水底隧道穿越風(fēng)化槽技術(shù)及施工效應(yīng)研究

廈門東通道(翔安隧道)是我國第一座海底隧道,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。

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

丹麥大海峽水底隧道的盾構(gòu)法施工

針對(duì)廈門翔安隧道海域段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、超前長管棚進(jìn)行預(yù)支護(hù),以及采用三臺(tái)階法進(jìn)行開挖的施工技術(shù)。經(jīng)過綜合超前地質(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。

在國內(nèi)尚無此類似工程經(jīng)驗(yàn)可借鑒的情況下,通過長達(dá)9個(gè)月的探索研究與實(shí)踐,采取超前地質(zhì)預(yù)測預(yù)報(bào)技術(shù)、洞室監(jiān)控量測技術(shù),開挖前運(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、開挖方法選擇與確定、監(jiān)控量測、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)廈門翔安海底隧道過風(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、超前管棚及全斷面帷幕注漿等施工輔助措施,從而保證了過風(fēng)化深槽施工的順利進(jìn)行。

廈門翔安海底隧道右線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 廈門翔安海底隧道風(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)表或撰寫過的研究成果，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)位或證書而使用過的材料。 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

本文通過對(duì)長沙地鐵1號(hào)線瀏陽河水底隧道穿越場地水文地質(zhì)條件進(jìn)行分析,并預(yù)測出場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,全長為3085米,位于山嶺重丘區(qū),屬長大鐵路隧道,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)車正常運(yùn)營,具有較好的借鑒意義。

根據(jù)國際隧道協(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)階法施工開挖寬度大,隧道極易塌方,改為crd法施工縮小了開挖寬度,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,隧道無自穩(wěn)性,且開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)需提前隧道開挖掌子面40m或提前掌子面開挖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)場實(shí)踐證明,本文形成的研究成果可為淺埋富水長大隧道的反坡排水施工提供一定的借鑒作用。