中铁隧道:引领国内隧道“穿江越洋”

<正>我国隧道建设正在从陆地向水下与海底延伸,交通变得更加高效快捷,使我国隧道科技进入穿江越洋时代,跻身国际先进行列。—王梦恕院士以中国中铁隧道集团为代表的建筑企业,不断创新隧道掘进技术,穿越大江大河海洋,不断突破水下与海底隧道施工禁区,正引领我国隧道科技进入穿江越洋时代。隧道科技主要分为钻爆法、盾构法和沉管法三种施工工艺。经过改革开放后36年的发展,我国工程科技从最初的跟进学习,到相互学习促进,到当前的     

对台湾海峡隧道建设方案的思考

改革开放30年来,祖国大陆众多越江跨海工程广泛采用了隧道建设方案。在未来宏伟浩大的跨海峡大通道工程中,随着我国水底隧道建设技术的创新发展,认为海底隧道建设方案可作为海峡大通道的主要选择。本文对将来兴建台湾海峡隧道工程的有关技术问题进行分析阐述,主要讨论了我国隧道建设的技术发展、海底隧道方案的主要优点、海底隧道的施工技术等内容。     

青岛海底隧道节后现重大进展

青岛胶州湾海底隧道工程建设又有重大进展，被称为海底隧道工程附属隧道的斜井隧道工程正式施工。记者2月15日从在建的胶州湾海底隧道工程现场了解到，经过施工人员春节期间加班加点工作，目前斜井隧道施工已经全面展开，附属隧道的开凿工作已经进行到第四天，新隧道口的支护建设也已开始，预计5月底就能实现附属隧道和主隧道在入海口处接合，从而成功开辟整个隧道建设的第二大作业面。     

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。     

高风险海底隧道设计阶段安全风险管控研究

近几年,我国的隧道建设逐步进入海底隧道这样一个全新的高风险领域。海底隧道相对普通的山岭隧道而言,在方案设计方面有着更严格的技术要求和更高的安全标准。如何在设计阶段有效控制海底隧道的安全风险,成为隧道建设成功与否的关键。本文通过分析目前已经施工的拱北隧道设计阶段安全风险因素,总结设计阶段安全风险控制的有效方法,希望对与拱北隧道类似的海底隧道或临海隧道工程的设计安全风险控制提供参考。     

世界各国专家学者在厦门研讨水下隧道施工技术

2007年11月7日,在福建省厦门市召开了海底隧道修建技术国际研讨会。此次会议为期3天,这是我国首次举办海底隧道修建技术研讨会。来自世界各国的专家学者,以在建的厦门翔安隧道为背景,研究水下隧道的施工技术。     

全国首座海底隧道开始海底施工

12月12日，国内第一座海底隧道——厦门东通道（翔安隧道）全线进入海底施工阶段。据介绍，翔安隧道总投资约为31．91亿元，工程全长8．695公里，其中隧道6．05公里，隧道最深处位于海平面下约70米，是我国大陆地区第一座海底隧道。建设单位将以海底钻爆法暗挖隧道方式穿越厦门东侧海域，自从去年9月6日开工以来工程总体进展顺利，目前服务隧道进展最快，已经施工了1403米，占总长的24％；左线行车隧道施工了1301米，占总长21％；右线行车隧道施工了981米，占总长17％。     

厦门海底隧道结构防排水原则研究

 海底隧道不同于陆地隧道，水压高，水源充足，又无天然出口，海底隧道的渗水问题远比陆地隧道严重得多，处理起来也困难得多。海底隧道结构防排水系统的合理性和可靠性是海底隧道成功的关键，也是控制运营费用的主要部分，海底隧道结构防排水原则和标准的确定又是设计合理防排水系统的基础。在分析国外已建成海底隧道防排水设计的基础上，提出确定海底隧道防排水原则的临界地下水位，并通过数值分析计算厦门海底隧道设置盲管排水系统后的排水量和衬砌背后水压，从运营经济性角度分析排导系统设置的可行性，提出厦门海底隧道应采用“以堵为主，限量排放”的防排水原则。在此基础上，提出厦门海底隧道合理的防排水体系，并在工程中得到应用。提出的研究方法也可为其他海底隧道结构防排水系统设计提供参考。     

跨海公路隧道岩石覆盖厚度探讨

在特殊的地质环境条件下,建设海底隧道无疑是最安全经济、路线最短的方案。自从1936年第1条海底隧道--日本关门隧道开始建造以来,在世界各地,已有近百条海底隧道相继建设,海底隧道的设计与施工,还有许多技术问题丞待解决。结合我国拟建厦门海底隧道的工程实际,探讨了国内外海峡海底隧道工程的特点及其最小岩石覆盖层厚度的问题;结合世界上已建海底隧道的工程经验,应用经验类比法和数值分析法,研究厦门海底隧道的岩石覆盖厚度。研究成果将对我国未来的海峡海底隧道修建工程有所借鉴。     

水下盾构隧道运营期结构健康监测及响应规律分析

水下盾构隧道运营期结构响应规律是结构安全性评价及异常预警的基础,健康监测系统已经成为结构响应监测与安全性评价的关键技术手段.在武汉长江隧道布设了健康监测系统,获得水下盾构隧道正常运营期(2013年9月～2020年6月)关键断面拱顶管片应变及接缝响应规律;建立多元线性回归模型和分布滞后模型,研究其用于结构异常预警的适用性...     

海底隧道修建中的关键问题

结合厦门东通道海底隧道工程，对海底隧道最小岩石覆盖层厚度、水压力设计值的确定，衬砌结构断面优化与防排水方案，穿越海底不良地质段（断层、溶槽）的施工措施及服务隧道设置的必要性问题进行了分析。提出应从围岩稳定性和隧道涌水量的大小综合考虑最小岩石覆盖层厚度；采用限量排放的防排水方案对海底隧道较为适宜；施工中可采用注浆和冻结法穿越海底的不良地质段；设置服务隧道有利于隧道施工和运营管理。     

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。     

海底隧道复合衬砌水压力分布规律及合理注浆加固圈参数研究

 与普通山岭隧道不同,海底隧道深埋于海床之下,地下水的处理是其修建过程中的关键问题,而隧道渗水量控制及衬砌结构水荷载确定又是地下水处理的核心问题。采用“堵水限排”的设计理念,设计海底隧道复合衬砌结构防排水系统,可以实现以较小的排放量明显折减甚至消除作用在支护结构上的外水压力,使海底隧道衬砌结构设计更经济。基于地下水水力学理论,推导海底隧道渗水量和复合衬砌结构外水压力的计算方法,并结合厦门海底隧道工程实践,采用理论分析和数值模拟方法揭示初期支护、二次衬砌以及注浆加固圈等参数的变化对隧道渗水量和衬砌外水压力的影响规律。在此基础上,提出海底隧道复合衬砌合理注浆加固圈参数的确定方法,并在厦门翔安海底隧道穿越F4风化深槽的合理注浆加固圈参数设计中取得成功应用。研究结果可为海底隧道或富水区高水头山岭隧道工程的防排水系统设计提供借鉴和参考。     

潮汐对跨海峡隧道衬砌稳定性影响研究

 厦门海底隧道是我国目前修建的最长的海底隧道,隧道及两岸接线工程位于福建省厦门地区。该地区潮汐现象多样,水文条件复杂,历年最大潮差达6.92 m,多年平均潮差4.01 m,在计算过程中应该考虑潮汐的影响。利用厦门海洋工程勘测中心的海流监测数据,考虑潮汐荷载循环变化过程中衬砌的疲劳损伤过程,用有限元方法模拟分析应力渗流耦合作用下隧道潮汐荷载对隧道衬砌和围岩稳定性的影响,研究成果对海峡海底隧道修建工程有所借鉴。     

不同工法条件下的水下隧道防水设计技术研究

基于我国已修建的厦门翔安海底隧道、上海长江隧道、杭州庆春路越江隧道等典型水下隧道工程案例,对不同工法条件下的水下隧道防水设计进行了研究分析。从注浆防水、混凝土管片自防水、接缝防水、二次衬砌防水等方面对盾构法水下隧道的防水设计体系进行了全面系统的论述,对比分析了钻爆法水下隧道的分区防水、半包防水及可维护式防排水等多种防水形式设计的特点、要点。最后,结合不同工法条件下的水下隧道防水设计案例,对其防水设计要点及其防水效果进行了对比分析。     

浅埋暗挖隧道施工引起的地表塌陷分析及其控制

 防控地表塌陷特别是海床塌陷是浅埋暗挖海底隧道施工的关键问题之一，一旦发生海床塌陷，海水可能大量涌入隧道，将造成灾难性后果。因此，明确地表塌陷的发生机制、诱发因素和相应的控制措施是浅埋暗挖隧道包括海底隧道安全施工的重要保证。以深圳地铁一隧道施工引起的两次地表塌陷事故为工程背景，根据普氏平衡拱理论，对浅埋暗挖隧道施工引起的地表塌陷进行深入的分析，明确地表塌陷的发生机制，并结合地层条件和施工情况给出了诱发地表塌陷的原因，在此基础上提出相应的控制技术，并在隧道后续施工中得到应用，取得了理想的控制效果。研究结果表明，严格按照浅埋暗挖法的基本原理和技术要点进行隧道施工，可以有效地避免地表塌陷事故的发生。研究成果对浅埋暗挖城市地铁隧道和海底隧道等类似工程施工预防地表塌陷具有一定的指导意义。     

海底隧道衬砌结构选型及参数优化研究

海底隧道不同于陆上隧道,海水位变化相对隧道埋深较小,隧道两端出口比海底部分要高,不能采用自然排水。深埋海底隧道二次衬砌承受较大的外水压力。调查了国内外海底隧道衬砌结构型状及支护参数,针对海底隧道的特殊性,归纳了海底隧道设计理念和设计方法。针对某公路海底隧道特定地质条件和工程设计要求,分别采用马蹄形、椭圆形、圆形3种衬砌结构型式,并用有限元软件对这3种衬砌结构二次衬砌在不同荷载作用下进行强度验算。对计算结果优化比选,选出一种技术可行、经济合理的衬砌结构,得出一些有意义的结论。     

海底盾构隧道最小覆土厚度选取探讨

覆土厚度的选取与海底隧道的安全与造价息息相关，是水下隧道纵断面线路设计的主要参数之一。目前对于最小覆土厚度的确定方法我国还没有一个统一的准则。文章针对珠江三角洲水资源配置工程狮子洋段盾构隧道覆土厚度选取问题，结合国内外海底隧道的相关工程案例，通过三种理论模型分析研究了覆土厚度的取值范围，并利用有限元数值计算方法对理论分析结果进行验证。结果表明：理论模型中，改进计算方法和修正考虑注浆力计算法计算结果更加合理，得到了该海底盾构隧道最小覆土厚度为18m左右。     

水下交通隧道发展现状与技术难题——兼论“台湾海峡海底铁路隧道建设方案”

 与跨越江河湖海的其他交通方式相比,水下隧道有其独有的优势,因此近些年来在国内外发展迅速。然而与一般的山岭隧道不同,水下隧道又有其自身的特点和难点。在深入比较分析水下隧道相比桥梁方案的巨大优势后,论述国内外水下隧道的发展现状;详细阐述钻爆法、盾构法、沉管法及悬浮隧道等水下隧道修建方式的特点、技术难点、适用条件以及应注意的相关问题,并比较这几种修建方法的优缺点;总结分析水下隧道设计、施工的重难点及其关键技术;基于上述施工要点,深入讨论台湾海峡海底铁路隧道的建设方案,阐述了台湾海峡海底铁路隧道的合理性、断面设计和施工要点。最后,提出修建水下隧道等大型地下工程的新理念,并概括其重大关键技术。这些技术要点和建议对中国水下隧道建设特别是大型跨海隧道建设具有一定的指导意义。     

水喷雾消防系统在延安东路隧道南线江中段的应用

延安东路隧道南线江中段内设置了自动水喷雾消防系统，该系统在我国水下隧道中首次使用，经市消防局验收认可。本文介绍系统的设计与应用。