青島膠州灣海底隧道總體設(shè)計(jì)與施工

近日,記者在青島膠州灣海底隧道施工現(xiàn)場采訪了解到,這一中國目前最長的海底隧道工程施工進(jìn)展順利。據(jù)中國中鐵隧道集團(tuán)有限公司青島膠州灣海底隧道施工四合同段項(xiàng)目經(jīng)理、黨工委書記張海新介紹,由中鐵隧道集團(tuán)承建的青島膠州灣海底隧道設(shè)計(jì)為雙向六車道,

超前地質(zhì)預(yù)報(bào)是一項(xiàng)較新興的專業(yè),目前普遍存在經(jīng)驗(yàn)不足、準(zhǔn)確率不高、設(shè)備國產(chǎn)化程度不高等難題。為規(guī)避海底隧道施工的高風(fēng)險,本工程采用綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù),成功地解決了這一難題。介紹了綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù),可為相類似工程提供參考。

海底隧道工程施工具有其特殊性,施工風(fēng)險較高?，F(xiàn)針對青島膠州灣海底隧道的施工特點(diǎn),分析工程施工中潛在的風(fēng)險因素,并提出相應(yīng)的風(fēng)險控制措施及其實(shí)施組織機(jī)構(gòu)。

青島膠州灣海底隧道涌水?dāng)鄬尤珨嗝驷∧蛔{技術(shù)研究

海底隧道工程施工具有其特殊性,施工風(fēng)險較高?，F(xiàn)針對青島膠州灣海底隧道的施工特點(diǎn),分析工程施工中潛在的風(fēng)險因素,并提出相應(yīng)的風(fēng)險控制措施及其實(shí)施組織機(jī)構(gòu)。

青島膠州灣隧道工程全長7800m,下穿海域3950m。有兩條主隧道和一條服務(wù)隧道,在青島端距離洞口2000m處設(shè)有進(jìn)出海底隧道的匝道。主隧道海域段線間距約55m,斷面為橢圓形斷面,隧道斷面寬16m,高12m,隧道洞身主要位于微風(fēng)化花崗巖、輝綠巖、安山巖中,縱斷面采用\"v\"字坡,最大海水深42m,隧道最小埋深不小于30m。對鉆爆法修建青島膠州灣海底隧道的關(guān)鍵技術(shù)和大型施工機(jī)械配套進(jìn)行了探討。

本文以膠州灣海底隧道為例,研究了超前地質(zhì)預(yù)報(bào)中經(jīng)常采用的預(yù)報(bào)手段,并概括了國內(nèi)的綜合超前預(yù)報(bào)研究現(xiàn)狀,提出了綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的概念,指出了其優(yōu)缺點(diǎn)和適用性。針對三線海底隧道,提出了具體的綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)流程。運(yùn)用本文所提出的三線海底隧道綜合超前預(yù)報(bào)方法對膠州灣海底隧道的服務(wù)隧道和左線主隧道進(jìn)行了多次綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào),預(yù)報(bào)效果良好,工程進(jìn)展順利,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

通過三臂液壓鑿巖臺車在青島膠州灣海底隧道施工中的應(yīng)用研究,充分地發(fā)揮三臂液壓鑿巖臺車作業(yè)范圍大、靈活性強(qiáng)、空氣粉塵污染小、安全文明、液壓沖擊鉆高效的技術(shù)優(yōu)勢,不僅在ⅱ,ⅲ級圍巖施工中體現(xiàn)了其無可比擬的優(yōu)越性,而且在ⅳ,ⅴ級及破碎弱風(fēng)化圍巖施工中,也顯示了其較強(qiáng)的適應(yīng)性,實(shí)現(xiàn)了快速、優(yōu)質(zhì)、安全、高效施工。

以青島膠州灣海底隧道中的不對稱雙連拱隧道為工程背景,選取主隧道與匝道交叉口段的典型斷面建立數(shù)值計(jì)算模型,針對不同的施工開挖順序和掘進(jìn)進(jìn)尺制訂了4種施工方案,并采用有限差分軟件flac3d進(jìn)行動態(tài)施工的三維數(shù)值模擬,計(jì)算分析并比較各方案的地表沉降、拱頂沉降和支護(hù)結(jié)構(gòu)位移以及圍巖應(yīng)力和支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力的分布情況,明確不對稱雙連拱隧道施工中結(jié)構(gòu)變形及應(yīng)力的最不利位置。分析結(jié)果表明,先施工中導(dǎo)洞再施工匝道斷面右導(dǎo)洞并采用小進(jìn)尺的施工方案更有利于控制圍巖的穩(wěn)定性,并據(jù)此提出了合理的施工方案建議。

海底隧道對我國來說是一個比較新的工程領(lǐng)域,對應(yīng)的施工技術(shù)比較缺乏,特別是海域段安全快速通過斷層破碎帶的施工技術(shù)基本為空白,可借鑒的施工經(jīng)驗(yàn)比較少。青島膠州灣海底隧道建設(shè)者在吸取國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上依靠自主力量,突破了一個又一個技術(shù)難題,特別是在海域段過斷層破碎帶的施工難題上積極探索和實(shí)踐,并已取得成功,積累了較為實(shí)用的綜合施工經(jīng)驗(yàn),可為同類工程施工提供借鑒。

三臂鑿巖臺車施工技術(shù)在青島膠州灣海底隧道中的應(yīng)用研究 (2)

三臂鑿巖臺車施工技術(shù)在青島膠州灣海底隧道中的應(yīng)用研究

本刊訊青島膠州灣海底隧道全長7800米，其中陸域段3850米，海域段3950米，隧道長度目前在我國海底隧道排名第一，世界排名第三，是我國在建的第二條海底隧道。其土建工程于2007年9月正式開工，攻克地質(zhì)條件復(fù)雜等多項(xiàng)技術(shù)難關(guān)，于2009年12月順利實(shí)現(xiàn)全線貫通。

為保證青島膠州灣海底隧道的通風(fēng)順暢,需要安裝射流風(fēng)機(jī)進(jìn)行強(qiáng)制通風(fēng)。射流風(fēng)機(jī)焊接在風(fēng)機(jī)架上,因此要檢測風(fēng)機(jī)架的抗拉承載力,本文介紹了一種檢測風(fēng)機(jī)架抗拉強(qiáng)度的工程實(shí)用方法。通過油泵對穿心千斤頂加壓,穿心千斤頂一側(cè)頂在隧道頂部,另一側(cè)通過槽鋼壓梁對風(fēng)機(jī)架施加壓力,這樣風(fēng)機(jī)架就承受同樣大小的拉力,從而用這種方法可以檢測風(fēng)機(jī)架的抗拉強(qiáng)度。

介紹了一種檢測隧道射流風(fēng)機(jī)預(yù)埋鋼板抗拉強(qiáng)度的工程實(shí)用方法:為方便與檢測設(shè)備連接,每塊鋼板中心處預(yù)先焊接一個螺栓,由另一個螺栓與焊接螺栓連接,螺栓穿過穿心千斤頂并用螺帽固定。設(shè)備安裝好后,通過對穿心千斤頂加壓,穿心千斤頂通過其下部的螺帽對螺栓產(chǎn)生拉力,預(yù)埋鋼板也承受同樣的拉力,從而可以檢測預(yù)埋鋼板抗拉的強(qiáng)度。

青島膠州灣海底隧道陸域段鉆爆施工期間,為確保距隧道拱頂約12m的地表建筑物安全及隧道大斷面掘進(jìn),通過采用下導(dǎo)超前、后續(xù)大斷面擴(kuò)挖施工方法,運(yùn)用液壓鑿巖臺車進(jìn)行大中空孔直眼掏槽及合理化的鉆爆設(shè)計(jì)等技術(shù),將地表建筑物最大垂直震速控制在國標(biāo)允許范圍之內(nèi);通過采用孔外中段別雷管接力起爆,實(shí)現(xiàn)了大斷面(超前下導(dǎo)、后續(xù)擴(kuò)挖面)一次性點(diǎn)火起爆,解決了大斷面一次性爆破雷管段別不足的難題;通過爆破震動測試及數(shù)據(jù)回歸分析,得到了震動波在地層中的傳播規(guī)律,并通過該規(guī)律進(jìn)行藥量真正校核。

青島市膠州灣海底隧道WSS工法隧道注漿加固設(shè)計(jì)方案 (2)

國外已成功修建多條海底隧道,發(fā)展了很多成熟的施工技術(shù),其中注漿技術(shù)也得到了廣泛應(yīng)用,但是在特殊復(fù)雜地質(zhì)條件下修建隧道則面臨諸多困難。國內(nèi)鉆爆法修建山嶺隧道施工技術(shù)成熟,采用注漿法處理復(fù)雜地質(zhì)條件方面,隧道工程界已經(jīng)積累了不少的經(jīng)驗(yàn)。但國內(nèi)采用鉆爆法修建海底隧道的例子相對較少,高水壓海水環(huán)境下注漿技術(shù)的研究及相關(guān)施工經(jīng)驗(yàn)相對匱乏。膠州灣隧道,處于高壓海水環(huán)境下,且穿越數(shù)條斷層破碎帶,地質(zhì)條件復(fù)雜,在施工過程中極易發(fā)生坍塌、突水突泥等事故,給安全施工帶來很大的困難,甚至影響到施工人員的生命安全。因此,結(jié)合膠州灣隧道工程,對海域段注漿施工風(fēng)險進(jìn)行分析,并提出風(fēng)險應(yīng)對措施,可為以后類似工程提供借鑒和參考。

以膠州灣海底隧道右線與匝道交匯洞段為背景,采用工程類比和數(shù)值模擬分析,對小凈距隧道的施工順序,超大斷面隧道的開挖方法及支護(hù)參數(shù)進(jìn)行了研究,結(jié)果表明:小凈距隧道采用匝道先行,襯砌跟進(jìn),主隧采用cd法開挖可最大限度控制圍巖塑性區(qū);大斷面洞段在進(jìn)行超前注漿加固后,加強(qiáng)支護(hù)可實(shí)現(xiàn)臺階分部開挖。

施工成本是在建設(shè)工程項(xiàng)目的施工過程中所發(fā)生的全部生產(chǎn)費(fèi)用的總和。施工階段是控制建設(shè)工程項(xiàng)目成本發(fā)生地主要階段,它通過確定成本目標(biāo)并按計(jì)劃成本進(jìn)行施工資源配置,對施工現(xiàn)場發(fā)生地各種成本費(fèi)用進(jìn)行有效控制。

運(yùn)用基于概率積分法的沉陷預(yù)計(jì)軟件對隧道開挖區(qū)的地表移動與變形進(jìn)行了詳細(xì)研究,結(jié)果表明運(yùn)用基于概率積分法的沉陷預(yù)計(jì)軟件計(jì)算隧道開挖區(qū)地表移動與變形的方法是有效可行的,同時得出地表移動與變形沿隧道橫向的一些分布特點(diǎn)及規(guī)律,以期為以后城市隧道工程的設(shè)計(jì)與施工提供指導(dǎo)。

青島膠州灣隧道為大跨度過海隧道,陸上穿越房屋段是施工的關(guān)鍵之一,直接關(guān)系到施工進(jìn)度。為確保施工安全,該隧道穿越房屋段采用減振爆破技術(shù)施工,取得滿意的效果。