水底隧道穿越風(fēng)化槽技術(shù)及施工效應(yīng)研究

廈門(mén)東通道(翔安隧道)是我國(guó)第一座海底隧道,確保海水不進(jìn)入隧道是工程施工的重點(diǎn),也是難點(diǎn),特別是安全穿越海底風(fēng)化深槽,是此隧道成敗的關(guān)鍵之一。文章結(jié)合以往施工經(jīng)驗(yàn)和海底隧道的工程地質(zhì)特性,從超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、應(yīng)急預(yù)案、全斷面帷幕注漿、超前支護(hù)、開(kāi)挖工法等方面著重闡述鉆爆法穿越風(fēng)化深槽的施工方案與施工注意事項(xiàng)。

以世界著名的海底隧道鉆爆法(礦山法)施工工程為例,介紹了制約工程進(jìn)度的關(guān)鍵問(wèn)題及其對(duì)策,結(jié)合當(dāng)今隧道施工通風(fēng)成果探討了水底隧道快速施工技術(shù)的應(yīng)用。

上海長(zhǎng)江隧道上海長(zhǎng)江隧橋工程是我國(guó)長(zhǎng)江口沿海一項(xiàng)特大型交通建設(shè)項(xiàng)目。工程南起浦東五號(hào)溝,穿越長(zhǎng)江南港后經(jīng)長(zhǎng)興島,再跨越長(zhǎng)江北港向北止于崇明島東端陳海公路,全長(zhǎng)25.5km,道路設(shè)計(jì)為雙向6車(chē)道。工程以長(zhǎng)興島為界采用南隧道北橋梁的過(guò)江方案。

丹麥大海峽水底隧道的盾構(gòu)法施工

針對(duì)廈門(mén)翔安隧道海域段f3風(fēng)化深槽的地質(zhì)特點(diǎn),文章主要論述了采用周邊帷幕注漿、超前長(zhǎng)管棚進(jìn)行預(yù)支護(hù),以及采用三臺(tái)階法進(jìn)行開(kāi)挖的施工技術(shù)。經(jīng)過(guò)綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào),進(jìn)一步探明了風(fēng)化槽的規(guī)模、風(fēng)化程度、涌水量及對(duì)施工的影響程度。施工過(guò)程中,根據(jù)掌握的地質(zhì)資料,隨時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)施工,這種信息化的工作方法既能保證施工安全,又加快了工程進(jìn)度,并能最大限度的節(jié)約建設(shè)投資。本工程施工中采用先進(jìn)的施工設(shè)備以及現(xiàn)場(chǎng)組織管理工,作為順利穿越f3風(fēng)化深槽起到了很重要的作用。

在國(guó)內(nèi)尚無(wú)此類似工程經(jīng)驗(yàn)可借鑒的情況下,通過(guò)長(zhǎng)達(dá)9個(gè)月的探索研究與實(shí)踐,采取超前地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)、洞室監(jiān)控量測(cè)技術(shù),開(kāi)挖前運(yùn)用全斷面深孔超前預(yù)注漿技術(shù)、超前管棚技術(shù)等各種輔助施工技術(shù),施工中嚴(yán)格按照新奧法進(jìn)行開(kāi)挖支護(hù),最終安全順利穿越了90m寬的風(fēng)險(xiǎn)至極的f1海底風(fēng)化深槽。通過(guò)對(duì)f1風(fēng)化深槽一套完整的施工技術(shù)介紹,以期對(duì)今后的海底隧道風(fēng)化槽、斷層帶等以及類似地質(zhì)的工程給予一定的參考。

從盾構(gòu)開(kāi)挖面平衡狀態(tài)及隧道水底抗浮平衡條件著手,推導(dǎo)了土壓平衡盾構(gòu)開(kāi)挖工作面水土壓力與密封艙內(nèi)壓力動(dòng)態(tài)平衡公式,得到了盾構(gòu)穿越水底淺覆土保持土體及隧道穩(wěn)定所需的最小覆土厚度。結(jié)合南京地鐵南北線一期工程,提出超淺覆土情況下水底隧道盾構(gòu)施工應(yīng)采取的工程對(duì)策。并介紹了南京地鐵試驗(yàn)段工程采取的措施及取得的效果。相關(guān)結(jié)論可供水底隧道、地鐵區(qū)間隧道淺覆土進(jìn)出洞盾構(gòu)施工參考。

結(jié)合施工實(shí)踐,開(kāi)展海底隧道風(fēng)化深槽施工技術(shù)的系統(tǒng)研究,從風(fēng)化深槽采用超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的進(jìn)一步探明、注漿堵水、堵水效果檢查、超前預(yù)支護(hù)方案確定、開(kāi)挖方法選擇與確定、監(jiān)控量測(cè)、突水涌泥應(yīng)急對(duì)策等施工技術(shù)進(jìn)行了認(rèn)真研究,總結(jié)了方案和方法,供類似工程參考。

采用鉆爆法修建海底隧道必須采取有效措施預(yù)防塌方、涌水、突泥等地質(zhì)災(zāi)害,海底隧道鉆爆法施工時(shí)如何安全穿越斷層破碎帶是工程設(shè)計(jì)與施工的技術(shù)難點(diǎn)。結(jié)合廈門(mén)跨海峽隧道圍巖的特點(diǎn),研究鉆爆法穿越斷層破碎帶的注漿加固、防排水技術(shù),提出不同圍巖條件下的隧道防排水和注漿設(shè)計(jì)方案。并根據(jù)實(shí)驗(yàn)室三軸試驗(yàn)結(jié)果得到強(qiáng)風(fēng)化花崗巖滲透系數(shù)以及反演的圍巖力學(xué)參數(shù),分析風(fēng)化槽隧道襯砌的外水壓力分布特點(diǎn)和量值。研究成果為襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及國(guó)內(nèi)同類型隧道的襯砌防排水和襯砌支護(hù)技術(shù)設(shè)計(jì)提供可靠指導(dǎo)。

據(jù)廈門(mén)商報(bào)訊翔安隧道五通端在2008年春節(jié)前成功穿越第一條風(fēng)化槽后，近日又進(jìn)入第二條風(fēng)化槽的施工。據(jù)了解，這條風(fēng)化槽處在整個(gè)隧道的海底最深處（海平面下約70米），是工程施工的一個(gè)“攔路虎”。

根據(jù)廈門(mén)翔安海底隧道過(guò)風(fēng)化深槽施工的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),介紹了在可能發(fā)生災(zāi)害性的突泥、突水、塌方和誘發(fā)地面塌陷而導(dǎo)致海水下灌等地質(zhì)災(zāi)害的情況下,如何采取超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、設(shè)置防水閘門(mén)、超前管棚及全斷面帷幕注漿等施工輔助措施,從而保證了過(guò)風(fēng)化深槽施工的順利進(jìn)行。

廈門(mén)翔安海底隧道右線a2標(biāo)需要穿越f1風(fēng)化槽段,制定切實(shí)可行的穿越f1風(fēng)化槽段施工方案顯得尤其關(guān)鍵。針對(duì)該工程施工難度大、工期緊、施工風(fēng)險(xiǎn)大和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)高等特點(diǎn),并結(jié)合廈門(mén)海底隧道的工程地質(zhì)特點(diǎn),制定了穿越f1風(fēng)化槽段的總體施工技術(shù)建議方案,分別從超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、風(fēng)化槽段的開(kāi)挖及支護(hù)方案、帷幕注漿、施工排水系統(tǒng)、隧道襯砌施工、突發(fā)事件應(yīng)急處理預(yù)案等方面闡述了鉆爆法穿越f1風(fēng)化槽的施工方案與施工注意事項(xiàng),為工程合理方案的選取奠定基礎(chǔ)。

f1風(fēng)化深槽是廈門(mén)翔安海底隧道施工中遇到的第一個(gè)海底風(fēng)化槽．其圍巖為全風(fēng)化花崗巖，十分破碎，滲透性強(qiáng)，水壓高，自穩(wěn)性差，施工風(fēng)險(xiǎn)極大．是整個(gè)工程最大的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)與難點(diǎn)。本文對(duì)f1風(fēng)化槽施工關(guān)鍵技術(shù)和有關(guān)參數(shù)進(jìn)行了分析總結(jié)。實(shí)踐證明，采用“水平鉆孔地質(zhì)預(yù)報(bào)＋全斷面帷幕注漿堵水＋大管棚超前加固＋crd開(kāi)挖”的施工方案穿越f1風(fēng)化槽是可行的，可以成功化解涌水和坍塌等施工風(fēng)險(xiǎn)。為后續(xù)風(fēng)化槽施工奠定良好的基礎(chǔ)。也為此類地層下海底隧道施工提供了重要的參考。

密級(jí)：公開(kāi) 廈門(mén)翔安海底隧道風(fēng)化深槽施工 技術(shù)研究 constructiontechnologyresearchon thedeepweatheredtroughofxiamen xiang'ansubseatunnel 培養(yǎng)單位：土木工程分院 專業(yè)領(lǐng)域：建筑與土木工程 學(xué)生姓名：孫振川 校內(nèi)導(dǎo)師：朱永全教授 校外導(dǎo)師：萬(wàn)姜林教授級(jí)高工 二○○八年九月 (石家莊鐵道學(xué)院工程碩士專業(yè)學(xué)位論文) 獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作 及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方 外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為 獲得石家莊鐵道學(xué)院或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材料。 與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明 確

本文通過(guò)對(duì)長(zhǎng)沙地鐵1號(hào)線瀏陽(yáng)河水底隧道穿越場(chǎng)地水文地質(zhì)條件進(jìn)行分析,并預(yù)測(cè)出場(chǎng)地水底隧道的涌水量,對(duì)地鐵跨河水底隧道安全施工提供相關(guān)依據(jù)。

牡丹江至綏芬河擴(kuò)能改造鐵路工程二標(biāo)施工范圍內(nèi)的東勝隧道,全長(zhǎng)為3085米,位于山嶺重丘區(qū),屬長(zhǎng)大鐵路隧道,該隧道地質(zhì)復(fù)雜,經(jīng)常有段落風(fēng)化夾層,施工中很難控制,會(huì)出現(xiàn)部分段落塌方,本文以東勝隧道花崗巖風(fēng)化深槽段12m長(zhǎng)塌方處理為例,介紹了大管棚法處理大塌方的方法,大管棚法在處理花崗巖風(fēng)化深槽中隧道塌方是行之有效的。

本文根據(jù)甬江水底隧道施工實(shí)例,對(duì)在狹窄航道的河道上進(jìn)行沉埋法施工所產(chǎn)生的航道影響及對(duì)策進(jìn)行分析和探討。

對(duì)某鐵路水底隧道廢水泵房自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)和施工進(jìn)行了總結(jié),首先介紹了廢水泵房監(jiān)控的設(shè)計(jì)需求,重點(diǎn)描述了自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)和主要功能,詳細(xì)介紹了系統(tǒng)設(shè)計(jì)所采取的幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),并指出該系統(tǒng)經(jīng)實(shí)際運(yùn)行證明功能完善、穩(wěn)定可靠,保證了隧道安全和動(dòng)車(chē)正常運(yùn)營(yíng),具有較好的借鑒意義。

根據(jù)國(guó)際隧道協(xié)會(huì)(ita)的最新統(tǒng)計(jì),目前全世界采用管段沉放法施工的隧道共計(jì)有108座,此外,使用管段沉放法修建的其它用途水底通道計(jì)為41座。108座水底公路、鐵路隧道它們所在國(guó)家如下表所示:

本文根據(jù)甬江水底隧道施工實(shí)例,對(duì)在狹窄航道的河道上進(jìn)行沉埋法施工所產(chǎn)生的航道影響及對(duì)策進(jìn)行分析和探討。

(南)靖(龍)海高速湖山隧道進(jìn)口淺埋段為富水全風(fēng)化花崗巖,開(kāi)挖變形大。本文對(duì)控制圍巖變形的方法進(jìn)行了研究。研究得出:富水全風(fēng)化花崗巖自身強(qiáng)度低,采用降排水措施可有效降低圍巖的含水率,提高全風(fēng)化花崗巖強(qiáng)度;采用臺(tái)階法施工開(kāi)挖寬度大,隧道極易塌方,改為crd法施工縮小了開(kāi)挖寬度,鋼拱架很快能封閉成環(huán),可有效控制隧道拱頂下沉,減少圍巖變形。湖山隧道進(jìn)口富水淺埋段采用降排水和crd法施工后每月平均開(kāi)挖26m,未發(fā)生塌方現(xiàn)象,隧道施工順利。

某高鐵隧道段處于富水淺埋全風(fēng)化花崗巖地層,全風(fēng)化花崗巖遇水迅速崩解,隧道無(wú)自穩(wěn)性,且開(kāi)挖極易造成塌方冒頂,施工風(fēng)險(xiǎn)極高,基于以上工程背景,論文開(kāi)展了富水淺埋全風(fēng)化花崗巖地層隧道施工降排水技術(shù)研究。通過(guò)研究得到:淺埋富水全風(fēng)化花崗巖隧道采用地表截排水、井點(diǎn)降水、洞內(nèi)掌子面引排水技術(shù)可有效降低地下水位,降低地層含水率,實(shí)現(xiàn)掌子面穩(wěn)定并方便施工；井點(diǎn)降水作業(yè)需提前隧道開(kāi)挖掌子面40m或提前掌子面開(kāi)挖20d實(shí)施,隧道仰拱施工完成后停止；淺埋隧道可采用在隧道初期支護(hù)頂部預(yù)埋波紋管方法,將隧道內(nèi)積水直接抽排至洞頂排水系統(tǒng),從而減少洞內(nèi)反坡排水設(shè)備投入,節(jié)省電力?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐證明,本文形成的研究成果可為淺埋富水長(zhǎng)大隧道的反坡排水施工提供一定的借鑒作用。