厦门翔安海底隧道防排水技术初步应用经验

厦门翔安隧道陆域段多为回填土、砂土和强风化岩土地段,地下水发育,渗水量大。其浅滩段富水砂层和海域段4个风化深槽均直接与海水连通。翔安隧道地下水和海水总水头为50～70m,拱顶最大静水压力为0.65MPa,防水问题十分突出。综合考虑地质条件、水头高度、涌水量、地下水对结构的腐蚀情况以及结构形式等因素,翔安隧道采用复合式衬砌,按"以堵为主,限量排放,多道防水,刚柔结合"的永久防排水原则,设计采用"全封闭"与局部"限量排导"相结合的防排水方案,主隧道在全、强风化、断层破碎带等渗水量较大的地段采用全封闭方案;在I,II级围岩等渗水量小的地段采用限量排导方案,允许少量渗水限量排放。服务隧道为近似圆形的小断面,全部采用全封闭衬砌方案。通过注浆堵水,加强结构的自防水功能,严格控制防水施工质量等措施构建防水体系,现场施工初步实践经验表明,翔安隧道防排水系统的设计和施工效果比较好,可供类似工程参考。     

厦门海底隧道防排水系统及工程应用

防排水施工是海底隧道工程建设的重要内容,为施工单位重视和关注。结合厦门海底隧道防排水施工具体情况,介绍相应的防排水施工技术措施,提出相应的质量控制对策。     

海底隧道结构健康监测设计研究

 由于海底隧道工程环境的特殊性与复杂性，因此为保证海底隧道运营安全，必须对海底隧道进行长期的结构健康监测，以此了解隧道结构在复杂环境中的受力变化状况，从而及时了解隧道结构损伤位置及损伤程度，进而对结构安全状况做出评估并加以有效处理。在对隧道结构健康监测现状进行总结后，针对海底隧道工程特点，结合在建的厦门翔安海底隧道工程，通过必要的数值模拟计算，首先确定出该隧道的监测内容及重点监测部位，随后结合工程实际情况确定监测断面位置、监测项目及监测仪器的选择、监测点布置等内容。同时，研究结果表明：(1) 不良地质段隧道结构安全监测，除对该位置隧道结构进行重点监测外，还应当在邻近较好地质条件处设立辅助监测断面，便于分析不良地质条件对隧道结构的影响作用；(2) 海底隧道结构的渗漏情况可通过监测其重点部位，如拱部的衬砌开裂情况，并配合相应位置的衬砌结构水压变化情况而间接获得。研究结果将对我国在建或拟建的海底隧道结构健康监测起到一定的指导作用。     

厦门翔安海底隧道富水砂层注浆试验

 针对我国第一条海底隧道——厦门翔安海底隧道富水砂层段进行注浆试验，采用钻孔取芯和压水的方法对注浆效果进行检验，摸索该条件下的一些注浆规律，提出注浆量、注浆压力、注浆速度、扩散半径等注浆参数。通过试验研究海水对浆液强度的影响。研究结果表明，海水延长初凝时间、减缓浆液强度上升的速度、稀释浆液并加剧不均匀扩散。结合翔安海底隧道施工注浆的经验可以得出，以上几个问题是在海水注浆中值得深入研究的，其研究结果可为厦门海底隧道注浆的设计、施工提供指导，并可为相关工程提供重要的参考。     

厦门翔安海底隧道防排水设计与施工介绍

介绍了我国大陆第一座大断面海底隧道厦门翔安隧道的防排水设计概况.重点对工程所采用的"以堵为主"、"PVC 分区防水"、"配置注浆管的背贴式防水带和中埋式止水带"、"特殊地段设置防水闸门"、"全断面帷幕注浆"、"排导衬砌的排水系统"、"永久抽水系统"等技术措施作了阐述.     

厦门翔安海底隧道穿越富水砂层施工技术

 厦门翔安海底隧道是中国大陆修建的第一座海底隧道，全长6 051 m。隧道在海域浅滩段有约610 m穿越富水砂层，是该工程施工的难点之一，也是以往海底隧道施工过程中所未曾遇到过的，没有现成的施工经验可供借鉴。主要研究和介绍厦门翔安海底隧道穿越该段富水砂层的施工关键技术，即在地表采用地下连续墙和疏干减压井对砂层进行分仓隔水、降水，在洞内采用TSS小导管超前预注浆对砂层进行固结处理。研究和施工实践表明，该隧道在穿越海域浅滩富水砂层段施工过程中，采用洞外和洞内相结合的施工技术是可行的，操作简便、效果明显，对同类地质条件下的地下工程施工具有一定的借鉴意义。     

厦门海底隧道强风化花岗岩力学特性研究

 厦门海底隧道海域隧道地段存在多处风化深槽,岩体主要为全、强风化花岗岩。由于该类岩石强度低,压缩性高,自稳和自承能力差,在隧道衬砌结构的设计和施工工艺的选择方面会遇到一系列特殊的问题。主要通过对天然和重塑强风化花岗岩岩样进行一系列的室内试验,在掌握其基本物理力学特性的基础上,重点对其流固耦合作用下的力学特性进行研究,并建立该类强风化花岗岩的力学模型,通过反演分析对力学模型进行验证。研究成果对风化花岗岩类工程的力学参数取值有重要借鉴意义,对该类岩体中隧道的设计施工具有指导作用。     

高速公路隧道防排水

以某高速公路隧道为研究对象,对隧道防排水设计原则作了总结,同时对隧道防排水施工中排水管施工、防水板铺设,止水带施工等进行了论述,从而确保隧道施工质量,保证公路隧道的正常通行。     

浅议隧道防排水施工工艺

为了有效减少渗漏水对隧道的危害,提高隧道施工质量,本文从施工角度认真分析隧道防排水工程施工中的设计和施工工艺,对类似工程具有一定的借鉴意义。     

跨海峡隧道风化槽围岩衬砌防排水技术研究

 采用钻爆法修建海底隧道必须采取有效措施预防塌方、涌水、突泥等地质灾害,海底隧道钻爆法施工时如何安全穿越断层破碎带是工程设计与施工的技术难点。结合厦门跨海峡隧道围岩的特点,研究钻爆法穿越断层破碎带的注浆加固、防排水技术,提出不同围岩条件下的隧道防排水和注浆设计方案。并根据实验室三轴试验结果得到强风化花岗岩渗透系数以及反演的围岩力学参数,分析风化槽隧道衬砌的外水压力分布特点和量值。研究成果为衬砌结构设计以及国内同类型隧道的衬砌防排水和衬砌支护技术设计提供可靠指导。     

挪威海底隧道经验在厦门海底隧道建设中的应用

挪威在世界上拥有最多的海底隧道,最近30a共修建了40条海底隧道,总长达240km。尽管大部分隧道位于较好的地层条件,但也遇到与断层相关的复杂地质条件。挪威海底隧道规划与施工中的一个主要特点是封闭可能的渗水,多年的实践发展出一套系统的探测和封闭渗水的方法,挪威所有的海底隧道都应用了这一方法。据此,介绍该方法,同时介绍处理更为复杂地质情况的隧道建设经验,包括防止隧道的进一步坍塌以及所采取的冻结地层方法,进而还讨论有关把挪威海底隧道经验应用到厦门海底隧道规划与建设中的问题。厦门海底隧道某些段所处地质条件较差,极具挑战性。挪威顾问集团专家协助并正参与把挪威经验应用到厦门海底隧道的建设中去。     

厦门海底隧道地层变形监测与机制分析

厦门海底隧道施工过程中,工程技术人员将临着陆域段地层大变形、砂层施工控制、全风化花岗岩地层变形机制以及如何穿越结构交界面和全(强)风化深槽(囊)等诸多难题,这些都迫切需要深入研究海底隧道上覆地层的变形规律以及地层变形发展的机制和控制技术。通过陆域段地层变形实测以及对隧道施工过程进行三维流固耦合数值模拟分析,较好地反应了地层变形的分布、发展规律,地下水的运行、作用机制,以及地层大变形发生的力学原因。同时,也较好地描述了海底隧道中围岩-衬砌结构-超前支护-注浆加固-地下水,这一结构体系在地层变形中的相互影响和相互作用。研究结果可为海底隧道陆域段顺利施工提供了技术参考和安全保障,也为即将通过海域软弱风化深槽作研究准备。研究结果表明,考虑流固耦合作用的数值模拟结果与现场监测、观测结果具有良好的一致性,进一步说明围岩、地下水以及相应的施工控制是海底隧道的三大核心技术要素。     

厦门海底隧道综合超前地质预报实践

鉴于当前仍未建立起系统的隧道超前地质预报理论的实际,基于地质力学理论,在总结以往研究成果的基础上,较深入地构建了隧道超前地质预报的概念和广义、狭义超前地质预报实施的技术方案,提出了宏观预报、长期预报、短期预报和灾害临近警报的整套超前预报技术手段,并通过厦门海底隧道的预报实践验证,证明了提出的相关理论和技术方法的正确性与可行性,其技术方法对隧道施工生产具有一定的指导意义。     

厦门海底隧道地表沉降控制效果分析及其预测

厦门市翔安隧道是我国首条海底隧道,其五通端右线隧道在采用CRD法施工过程中出现了较大的地表沉降变形,故欲更改采用双侧壁导坑法进行该段的施工开挖。结合现场实际施工和监测情况,就目前开挖段采用CRD法施工引发大面积地表沉降的问题给出了合理地剖析,寻求其可能发生的机制。同时,对目前更改后的双侧壁导坑法在地表沉降的控制效果方面进行了合理有效的分析和预测,得出2种不同施工工法在控制地表沉降及地表变形规律方面的差异,为现场实际施工提供借鉴,希望对以后相关工程具有一定的理论参考价值。     

海底隧道衬砌结构设计

 海底隧道围岩水通常具有稳定水位和充足补给,隧道结构受长期的水压力作用,衬砌计算中应首先确定水压力荷载大小,并综合考虑隧道涌水量的大小,由此对衬砌断面的拟定、衬砌类型的选择、衬砌结构安全性进行评价计算。正在建设的厦门翔安海底隧道衬砌结构设计时,通过不同防排水方式下衬砌背后水压力特征的模型试验表明,作用于全封闭衬砌上的水压力是不能折减的;根据陆域和海域不同地段预测全隧道涌水量,由于无法满足运营期间的排水,衬砌结构必须采用全封闭形式或限制排放形式;利用ANSYS有限元软件,根据外水压力大小与围岩压力组合下对不同的隧道衬砌断面进行对比分析计算,以得出结构受力最为经济合理的断面形式;并以此断面按荷载结构模式法进行全封闭衬砌结构计算。计算结果及建设的实际情况表明衬砌受力合理。     

海底隧道流固耦合模型试验系统的研制及应用

 围岩与水体的流固耦合作用对海底隧道的稳定性具有重要影响,很有必要开展流固耦合模型试验研究。根据流固耦合模型试验的特点,研制可用于模拟准三维平面应力和平面应变的新型流固耦合模型试验系统。该系统的整体尺寸为3.4 m×3.0 m×0.8 m(宽×高×厚),由钢结构架、钢化玻璃试验箱和水压加载装置组成。其中钢结构架由6榀可独立操作的高强度合金铸钢构件通过高强螺栓连接组合而成;钢化玻璃试验箱结构,既能保证试验要求的密封性,又便于可视化观察施工过程中海底隧道围岩渗流、变形特征。同时,采用研制的新型流固耦合模型试验系统和独立研制的新型流固耦合相似材料依托青岛胶州湾海底隧道开展流固耦合模型试验研究,揭示海底隧道施工过程中洞壁压力和围岩位移场、渗流场等的变化规律。研究方法技术及结果对类似工程研究具有一定的指导和借鉴意义。