geology Forecasting
地质风险是海底隧道的最大风 险源,国内尚无工程先例
作为一道必经工序,有疑必探, 无疑也探,先探后掘
长短结合、物探钻探结合,主 要手段包括:
➢ TSP地震波探测(100—150m) ➢ 水平钻孔取芯(50-70m) ➢ 地质雷达(30m) ➢ 红外探水(30m) ➢ 服务隧道超前作地质先导洞
翔安端长达1551m
工程难点:地下水发 育、长距离、大断面、 超浅埋;土石交界段软 硬不均更难处理;
主要风险:渗水量大、 易变形、坍塌
地下水发育,掌子面不稳定 Rich in water and unstable rock
2007年3月,服务隧道土石交界面右侧拱架塌陷,侵入轮廓线4米
水下隧道建设风险与对策,经验与教训
盾构机停机处工作舱气压设定计算简图
结合人员在压力舱的工作位置、泥浆参数及分布情冴,可以 计算出最小气压设定值为0.46MPa,小亍迕舱人员能够承受的最 大压力0.57MPa,因此从理论上既保证了开挖面的稳定,也保障
了迕舱人员的安全。
一、盾构法建设时风险与对策,经验与教训
2.5 研究实行饱和法开舱作业的高压换刀技术。
6、盾构推进段有孤石的风险与对策
珠海横琴越江隧道的经验
二、沉管法建设时的风险与对策
1、沉管法在河道水流含沙大幅减少的情况下,面临河床冲刷的风险
如长江中下游建设的水下隧道:武汉、南京、上海长江隧道,由亍面临长江三峡水电站、向家坝、溪洛渡、 乌东德、白鹤滩五大水电站(后四个发电功率为2.5个三峡电站)建成后水流含沙量的大幅减少,从而由中下 游河床冲淤丌平衡引起的冲刷,难以确保水下隧道在其生命周期内的安全运营。
10-2~10-1
既有泥皮型, 泥浆级密度、级 泥浆的密度、粘度、级配均
也有渗透带型
配
对成膜质量有影响
10-1~1
部分泥皮-渗 透带型,部分
难以成膜
泥浆级配
泥浆中需含有一定量的粉粒 或者粉细砂
>1
难以成膜
泥浆级配
泥浆中须含有足够的堵塞地 层孔隙的颗粒
盾极施工防止开挖面失稳的对策,采用护盾泥加固开挖 面,其有效时间大大延长,甚至可达2-3天。 (福州土压平衡盾极和厦门地铁2号线泥水盾极跨海隧道 实例实验)
一、盾构法建设时风险与对策,经验与教训
2、盾构刀盘刀具磨损的风险与对策
检验压力舱的气密性:
压力舱中气压的设定(举例)
(1)室内模拟试验:
已知压力舱中心处提供的最小支护压力为0.51MPa,盾极机 开舱时压力舱泥浆液面降低3m,泥浆的密度设定为1.12g/cm3
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厦门海底隧道施工中重难点分析及技术措施李昌宁【摘要】对我国第一条海底隧道-厦门翔安隧道的工程特点,施工中的重点和难点进行分析,保证安全通过进出口陆域软弱段,浅滩全风化层段,海域F1、F2、F3强风化基岩深槽和F4风化囊,以及竖井快速建成形成工作面是该隧道施工的重点与难点,在隧道地质复杂、断面大,工法多,工期紧的情况下,提出具体的技术措施和建议,并在隧道实际施工中被部分采用,效果良好.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2007(000)0z2【总页数】4页(P1-4)【关键词】海底隧道;施工;重难点分析;技术措施【作者】李昌宁【作者单位】中铁一局集团有限公司,西安,710054【正文语种】中文【中图分类】U459.51 工程概况(1)概况厦门东通道(翔安隧道)隧道主体工程位于厦门岛东北端的湖里区五通码头与翔安区西滨下店村之间,浔江港南东出海口最窄处,西北为封闭的海湾,东南为海湾通向大海的出口(图1-E线)。
隧道规模宏大,隧道全长5.951 km,跨越海域总长4.459 km,其中海域暗挖约2.925 km,潮间带暗挖约1.534 km,陆域暗挖约1.392 km。
按照高等级公路的设计标准,行车速度为80 km/h,暗挖隧道最大断面宽×高=17.04 m×12.56 m,建筑限界净宽×净高为13.5 m×5.0 m。
隧道连接厦门市本岛和翔安区陆地,具有公路和城市道路双重功能,为厦门市第三条出口通道(图2、图3)。
图1 厦门翔安隧道平面与纵面示意图2 厦门翔安隧道示意图3 厦门翔安隧道效果该隧道采用钻爆暗挖法修建,是我国大陆在建的第一座大断面的海底隧道,隧道采用一次修建双向3车道,并在两隧道中间修建一服务隧道,隧道中心线间距64~66 m。
(2)工程地质及水文地质陆地部分为剥蚀残丘地貌,耕地,地面高程约为3 m,表层为厚度0~25 m的残积黏土、亚黏土,全强风化花岗岩厚度为11.5~15.5 m,弱微风化花岗岩顶板高程为-12.8~-38.0 m。
地下水赋存形式为松散岩类孔隙水、风化基岩孔隙裂隙水、基岩裂隙水3种,并均为弱富水性层,透水性较差,为弱或微含水层。
地下水主要受大气降水的补给,就近向低洼地段排泄,总体上属于潜水。
局部洼地因上覆土层中含大量高岭土的黏土相对隔水层,地下水具有承压性。
洞口段最小埋深约6 m,覆盖层为残积黏土、亚黏土,风化严重,稳定性差,洞口开挖后易导致滑坡、坍塌;同时洞口段属于浅埋地段,加之围岩破损软弱,成洞比较困难,因此洞口施工是工程施工的一个难点。
浅滩段为泥砂堆积人工围海养殖区,海底高程2.7~-2.2 m,表层为0~5 m的泥沙及残积的亚黏土,其下为深厚层全风化花岗岩,其底板高程在-17~-45 m。
海域地下水分为松散岩类孔隙水、风化基岩孔隙裂隙水、基岩裂隙水3种,总体上富水性弱,渗透性差,为弱或微含水层,海域地下水主要受海水的垂直入渗补给。
(3)隧道结构形式主线隧道采用三心圆形式。
超前支护采用超前长管棚、超前小管棚、超前小导管、超前高压旋喷桩、帷幕注浆等形式。
初期支护采用锚喷混凝土、钢支撑等形式。
防水采用分区防水,二次衬砌采用抗腐蚀、抗渗的高强度混凝土。
主隧道根据围岩类型采取相应的开挖方式,仰拱采用栈桥全副进行施工,二次衬砌采用液压模板台车进行浇筑。
通风竖井采用φ8.3 m的圆形断面,中间设风道隔板将送、排风流隔离,由于地质较差,全风化层以上采用钢板桩结合高压旋喷桩形式支护。
竖井采用全断面进行开挖,井深模筑混凝土采用型钢支架组合钢模板自下而上进行施工。
2 工程特点(1)V形纵剖面,下坡施工,施工排水困难海底隧道洞口高,中间低,纵剖面呈V形,下坡施工,水(围岩渗水和施工用水)不能自流排出。
施工中必须制订完善的排水方案,采用足够的排水设备不间断地进行排水,施工供电也必须安全、可靠、不间断。
(2)地质条件复杂、水量大、水压高、施工难度大隧道经过陆域、浅滩带及海域3种地貌。
在陆域和浅滩地带基岩全~强风化带厚度较大,在海域隧底穿越F1、F2、F3强风化基岩深槽和F4风化囊及砂层,此类全~强风化岩体强度低、自稳能力差。
另外隧道轴线上海水最深27 m,而且受岩石风化节理、裂隙、风化槽的影响,分段最大涌水量为6.2 m3/d,在0.7 MPa高水头压力下,开挖扰动后,极易发生涌水和坍方,给隧道正常施工造成很大的安全隐患。
(3)断面大,工法多,工期紧主隧道按3车道设计,最大开挖断面约170 m2,施工中根据隧道区域地质条件主要采用CRD法(图4)、双侧壁导坑法、上下台阶法。
V级软岩达1 435 m,占2 810 m主隧道的51%,要求在36个月内完成,工期非常紧张。
CRD法工序流程图4 隧道CRD法施工(4)隧道结构防腐、抗渗要求高本工程使用年限按100年设计,陆域隧道二衬为C30防腐混凝土,抗渗等级为P8,海域隧道二衬为C45高性能防腐混凝土,抗渗等级为P12,同时采用具有抗海水侵蚀的喷射混凝土,对锚杆也进行防腐处理,并选择ECB防水板材,确保隧道设计使用年限的要求。
(5)施工风险大海水是海底隧道施工中的最大风险。
海底隧道与一般山岭隧道明显的差异就是水源是无限的海水,由于本工程大部分区域是在水下,地质条件具有较强的多变性和不可确定性,稍有不慎,很有可能在施工中发生涌水、突水,造成隧道持续坍塌或严重进水,如措施不当将对施工人员及机械设备造成极大威胁,甚至导致工程报废,造成无可挽回的损失。
(6)施工干扰大隧道进、出口共4个标6个洞口,其中每端2个标3个洞口,洞口场地共用,施工中相互间干扰较大。
(7)环保、水保、文明施工要求高厦门岛为国内著名的海滨旅游城市,风景优美,地域特色明显,翔安隧道设计施工理念新颖,隧道建设的社会意义重大,环保、水保、文明施工要求高。
3 工程重点及技术措施厦门海底隧道施工过程中,隧道经过陆域、浅滩带及海域3种地貌。
其中陆域、浅滩带覆盖层浅,地质情况复杂,是海底隧道施工的难点地段,主要是防止大变形和坍塌,而且许多施工工法、施工工序及管理体制、程序的运行都要在该段演练、比较和总结,为后面的工作提供借鉴,海域段是施工的重点,主要是要防止涌水、透水及坍塌等灾难性事故的发生。
(1)超前预测预报厦门东通道(翔安隧道)地质复杂,最关键性的技术问题就是做好施工期的综合超前地质预测预报,信息化指导设计与施工。
通过TSP203、红外探水、地质雷达、超前水平钻孔等各种方法的运用,相互对照、相互补充,相互配合,提高物探成果解译水平,提高地质预报精度。
将此作为勘察地质资料的补充,在基本掌握前方施工地质的情况后,确定合理的施工方案和施工对策,确保工期、安全和质量。
(2)隧道结构防水施工在海底岩层中构筑隧道,系头顶海水作业,最突出的问题是怕“通天”,海水泄漏到隧道中。
因而,施工中做好防涌水、防塌方是隧道能否建成的关键之一。
海底隧道施工时,上受海水威胁,下受地下水的影响,因而水的处理贯穿在施工的全过程。
必须先探水、堵水,而后开挖。
对于水的处理,应以堵为主,以排为辅综合整治,做到不渗不漏,为长期运营创造良好条件,延长结构使用寿命,降低运营费用。
如何保证本工程的防水质量及达到防水效果是海底隧道施工的一个重点工作。
主要采取如下措施。
①遵循“以堵为主”的施工原则,通过超前地质预报系统准确分析前方地质破碎带情况。
②采用超前帷幕注浆、超前小导管和中空锚杆注浆、后注浆等防水措施,将隧道开挖面周围的涌水或渗水封堵于结构以外;重视初期支护背后注浆防水,基本实现初期支护无渗漏。
③重视衬砌背面防水层的施做,实现隧道第二道防线的防水功能。
④加强结构的自防水能力,封闭少量渗水在初期支护和二衬结构的流动。
确保二衬施工质量是防水成功的关键。
⑤采取分区防水形式,充分提高防水板的防水能力,使渗漏水处理针对性更强、更明确。
(3)耐久性混凝土施工海底隧道对混凝土结构耐久性提出更高的要求。
海底隧道大部分处于水域以下,地下水水质与海水十分接近,均属于Cl-Na·Mg型,为了防止钢筋和混凝土被腐蚀,采取如下措施。
①严格按照业主给出的高性能混凝土配合比进行施工,并通过混凝土现场配合比试验进行验证并不断改进。
②在隧道结构混凝土(包括喷射混凝土和二衬混凝土)施工过程中,采用先进的施工工艺和检测手段,进行严格的过程控制,确保混凝土结构的耐久性。
③根据工程施工条件进行温控设计,防止温度裂缝出现。
(4)隧道监控量测海底隧道工程对施工安全性的要求远高于陆地隧道工程。
施工中必须进行监控量测与信息化施工,它是保证隧道安全的有效手段。
为了掌握围岩在开挖过程中的动态和支护结构的稳定状态,采取措施如下。
①在施工的全过程实施全面、系统的监测工作,并将其作为一道重要工序纳入日常隧道施工中,留足时间、配齐人员。
②根据隧道围岩条件、支护类型和参数、施工方法编制量测计划,按照设计要求的监测频率和方法进行监测,通过对量测数据的分析和判断,对围岩-支护体系的稳定状态进行预测,判断隧道和围岩是否稳定和安全,从而指导施工,反馈设计,据此确定相应的施工措施,以确保围岩及结构稳定。
(5)隧道施工安全风险管理海底隧道由于其施工条件的复杂性,决定着施工必须以安全为前提。
施工中遵循“预案在先,规避风险”的原则。
海底隧道施工中的最大威胁是掘进中的突水及坍塌,一旦出现突水事故,将对人员、设备及工程造成极大的损失。
因此,除采用各种有效的工程措施保证施工安全和结构安全外,还应对可能出现的意外提前准备并制定应急措施,将损失减小到最小。
主要应急措施包括报警装置、防水闸门、排水设备和逃生路线规划等。
同时配置洞内安全监控体系,通过高度自动化的连续、跟踪、系统监测,以及时发现安全隐患,制订应急对策并快速组织实施,以确保施工安全。
4 工程难点及技术措施(1)隧道陆域洞口段施工陆地部分为剥蚀残丘地貌,覆盖层岩土稳定性很差,在洞门施工中各标段不同程度出现仰坡、边坡开裂、滑塌等现象,而且进洞后隧道变形很大。
施工中采用以下施工措施。
①采用锚索、长锚杆加固及长管棚的方式进洞。
②施工采用CRD施工方法,使初期支护及时封闭成环。
③大变形段采用小导管进行径向注浆,加固周围岩土。
(2)隧道穿越浅滩全风化层段施工浅滩段处于全风化地段,岩体强度低,围岩自稳能力差,同时又处于地下水位以下,在浅滩区施工,其不良地质问题之一就是渗水,如果施工措施不当,可能发生围岩过度松弛变形,可能导致隧道淹没和坍塌。
施工中采取措施如下。
①按照“先探水,再注浆,后开挖”的施工程序,遵循“管超前、严注浆、短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测”的施工原则。
②采用超前小管棚支护,双侧壁导坑法开挖,减弱地震动控制爆破,锚、喷、网、钢拱架联合支护。