馮濤2016、12、25

渤海海峽煙臺(tái)大連跨海通道建設(shè)施工方案渤海海峽跨海通道是連接我國山東半島與東北地區(qū)的戰(zhàn)略性工程，對(duì)于加快環(huán)渤海圈的經(jīng)濟(jì)發(fā)展及振興東北老工業(yè)基地都有重大意義。馮濤

渤海海峽煙臺(tái)大連跨海通道建設(shè)施工方案渤海海1目錄一、渤海海峽海底隧道采用鐵路隧道方案是合理的二、渤海海峽海底特長(zhǎng)鐵路隧道斷面設(shè)計(jì)三、渤海海峽海底鐵路隧道建設(shè)方案四、渤海海峽海底鐵路隧道施工方法選擇五、海底隧道關(guān)鍵重大技術(shù)2/31目錄一、渤海海峽海底隧道采用鐵路隧道方案是合理的2/31

1、1940年日本在關(guān)門最早用盾構(gòu)法修建了世界上海底鐵路隧道，其長(zhǎng)度3.6km。

2、1975年日本用鉆爆法在關(guān)門又建成了長(zhǎng)18.7km的第二座海峽鐵路隧道。

3、1988年日本在津輕海峽用鉆爆法建成了至今世界上最長(zhǎng)的海峽鐵路隧道——青函隧道。其長(zhǎng)度是54km。是目前正在論證的渤海海峽鐵路隧道長(zhǎng)度的一半。當(dāng)今世界上已修建了許多海峽隧道，正在籌建的也很多。其中重點(diǎn)介紹已建的6座隧道。

一、渤海海峽海底隧道采用鐵路隧道方案是合理的1、1940年日本在關(guān)門最早用盾構(gòu)法修建了世界上海底鐵路3圖3建成后的日本青函隧道圖1日本青函隧道縱斷面圖圖2日本青函隧道橫斷面圖圖3建成后的日本青函隧道圖1日本青函隧道縱斷面圖圖2日4渤海海峽煙臺(tái)大連跨海通道建設(shè)施工方案培訓(xùn)資料54、1994年，英法兩國用盾構(gòu)和TBM硬巖掘進(jìn)機(jī)法建成了英法海底鐵路隧道，其長(zhǎng)度為50.5km，是世界第二長(zhǎng)的海底鐵路隧道。圖4英吉利海峽隧道平面位置圖4、1994年，英法兩國用盾構(gòu)和TBM硬巖掘進(jìn)機(jī)法建成了英法6圖5開敞式TBM圖7英法海峽隧道地質(zhì)剖面及布置圖圖6英法海峽隧道圖8英法海底鐵路隧道圖5開敞式TBM圖7英法海峽隧道地質(zhì)剖面及布置圖圖6英圖9盾構(gòu)機(jī)圖10剖面圖5、1991年丹麥斯多貝爾修建的海峽公路隧道長(zhǎng)7.9km，總造價(jià)約40億元，盾構(gòu)法施工長(zhǎng)7.26km，淺埋暗挖法施工長(zhǎng)度0.64km，盾構(gòu)直徑8.782m，管片厚40cm。圖9盾構(gòu)機(jī)圖10剖面圖5、1991年丹麥斯多貝爾修建的海86、日本東京灣海底公路隧道

1986年開工，1996年8月建成，10年工期，工程全長(zhǎng)15.1km，其中海底盾構(gòu)隧道長(zhǎng)9.12km，是世界上最長(zhǎng)的海底公路隧道，進(jìn)、出口和2個(gè)豎井共8個(gè)工作面同時(shí)施工，8臺(tái)泥水加壓盾構(gòu)，直徑14.14m，雙向6車道，采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，管片厚65cm，二次襯砌鋼筋混凝土厚35cm。6、日本東京灣海底公路隧道9

薄管片+二次模筑=復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu),該型式耐久性好，強(qiáng)度高，適于鐵路隧道或重要通道。二次模筑薄管片圖11隧道斷面圖薄管片+二次模筑=復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu),該型式耐久性好，強(qiáng)度高

上述六座海底隧道

成功建成，凸顯了世界各國對(duì)修建海底隧道的高度重視和極大熱情，也說明了海底隧道的設(shè)計(jì)技術(shù)、施工技術(shù)和施工工藝等已基本成熟，只要我們進(jìn)一步在隧道埋深、結(jié)構(gòu)耐久性和運(yùn)營通風(fēng)與防災(zāi)等方面加以研究，修建渤海海峽海底隧道方案是可行的和合理的。

同時(shí)，基于國內(nèi)外海底隧道修建的成功經(jīng)驗(yàn)，一般隧道長(zhǎng)度大于20km以上的均采用鐵路隧道，電力牽引，這樣可長(zhǎng)距離不設(shè)通風(fēng)豎井、運(yùn)營安全、風(fēng)險(xiǎn)小、運(yùn)營費(fèi)低；海底公路隧道設(shè)計(jì)長(zhǎng)度不能超過10km。至于渤海海峽公路運(yùn)輸問題，原則是汽車坐火車跨越海峽。上述六座海底隧道成功建成，凸顯了世界各國對(duì)修建1、長(zhǎng)大隧道必須采用雙洞單線，以利于施工通風(fēng)；通風(fēng)采用巷道式射流通風(fēng)。

2、出渣運(yùn)輸采用大容量電力機(jī)車牽引；也可采用連續(xù)皮帶機(jī)輸送。

1）其連續(xù)皮帶機(jī)相對(duì)有軌運(yùn)輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)如下：

（1）后配套系統(tǒng)設(shè)計(jì)可縮短；

（2）所需通風(fēng)機(jī)功率將大為降低；

（3）減少機(jī)車、車輛、翻車機(jī)及洞外軌道調(diào)度系統(tǒng)，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單；

（4）安全性提高；

（5）仰拱結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)單。

2）連續(xù)皮帶機(jī)的應(yīng)用

(1)美國80%長(zhǎng)大隧道工程項(xiàng)目采用連續(xù)皮帶機(jī)出渣；

(2)歐洲近些年來長(zhǎng)大隧道也大多采用連續(xù)皮帶機(jī)出渣；

(3)中間驅(qū)動(dòng)技術(shù)、控制技術(shù)的發(fā)展使連續(xù)皮帶機(jī)技術(shù)趨于成熟，已具有較高可靠性；

(4)理論上，連續(xù)皮帶機(jī)可以無限延伸，但目前的技術(shù)水平為15km；

(5)國內(nèi)大伙房輸水工程采用連續(xù)皮帶機(jī)出碴，最長(zhǎng)運(yùn)距達(dá)11.25km。

3、鐵路運(yùn)營速度采用200km/h是最優(yōu)速度。

4、隧道有效內(nèi)凈空面積:國內(nèi)單線斷面為60平方米左右;雙線斷面為90平方米左右。二、渤海海峽海底特長(zhǎng)鐵路隧道斷面設(shè)計(jì)1、長(zhǎng)大隧道必須采用雙洞單線，以利于施工通風(fēng)；通風(fēng)采用巷道1）隧道凈空面積的影響因素主要有以下幾方面：

(1)隧道建筑限界線的間距；

(2)應(yīng)預(yù)留的空間：安全空間、救援通道、工程技術(shù)作業(yè)空間、

內(nèi)部配件空間等；

(3)考慮空氣動(dòng)力學(xué)影響所需的空間。2）空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)，如圖14。3）高速列車在隧道內(nèi)運(yùn)行引起的問題高速列車進(jìn)入隧道時(shí)，會(huì)在隧道出口產(chǎn)生微氣壓波，使附近房屋震動(dòng)，發(fā)出轟鳴聲，引起擾民問題。4）不同運(yùn)行速度國內(nèi)外高速鐵路隧道內(nèi)凈空斷面設(shè)計(jì)情況，如下表1、2所示。

1）隧道凈空面積的影響因素主要有以下幾方面：圖12大伙房皮帶輸送機(jī)圖13出碴設(shè)備圖12大伙房皮帶輸送機(jī)圖13出碴設(shè)備2）空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)圖14隧道微氣壓波的發(fā)生2）空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)圖14隧道微氣壓波的發(fā)生表1國內(nèi)外高速鐵路隧道內(nèi)凈空面積表

國家

線別運(yùn)營速度(km/h)斷面積(m2)

日本

新干線240～30061～64

法國

大西洋線30071北方線、東南延伸線300100地中海線350100

德國漢諾威～維爾茨堡曼海姆～斯圖加特漢諾威～柏林25082科隆～法蘭克福30092

西班牙馬德里～塞維利亞27075

韓國漢城～釜山350107中國臺(tái)灣臺(tái)北～高雄35090表1國內(nèi)外高速鐵路隧道內(nèi)凈空面積表國家表2我國專線隧道內(nèi)凈空面積序號(hào)

類別標(biāo)準(zhǔn)單線（m2）雙線（m2）1200km/h客專近期客貨共線53.0683.72200km/h客專近期雙箱運(yùn)輸56.289.643250km/h近期客貨共線5890.164250km/h近期雙箱運(yùn)輸58.0893.765350km/h客運(yùn)專線70100表2我國專線隧道內(nèi)凈空面積序號(hào)類別標(biāo)準(zhǔn)單線5)海底隧道洞門設(shè)計(jì)型式洞門設(shè)計(jì)原則應(yīng)為喇叭型，可防止突變，下圖洞門設(shè)計(jì)應(yīng)該借鑒圖15海底隧道喇叭型洞門5)海底隧道洞門設(shè)計(jì)型式洞門設(shè)計(jì)原則應(yīng)為喇叭型，可防止圖16喇叭型隧道洞門圖16喇叭型隧道洞門19根據(jù)渤海海峽的寬度、水深、地形、地質(zhì)、地震、交通運(yùn)輸?shù)葪l件，進(jìn)行線位方案設(shè)計(jì)和比選。初步選擇4條線位方案，如圖17所示。線位1：最短距離方案，老鐵山—蓬萊東港，海域?qū)?02km，可利用大竹山島設(shè)置豎井，還需設(shè)置一座人工豎井。線位2：連島方案，老鐵山—北隍城島—大欽島—砣磯島—北長(zhǎng)山島—南長(zhǎng)山島—蓬萊東港，長(zhǎng)114km，在北隍城島、北長(zhǎng)山島設(shè)置豎井。線位3：部分連島方案，老鐵山—大欽島—北長(zhǎng)山島—南長(zhǎng)山島—蓬萊東港，海域?qū)?11km，在大欽島、北長(zhǎng)山島設(shè)置豎井。線位4：部分連島方案，老鐵山—大欽島—南長(zhǎng)山島—蓬萊東港，海域?qū)?14km，在大欽島、南長(zhǎng)山島設(shè)置豎井。這4條線位的最大水深、地層結(jié)構(gòu)及地質(zhì)構(gòu)造基本相同。最大水深約85m；第四系地層30m左右，其下為板巖與石英巖互層、花崗巖地層；4條線位均位于兩組北北東向斷裂帶中間，主要穿越兩條北西向斷裂帶，距主要發(fā)震斷裂的郯廬斷裂帶約40km，如圖18所示；線位1距歷史上發(fā)生過的7級(jí)以上地震較近，如圖19所示。綜合分析比較后，推薦線位2（連島方案）為最優(yōu)方案。海面寬度114km，最大水深85m，穿越兩條主要斷層。該線位是海峽最窄的部位，同時(shí)可不修建人工島而利用已有島嶼修建豎井來解決施工及通風(fēng)問題。三、渤海海峽海底鐵路隧道建設(shè)方案

根據(jù)渤海海峽的寬度、水深、地形、地質(zhì)、地震、交通運(yùn)輸?shù)葪l20圖17圖18圖19圖17圖18圖1921

1、無論從海底隧道的長(zhǎng)度來看，日本是率先建成和運(yùn)營的最長(zhǎng)、最多的海底隧道國家，其次是挪威、丹麥等國。目前，國內(nèi)連接國家之間、島嶼之間的海底隧道也正在籌建。據(jù)統(tǒng)計(jì)，采用鉆爆法修建的海底隧道占90%以上，因?yàn)樗亲罱?jīng)濟(jì)、安全風(fēng)險(xiǎn)易控制和施工工藝最成熟的一種施工方法。如挪威17條海底隧道全部采用鉆爆法施工。因此，跨海隧道的施工方法宜優(yōu)選鉆爆法；其次是TBM、盾構(gòu)法。2、水下隧道鉆爆法和開敞式TBM施工，襯砌結(jié)構(gòu)采用復(fù)合式襯砌；盾構(gòu)法施工襯砌采用管片+二次鋼筋混凝土；單層管片襯砌不利于百年壽命，日本已進(jìn)行過這方面的研究。

3、青函隧道設(shè)置超前疏水導(dǎo)洞，有利于提前排水，加快主洞施工進(jìn)度。4、水下隧道最小埋深與地質(zhì)條件、施工方法和支護(hù)結(jié)構(gòu)形式等關(guān)系密切。一般盾構(gòu)法洞頂埋深為1倍洞徑；TBM埋深為1.5～2倍洞徑；鉆爆法埋深為2～3倍洞徑。城市水下隧道受地形限制一般采用淺埋；而渤海海峽隧道不受地形限制，且海岸地質(zhì)變化大，采用深埋方案風(fēng)險(xiǎn)最小，施工方法可選用開敞式掘進(jìn)機(jī)法和鉆爆法。

5、渤海海峽隧道穿越硬巖，宜采用全斷面開敞式掘進(jìn)機(jī)，不宜采用雙護(hù)盾掘進(jìn)機(jī)。中間斷層、軟弱地帶采用淺埋暗挖法，橫通道采用鉆爆法施工。下面介紹使用掘進(jìn)機(jī)施工的有關(guān)水下隧道。

6、沉埋管段法不適于長(zhǎng)大隧道（大于6km）、不適于硬巖地層、更不適用渤海海峽。

7、在軟弱、不穩(wěn)定地層宜采用盾構(gòu)法施工，但盾構(gòu)直徑宜小于12m。如瓊州海峽水下隧道長(zhǎng)度34km，穿越軟弱地層，宜采用土壓平衡復(fù)合式盾構(gòu)。四、渤海海峽海底鐵路隧道施工方法選擇四、渤海海峽海底鐵路隧道施工方法選擇22圖20引黃北干渠（4189m）圖21上公山隧道圖20引黃北干渠（4189m）圖21上公山隧道渤海海峽煙臺(tái)大連跨海通道建設(shè)施工方案培訓(xùn)資料渤海海峽煙臺(tái)大連跨海通道建設(shè)施工方案培訓(xùn)資料（1）雙護(hù)盾TBM的施工問題

雖然雙護(hù)盾式TBM有圓筒形護(hù)盾保護(hù)結(jié)構(gòu)，它可在掘進(jìn)同時(shí)進(jìn)行了管片的安裝，但是它適用的地層是相對(duì)穩(wěn)定、巖石抗壓強(qiáng)度適中、地下水不發(fā)育的條件；當(dāng)它通過地應(yīng)力變化大、圍巖破碎、巖體為塊體結(jié)構(gòu)的地層時(shí)，護(hù)盾常常被卡住，脫困難度極大。工程界有不少經(jīng)驗(yàn)介紹設(shè)備被卡住后的脫困處理技術(shù)極其復(fù)雜，且處理時(shí)間較長(zhǎng)，臺(tái)灣坪林隧道涌水及被卡后的脫困處理也是極其艱難的。采用雙護(hù)盾施工時(shí)，由于施工經(jīng)驗(yàn)及對(duì)護(hù)盾姿態(tài)控制等原因，會(huì)產(chǎn)生盾尾管片拼裝空隙不足，從而引起管片錯(cuò)臺(tái)、管片裂縫，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致隧道軸線偏離，應(yīng)引起高度重視。此外，追求掘進(jìn)速度而忽視管片背后注入豆礫石和灌漿工序，也會(huì)對(duì)工程帶來嚴(yán)重的質(zhì)量事故。由于任何隧道的地質(zhì)狀況、圍巖性質(zhì)都有顯著的變異性、以及非均質(zhì)性，因此選擇開敞式掘進(jìn)機(jī)的目的是除發(fā)揮出它所具備的硬巖掘進(jìn)性能外，它還具備了在不借助其他手段和措施的條件下，具有通過軟弱圍巖、斷層等不良地質(zhì)的能力，可獨(dú)立地完成不良地質(zhì)隧道的掘進(jìn)。

開敞式TBM在對(duì)付較完整、有一定自穩(wěn)性的圍巖時(shí)，能充分發(fā)揮出快速掘進(jìn)的優(yōu)勢(shì)。特別是在硬巖、中硬巖掘進(jìn)中，強(qiáng)大的支撐系統(tǒng)為刀盤提供了足夠的推力；使用開敞式TBM施工可以直接觀測(cè)到被開挖的巖面，有利于對(duì)已開挖的隧道進(jìn)行綜合地質(zhì)描述，及時(shí)調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)。特別是開挖和支護(hù)分開進(jìn)行，使開敞式TBM刀盤附近有足夠的空間用來安裝一些臨時(shí)、初期支護(hù)的設(shè)備，如鋼拱架安裝機(jī)、錨桿鉆機(jī)、超前鉆機(jī)、噴射混凝土機(jī)械手等，應(yīng)用新奧法原理使這些輔助設(shè)備可及時(shí)地、有效地對(duì)不穩(wěn)定圍巖進(jìn)行支護(hù)。以維護(hù)和利用圍巖的自穩(wěn)能力為基點(diǎn)，采用錨噴聯(lián)合支護(hù)體系，及時(shí)進(jìn)行支護(hù)，有效地控制圍巖的變形，使圍巖成為支護(hù)體系的組成部分，形成了以錨桿、噴射混凝土和圍巖三位一體的承載結(jié)構(gòu)，共同受力，保持圍巖的穩(wěn)定。（2）開敞式掘進(jìn)機(jī)是長(zhǎng)大水下隧道最好的選擇（1）雙護(hù)盾TBM的施工問題

雖然雙護(hù)盾式TBM有圓筒形護(hù)盾圖22開敞式TBM圖23護(hù)盾式TBM圖22開敞式TBM圖23護(hù)盾式TBM（4）雙護(hù)盾、單護(hù)盾TBM具有四大缺點(diǎn)1）靈敏度高、長(zhǎng)度/直徑≤1，易精確調(diào)方向可在±30mm內(nèi)；2）能夠及時(shí)對(duì)不良地層進(jìn)行及時(shí)支護(hù)，時(shí)空效應(yīng)好，不易塌?？傊?，開敞式TBM既適用于硬巖地層，也很適用于軟巖地層，大伙房87km供水工程應(yīng)用非常成功。1）靈敏度低，很難精確快速調(diào)整到位；

2）由于后盾較長(zhǎng)，不易及時(shí)支護(hù)，易塌方，易卡死，如臺(tái)灣坪林隧道;

3）造價(jià)高，是開敞式TBM的1.3倍;4)

襯砌必須用管片，造價(jià)高于復(fù)合襯砌的2倍左右。因此，雙護(hù)盾掘進(jìn)機(jī)經(jīng)工程實(shí)踐驗(yàn)證不宜使用。（3）開敞式TBM具有兩大特點(diǎn)（4）雙護(hù)盾、單護(hù)盾TBM具有四大缺點(diǎn)1）靈敏度高、長(zhǎng)度圖24

臺(tái)灣雪山（坪林）隧道雙護(hù)盾掘進(jìn)機(jī)圖24臺(tái)灣雪山（坪林）隧道雙護(hù)盾掘進(jìn)機(jī)291、跨海、江的隧道位置選擇及兩端接線方案；

2、海中、江中水文地質(zhì)的勘測(cè)：河勢(shì)、河床穩(wěn)定性、沖刷的規(guī)律，施工中的工程地質(zhì)預(yù)報(bào)；

3、隧道最佳埋深的確定及斷面坡度設(shè)計(jì)，不同施工方法有不風(fēng)埋深，沖刷線確定埋深及施工方法；

4、施工方法的確定：鉆爆法、盾構(gòu)法、TBM法、沉管法或小TBM+鉆爆法等；

5、隧道建設(shè)的合理規(guī)模確定：鐵路、公路、復(fù)線、雙向四車道、六車道；

6、隧道建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的確定：設(shè)計(jì)速度、曲線、豎曲線半徑、牽引坡度等；

7、先進(jìn)的隧道支護(hù)和襯砌的設(shè)計(jì)方法，襯砌采用復(fù)合式；

8、先進(jìn)隧道施工技術(shù)確定；

9、隧道的防排水系統(tǒng)確定；

10、隧道的運(yùn)營通風(fēng)方式的確定，豎井是否設(shè)置及位置；11、隧道防災(zāi)、照明、監(jiān)控的標(biāo)準(zhǔn)確定，設(shè)計(jì)原則應(yīng)突出自救、自報(bào)、從簡(jiǎn)、低成本運(yùn)營；12、隧道項(xiàng)目管理及融資；13、建設(shè)過程中對(duì)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營四個(gè)階段安全、風(fēng)險(xiǎn)分析。

五、海底隧道關(guān)鍵重大技術(shù)1、跨海、江的隧道位置選擇及兩端接線方案；五、海底隧道關(guān)鍵謝謝謝謝31演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！32馮濤2016、12、25

渤海海峽煙臺(tái)大連跨海通道建設(shè)施工方案渤海海峽跨海通道是連接我國山東半島與東北地區(qū)的戰(zhàn)略性工程，對(duì)于加快環(huán)渤海圈的經(jīng)濟(jì)發(fā)展及振興東北老工業(yè)基地都有重大意義。馮濤

渤海海峽煙臺(tái)大連跨海通道建設(shè)施工方案渤海海33目錄一、渤海海峽海底隧道采用鐵路隧道方案是合理的二、渤海海峽海底特長(zhǎng)鐵路隧道斷面設(shè)計(jì)三、渤海海峽海底鐵路隧道建設(shè)方案四、渤海海峽海底鐵路隧道施工方法選擇五、海底隧道關(guān)鍵重大技術(shù)34/31目錄一、渤海海峽海底隧道采用鐵路隧道方案是合理的2/31

1、1940年日本在關(guān)門最早用盾構(gòu)法修建了世界上海底鐵路隧道，其長(zhǎng)度3.6km。

2、1975年日本用鉆爆法在關(guān)門又建成了長(zhǎng)18.7km的第二座海峽鐵路隧道。

3、1988年日本在津輕海峽用鉆爆法建成了至今世界上最長(zhǎng)的海峽鐵路隧道——青函隧道。其長(zhǎng)度是54km。是目前正在論證的渤海海峽鐵路隧道長(zhǎng)度的一半。當(dāng)今世界上已修建了許多海峽隧道，正在籌建的也很多。其中重點(diǎn)介紹已建的6座隧道。

一、渤海海峽海底隧道采用鐵路隧道方案是合理的1、1940年日本在關(guān)門最早用盾構(gòu)法修建了世界上海底鐵路35圖3建成后的日本青函隧道圖1日本青函隧道縱斷面圖圖2日本青函隧道橫斷面圖圖3建成后的日本青函隧道圖1日本青函隧道縱斷面圖圖2日36渤海海峽煙臺(tái)大連跨海通道建設(shè)施工方案培訓(xùn)資料374、1994年，英法兩國用盾構(gòu)和TBM硬巖掘進(jìn)機(jī)法建成了英法海底鐵路隧道，其長(zhǎng)度為50.5km，是世界第二長(zhǎng)的海底鐵路隧道。圖4英吉利海峽隧道平面位置圖4、1994年，英法兩國用盾構(gòu)和TBM硬巖掘進(jìn)機(jī)法建成了英法38圖5開敞式TBM圖7英法海峽隧道地質(zhì)剖面及布置圖圖6英法海峽隧道圖8英法海底鐵路隧道圖5開敞式TBM圖7英法海峽隧道地質(zhì)剖面及布置圖圖6英圖9盾構(gòu)機(jī)圖10剖面圖5、1991年丹麥斯多貝爾修建的海峽公路隧道長(zhǎng)7.9km，總造價(jià)約40億元，盾構(gòu)法施工長(zhǎng)7.26km，淺埋暗挖法施工長(zhǎng)度0.64km，盾構(gòu)直徑8.782m，管片厚40cm。圖9盾構(gòu)機(jī)圖10剖面圖5、1991年丹麥斯多貝爾修建的海406、日本東京灣海底公路隧道

1986年開工，1996年8月建成，10年工期，工程全長(zhǎng)15.1km，其中海底盾構(gòu)隧道長(zhǎng)9.12km，是世界上最長(zhǎng)的海底公路隧道，進(jìn)、出口和2個(gè)豎井共8個(gè)工作面同時(shí)施工，8臺(tái)泥水加壓盾構(gòu)，直徑14.14m，雙向6車道，采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，管片厚65cm，二次襯砌鋼筋混凝土厚35cm。6、日本東京灣海底公路隧道41

薄管片+二次模筑=復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu),該型式耐久性好，強(qiáng)度高，適于鐵路隧道或重要通道。二次模筑薄管片圖11隧道斷面圖薄管片+二次模筑=復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu),該型式耐久性好，強(qiáng)度高

上述六座海底隧道

成功建成，凸顯了世界各國對(duì)修建海底隧道的高度重視和極大熱情，也說明了海底隧道的設(shè)計(jì)技術(shù)、施工技術(shù)和施工工藝等已基本成熟，只要我們進(jìn)一步在隧道埋深、結(jié)構(gòu)耐久性和運(yùn)營通風(fēng)與防災(zāi)等方面加以研究，修建渤海海峽海底隧道方案是可行的和合理的。

同時(shí)，基于國內(nèi)外海底隧道修建的成功經(jīng)驗(yàn)，一般隧道長(zhǎng)度大于20km以上的均采用鐵路隧道，電力牽引，這樣可長(zhǎng)距離不設(shè)通風(fēng)豎井、運(yùn)營安全、風(fēng)險(xiǎn)小、運(yùn)營費(fèi)低；海底公路隧道設(shè)計(jì)長(zhǎng)度不能超過10km。至于渤海海峽公路運(yùn)輸問題，原則是汽車坐火車跨越海峽。上述六座海底隧道成功建成，凸顯了世界各國對(duì)修建1、長(zhǎng)大隧道必須采用雙洞單線，以利于施工通風(fēng)；通風(fēng)采用巷道式射流通風(fēng)。

2、出渣運(yùn)輸采用大容量電力機(jī)車牽引；也可采用連續(xù)皮帶機(jī)輸送。

1）其連續(xù)皮帶機(jī)相對(duì)有軌運(yùn)輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)如下：

（1）后配套系統(tǒng)設(shè)計(jì)可縮短；

（2）所需通風(fēng)機(jī)功率將大為降低；

（3）減少機(jī)車、車輛、翻車機(jī)及洞外軌道調(diào)度系統(tǒng)，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單；

（4）安全性提高；

（5）仰拱結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)單。

2）連續(xù)皮帶機(jī)的應(yīng)用

(1)美國80%長(zhǎng)大隧道工程項(xiàng)目采用連續(xù)皮帶機(jī)出渣；

(2)歐洲近些年來長(zhǎng)大隧道也大多采用連續(xù)皮帶機(jī)出渣；

(3)中間驅(qū)動(dòng)技術(shù)、控制技術(shù)的發(fā)展使連續(xù)皮帶機(jī)技術(shù)趨于成熟，已具有較高可靠性；

(4)理論上，連續(xù)皮帶機(jī)可以無限延伸，但目前的技術(shù)水平為15km；

(5)國內(nèi)大伙房輸水工程采用連續(xù)皮帶機(jī)出碴，最長(zhǎng)運(yùn)距達(dá)11.25km。

3、鐵路運(yùn)營速度采用200km/h是最優(yōu)速度。

4、隧道有效內(nèi)凈空面積:國內(nèi)單線斷面為60平方米左右;雙線斷面為90平方米左右。二、渤海海峽海底特長(zhǎng)鐵路隧道斷面設(shè)計(jì)1、長(zhǎng)大隧道必須采用雙洞單線，以利于施工通風(fēng)；通風(fēng)采用巷道1）隧道凈空面積的影響因素主要有以下幾方面：

(1)隧道建筑限界線的間距；

(2)應(yīng)預(yù)留的空間：安全空間、救援通道、工程技術(shù)作業(yè)空間、

內(nèi)部配件空間等；

(3)考慮空氣動(dòng)力學(xué)影響所需的空間。2）空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)，如圖14。3）高速列車在隧道內(nèi)運(yùn)行引起的問題高速列車進(jìn)入隧道時(shí)，會(huì)在隧道出口產(chǎn)生微氣壓波，使附近房屋震動(dòng)，發(fā)出轟鳴聲，引起擾民問題。4）不同運(yùn)行速度國內(nèi)外高速鐵路隧道內(nèi)凈空斷面設(shè)計(jì)情況，如下表1、2所示。

1）隧道凈空面積的影響因素主要有以下幾方面：圖12大伙房皮帶輸送機(jī)圖13出碴設(shè)備圖12大伙房皮帶輸送機(jī)圖13出碴設(shè)備2）空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)圖14隧道微氣壓波的發(fā)生2）空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)圖14隧道微氣壓波的發(fā)生表1國內(nèi)外高速鐵路隧道內(nèi)凈空面積表

國家

線別運(yùn)營速度(km/h)斷面積(m2)

日本

新干線240～30061～64

法國

大西洋線30071北方線、東南延伸線300100地中海線350100

德國漢諾威～維爾茨堡曼海姆～斯圖加特漢諾威～柏林25082科隆～法蘭克福30092

西班牙馬德里～塞維利亞27075

韓國漢城～釜山350107中國臺(tái)灣臺(tái)北～高雄35090表1國內(nèi)外高速鐵路隧道內(nèi)凈空面積表國家表2我國專線隧道內(nèi)凈空面積序號(hào)

類別標(biāo)準(zhǔn)單線（m2）雙線（m2）1200km/h客專近期客貨共線53.0683.72200km/h客專近期雙箱運(yùn)輸56.289.643250km/h近期客貨共線5890.164250km/h近期雙箱運(yùn)輸58.0893.765350km/h客運(yùn)專線70100表2我國專線隧道內(nèi)凈空面積序號(hào)類別標(biāo)準(zhǔn)單線5)海底隧道洞門設(shè)計(jì)型式洞門設(shè)計(jì)原則應(yīng)為喇叭型，可防止突變，下圖洞門設(shè)計(jì)應(yīng)該借鑒圖15海底隧道喇叭型洞門5)海底隧道洞門設(shè)計(jì)型式洞門設(shè)計(jì)原則應(yīng)為喇叭型，可防止圖16喇叭型隧道洞門圖16喇叭型隧道洞門51根據(jù)渤海海峽的寬度、水深、地形、地質(zhì)、地震、交通運(yùn)輸?shù)葪l件，進(jìn)行線位方案設(shè)計(jì)和比選。初步選擇4條線位方案，如圖17所示。線位1：最短距離方案，老鐵山—蓬萊東港，海域?qū)?02km，可利用大竹山島設(shè)置豎井，還需設(shè)置一座人工豎井。線位2：連島方案，老鐵山—北隍城島—大欽島—砣磯島—北長(zhǎng)山島—南長(zhǎng)山島—蓬萊東港，長(zhǎng)114km，在北隍城島、北長(zhǎng)山島設(shè)置豎井。線位3：部分連島方案，老鐵山—大欽島—北長(zhǎng)山島—南長(zhǎng)山島—蓬萊東港，海域?qū)?11km，在大欽島、北長(zhǎng)山島設(shè)置豎井。線位4：部分連島方案，老鐵山—大欽島—南長(zhǎng)山島—蓬萊東港，海域?qū)?14km，在大欽島、南長(zhǎng)山島設(shè)置豎井。這4條線位的最大水深、地層結(jié)構(gòu)及地質(zhì)構(gòu)造基本相同。最大水深約85m；第四系地層30m左右，其下為板巖與石英巖互層、花崗巖地層；4條線位均位于兩組北北東向斷裂帶中間，主要穿越兩條北西向斷裂帶，距主要發(fā)震斷裂的郯廬斷裂帶約40km，如圖18所示；線位1距歷史上發(fā)生過的7級(jí)以上地震較近，如圖19所示。綜合分析比較后，推薦線位2（連島方案）為最優(yōu)方案。海面寬度114km，最大水深85m，穿越兩條主要斷層。該線位是海峽最窄的部位，同時(shí)可不修建人工島而利用已有島嶼修建豎井來解決施工及通風(fēng)問題。三、渤海海峽海底鐵路隧道建設(shè)方案

根據(jù)渤海海峽的寬度、水深、地形、地質(zhì)、地震、交通運(yùn)輸?shù)葪l52圖17圖18圖19圖17圖18圖1953

1、無論從海底隧道的長(zhǎng)度來看，日本是率先建成和運(yùn)營的最長(zhǎng)、最多的海底隧道國家，其次是挪威、丹麥等國。目前，國內(nèi)連接國家之間、島嶼之間的海底隧道也正在籌建。據(jù)統(tǒng)計(jì)，采用鉆爆法修建的海底隧道占90%以上，因?yàn)樗亲罱?jīng)濟(jì)、安全風(fēng)險(xiǎn)易控制和施工工藝最成熟的一種施工方法。如挪威17條海底隧道全部采用鉆爆法施工。因此，跨海隧道的施工方法宜優(yōu)選鉆爆法；其次是TBM、盾構(gòu)法。2、水下隧道鉆爆法和開敞式TBM施工，襯砌結(jié)構(gòu)采用復(fù)合式襯砌；盾構(gòu)法施工襯砌采用管片+二次鋼筋混凝土；單層管片襯砌不利于百年壽命，日本已進(jìn)行過這方面的研究。

3、青函隧道設(shè)置超前疏水導(dǎo)洞，有利于提前排水，加快主洞施工進(jìn)度。4、水下隧道最小埋深與地質(zhì)條件、施工方法和支護(hù)結(jié)構(gòu)形式等關(guān)系密切。一般盾構(gòu)法洞頂埋深為1倍洞徑；TBM埋深為1.5～2倍洞徑；鉆爆法埋深為2～3倍洞徑。城市水下隧道受地形限制一般采用淺埋；而渤海海峽隧道不受地形限制，且海岸地質(zhì)變化大，采用深埋方案風(fēng)險(xiǎn)最小，施工方法可選用開敞式掘進(jìn)機(jī)法和鉆爆法。

5、渤海海峽隧道穿越硬巖，宜采用全斷面開敞式掘進(jìn)機(jī)，不宜采用雙護(hù)盾掘進(jìn)機(jī)。中間斷層、軟弱地帶采用淺埋暗挖法，橫通道采用鉆爆法施工。下面介紹使用掘進(jìn)機(jī)施工的有關(guān)水下隧道。

6、沉埋管段法不適于長(zhǎng)大隧道（大于6km）、不適于硬巖地層、更不適用渤海海峽。

7、在軟弱、不穩(wěn)定地層宜采用盾構(gòu)法施工，但盾構(gòu)直徑宜小于12m。如瓊州海峽水下隧道長(zhǎng)度34km，穿越軟弱地層，宜采用土壓平衡復(fù)合式盾構(gòu)。四、渤海海峽海底鐵路隧道施工方法選擇四、渤海海峽海底鐵路隧道施工方法選擇54圖20引黃北干渠（4189m）圖21上公山隧道圖20引黃北干渠（4189m）圖21上公山隧道渤海海峽煙臺(tái)大連跨海通道建設(shè)施工方案培訓(xùn)資料渤海海峽煙臺(tái)大連跨海通道建設(shè)施工方案培訓(xùn)資料（1）雙護(hù)盾TBM的施工問題

雖然雙護(hù)盾式TBM有圓筒形護(hù)盾保護(hù)結(jié)構(gòu)，它可在掘進(jìn)同時(shí)進(jìn)行了管片的安裝，但是它適用的地層是相對(duì)穩(wěn)定、巖石抗壓強(qiáng)度適中、地下水不發(fā)育的條件；當(dāng)它通過地應(yīng)力變化大、圍巖破碎、巖體為塊體結(jié)構(gòu)的地層時(shí)，護(hù)盾常常被卡住，脫困難度極大。工程界有不少經(jīng)驗(yàn)介紹設(shè)備被卡住后的脫困處理技術(shù)極其復(fù)雜，且處理時(shí)間較長(zhǎng)，臺(tái)灣坪林隧道涌水及被卡后的脫困處理也是極其艱難的。采用雙護(hù)盾施工時(shí)，由于施工經(jīng)驗(yàn)及對(duì)護(hù)盾姿態(tài)控制等原因，會(huì)產(chǎn)生盾尾管片拼裝空隙不足，從而引起管片錯(cuò)臺(tái)、管片裂縫，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致隧道軸線偏離，應(yīng)引起高度重視。此外，追求掘進(jìn)速度而忽視管片背后注入豆礫石和灌漿工序，也會(huì)對(duì)工程帶來嚴(yán)重的質(zhì)量事故。由于任何隧道的地質(zhì)狀況、圍巖性質(zhì)都有顯著的變異性、以及非均質(zhì)性，因此選擇開敞式掘進(jìn)機(jī)的目的是除發(fā)揮出它所具備的硬巖掘進(jìn)性能外，它還具備了在不借助其他手段和措施的條件下，具有通過軟弱圍巖、斷層等不良地質(zhì)的能力，可獨(dú)立地完成不良地質(zhì)隧道的掘進(jìn)。

開敞式TBM在對(duì)付較完整、有一定自穩(wěn)性的圍巖時(shí)，能充分發(fā)揮出快速掘進(jìn)的優(yōu)勢(shì)。特別是在硬巖、中硬巖掘進(jìn)