海底隧道施工方法解讀課件

contents4施工方法簡介1廈門翔安海底隧道圖片2各國海底隧道具體情況介紹3海底隧道的特點5海底隧道施工技術(shù)contents4施工方法簡介1廈門翔安海底隧道圖片2各國海1海底隧道的施工方法有:(1)盾構(gòu)法(一種掘進機)，該法對地面（或海底面）的影響很小。其施工時，主要為盾構(gòu)掘進機在地層中推進，利用其面的刀盤切割土石并將棄砟運出隧道外，同時拼裝預(yù)制好的隧道管片（結(jié)構(gòu)）。

(2)沉管法。沉管隧道就是將若干個預(yù)制段分別浮運到海面（河面）現(xiàn)場，并一個接一個地沉放安裝在已疏浚好的基槽內(nèi)，以此方法修建的水下隧道。目前沉管法施工已經(jīng)比較成熟，一般與盾構(gòu)法進行方案比選。而使用最多的為：盾構(gòu)法。如著名的英法海底隧道等由盾構(gòu)法修建。海底隧道的施工方法有:(1)盾構(gòu)法(一種掘進機2海底隧道圖片海底隧道圖片3廈門翔安海底隧道洞口處廈門翔安海底隧道洞口處4廈門翔安海底隧道施工過程圖1廈門翔安海底隧道施工過程圖15施工過程圖2施工過程圖3施工過程圖2施工過程圖36隧道貫通圖1隧道貫通圖17隧道貫通圖2隧道貫通圖28各國海底隧道發(fā)展已建海底隧道：

世界上己修建了許多海峽隧道，未建的地方也在積極籌劃中.20世紀40年代日本在關(guān)門海峽修建的海峽隧道，是世界上最早的海峽隧道，之后又在關(guān)門海峽修建了兩條海底隧道.日本于1988年在津輕海峽建成了迄今為止世界上最長的海峽隧道—青函隧道，隧道長53.85km,最大水深為140m,海底埋深為100m,隧道實現(xiàn)了本州和北海道之間的鐵路運輸.英法海峽隧道從拿破侖時代(1800年)起就種兩次開挖，但都停了下來，到1993年隧道全部貫通.隧道長50.5km，最大水深為60m,海底最小埋深為21m.1996年，丹麥大海峽隧道竣工，該隧道長7.26km,最大水深為53m,海底最小埋深為巧m.日本跨越東京灣的渡海公路隧道，也是近期完工的一項令人注目的工程，隧道長9.5km,最大水深為28m,海底最小埋深為15m.挪威也修建了18座海底隧道，總長度超過45km,最長的一條隧道為4.7km，最大水深達180m.各國海底隧道發(fā)展已建海底隧道：9計劃修建海底隧道：

跨越丹麥和瑞典之間的厄勒海峽長16km的隧道和橋梁組合通道(公鐵兩用);

跨越丹麥和德國之間的費馬恩海峽通道，海面下深約50m的一條長19km的鐵路隧道，或一條橋隧組合通道;跨越加拿大西部紐布倫瑞克和愛德華土了島之間的諾森伯蘭海峽隧道，長13km，水深為30m;連接西班牙及摩洛哥的直布羅陀海峽鐵路隧道(或橋隧組合)，長50km,最大水深為300m;跨越意大利墨西拿海峽的隧道，隧道長23km，其中6km是懸浮隧道，最大水深為150m;跨越挪威外奧斯陸峽灣長14km的隧道，最大水深為300m;跨越印尼的爪塵和蘇門答臘島之間的哭他海峽隧道，長39km,最大水深為200m;

跨越阿拉斯加和楚科奇西伯利亞之間相隔113km的白令海峽隧道，其最大水深為51m，在海峽中間有兩座代奧米德群島;

跨越日本與韓國之間的對馬海峽鐵路沉竹隧道，長200km,最大水深為210m，計劃修建海底隧道：跨越丹10與陸地隧道相比，海底隧道具有如下特點:(1）通過深水進行海底地質(zhì)勘測比在地面的地質(zhì)勘測更困難、造價更高，而目準確性相對較低，所以遇到未預(yù)測到的不良地質(zhì)情況風(fēng)險更大.因此，在隧道施工時必須進行超前地質(zhì)預(yù)報.（2）海底隧道施工的主要困難是突然涌水，特別是斷層破碎帶的涌水.因此必須加強施工期間對不良地質(zhì)段和涌水點的預(yù)測和預(yù)報(3)海底隧道的單日掘進長度很大，從而對施工期間的后勤和通風(fēng)有更高的要求.（4）很高的孔隙水壓力會降低隧道圍巖的有效應(yīng)力，造成較低的成拱作用和地層的穩(wěn)定性海底隧道特點：與陸地隧道相比，海底隧道具有如下特點:海底隧道特點：11（5）很高的滲水壓力可能導(dǎo)致水在有高滲透性或有擾動區(qū)域與開闊水面有渠道相連的地層中大量流入.（6）海底隧道不能自然排水，堵水技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù).先注漿加固圍巖，堵住出水點，然后再開挖.在堵水的同時加強機械排水，以堵為主，堵抽結(jié)合.(7)在高水壓下開挖橫通道是一大技術(shù)難題，將來很有必要有專門在困難條件下開挖橫通道的隧道掘進機(8)襯砌長期受較大的水壓作用.(9)由于單日連續(xù)掘進距離很長而導(dǎo)致工期很長，投資很高，因此必須采用快速掘進設(shè)備.

目前修建海底隧道的基本方法有:鉆爆法、沉管法、盾構(gòu)法和掘進機法，或這兒種方法的組合.另外水中懸浮隧道正在研究中.（5）很高的滲水壓力可能導(dǎo)致水在有高滲透性或有擾動區(qū)域與開闊12海底隧道施工技術(shù)：1、鉆爆法施工技術(shù)采用鉆爆法施工的海底隧道主要有:日本的新關(guān)門隧道、青函隧道、英國的墨爾西隧道、冰島的華爾海峽隧道以及挪威的海底隧道.作為世界上最長的海底隧道—青函隧道，它在水平鉆探、超前注漿加固地層、噴射混凝土等技術(shù)上有巨大的發(fā)展，尤其在處理海底涌水技術(shù)方面獨具一格，為工程界所津津樂道.海底隧道施工技術(shù)：1、鉆爆法施工技術(shù)13海底隧道穿越斷層破碎帶的施工技術(shù)是關(guān)鍵.斷層破碎帶若與其上或附近的水系相溝通，隨時都有可能給工程帶來淹沒、塌通、涌水，或形成泥石流的危險.如青函隧道發(fā)生過四次較大塌方涌水事故，其中1976年5月6日在北海道側(cè)平行導(dǎo)坑內(nèi)發(fā)生的涌水事故最為嚴重，涌水量高達70m3/min,用了5個月時間才繞過涌水段.穿越斷層破碎帶，主要問題在于對斷層破碎帶的支撐、加固和堵水.目前國內(nèi)外經(jīng)常采用的方法是強行穿越法、注漿法、凍結(jié)法和其它輔助方法.海底隧道穿越斷層破碎帶的施工技術(shù)是關(guān)鍵.斷層破碎帶若與其上或14(1)強行穿越法:這是最常用的傳統(tǒng)方法，其特點是支撐護頂，隨挖隨砌.根據(jù)工程經(jīng)驗，短段掘砌、噴錨支護、超前支架、側(cè)壁導(dǎo)坑等方法較為常用.（2）注漿法:這是人工充填圍巖裂隙的一種方法，在一定的注漿壓力作用下，漿液被擠壓入巖層沿裂隙流動擴散，由于其充塞和水化作用，在裂隙內(nèi)成為具有一定強度和低透水性的結(jié)石體，從而達到堵塞裂隙、截斷水路和加固圍巖的日的.注漿在海底隧道中對防止涌水并加強巖體強度是必不可少的.(1)強行穿越法:這是最常用的傳統(tǒng)方法，其特點是支撐護頂，隨15

(3)凍結(jié)法:這是用冷媒傳遞冷量使含水地層降溫凍結(jié)的方法，依靠凍土的強度達到承受地壓的目的，使開挖和襯砌處在凍土保護之下安全進行.國內(nèi)外一般都將凍結(jié)法用于其它方法不適用的地層。(4)其它輔助措施:為了安全可靠地穿越斷層破碎帶，除采用以上方法外，還要采取兒種輔助措施，如超前探水、設(shè)置安全疏散日、強排堵截等.(3)凍結(jié)法:這是用冷媒傳遞冷量使含水地層降溫凍結(jié)的方法163.2沉管法施工技術(shù)所謂沉管隧道，就是將若干個預(yù)制管段分別浮運到海面(河面)現(xiàn)場，并一個接一個地沉放安裝在己疏浚好的地槽內(nèi).至今世界上己修建了100多座沉管隧道，最長達5.8km.我國修建沉管隧道起步較晚，己建成的有上海金山供水隧道、黃浦江寧國路隧道、天津海河隧道、寧波甬江隧道以及廣州珠江隧道.沉管法修建水下隧道的優(yōu)點在于對地質(zhì)條件的適應(yīng)性強、隧道的覆蓋層薄，從而使隧道總長度減小，隧道斷面利用率高，防不可靠度高，施工周期短及工程造價合理等.3.2沉管法施工技術(shù)17沉管隧道適用于海底地形平坦、水深及跨度不太大的情況.

其關(guān)鍵技術(shù)主要有以下幾方面:（1）管段制作與裝配:要求管段不滲漏，均質(zhì)，重量對稱，結(jié)構(gòu)牢固，以保證浮運時沒有傾倒的危險以及能在水上拖運足夠遠的路程.（2）基礎(chǔ)處理:先將管段沉放在預(yù)先設(shè)置好的支座上，再將竹段與基槽之間的空隙填實.目前常用壓砂法，它是通過管底部預(yù)留孔向基底注砂的.它要求砂和水的混合物通過在隧道底板中的流砂孔壓出.混合物在空隙中向各個方向流動，直到其流速下降到足夠小而沉積成圓形砂丘為止.沉管隧道適用于海底地形平坦、水深及跨度不太大的情況.其關(guān)18

(3)管段沉放:它受氣象、洋流、自然條件的直接影響，還受航道條件的限制.壓載水艙灌滿后，管段下沉.這時，原先的浮運過程中擱置于管段上的浮箱和懸于其下的管段一起沉向水中.把管段下降到基槽底部并置于4個臨時支座上，利用管段的前端擱置在前一管段上或明挖結(jié)構(gòu)上的鼻式托座上.在另一端，管段擱置于兩個千斤頂上，千斤頂支承于管段運抵現(xiàn)場前就己在基槽中設(shè)置好的混凝土臨時支承板上.管段需在其臨時支承板上非常準確地定位.管段下沉以后，用水灌滿壓載水艙以防止管段由于水密度的變化或者船只的來往而升浮.(3)管段沉放:它受氣象、洋流、自然條件的直接影響，還受19(4)管段聯(lián)結(jié):住要采用水力壓接法，水下壓接的住要工序是對位、拉合、壓接、拆除封墻.當(dāng)管段沉放到臨時支承上后，用鋼繩進行初步定位，然后用臨時支承上的垂直和水平千斤頂精確對位之后，己設(shè)管段和新鋪管段還留有間隙，用千斤頂把新設(shè)管段拖靠到己設(shè)段上，由于螺桿的拉力，使墊圈軟舌部被壓縮，兩節(jié)管段初步密貼.接著用水泵抽掉封在隔墻間的水，新管段自由端受到巨大靜水壓力的作用，使墊圈硬橡膠部分被壓縮，接頭完全封住，此時可以拆除隔墻.(4)管段聯(lián)結(jié):住要采用水力壓接法，水下壓接的住要工序是對20（5）防水技術(shù):沉管隧道的防水主要分兩方面，即管段本身防水和接縫防水.為保證管段不漏，嚴格控制混凝土的成分配比、降低溫差、施工期間延遲拆除模板、連續(xù)澆灌管段、加設(shè)輔助防滲管段接縫的防水主要依靠橡膠止水墊環(huán)和Ω止水膠帶.（5）防水技術(shù):沉管隧道的防水主要分兩方面，即管段本身防水和213.3盾構(gòu)法施工技術(shù)盾構(gòu)法一般限制在港灣下的淺水區(qū)和沿海地帶，在深堆積層等軟弱的不透水粘土中最為適用.采用盾構(gòu)法修建了很多海底隧道，其中典型的工程有:日本德山港海底隧道、東京灣渡海公路隧道、丹麥大海峽隧道等，其中東京灣公路隧道為迄今為止直徑最大的盾構(gòu)隧道，盾構(gòu)直徑為14.14m。3.3盾構(gòu)法施工技術(shù)223.4TBM法施工技術(shù)隧道掘進機(TBM)有兩種基本類型:部分斷面掘進機和全斷面掘進機.全斷面掘進機用于斷面一次開挖，通常用于圓形隧道斷面，這類掘進機有各種不同的類型.全斷面隧道掘進機己經(jīng)成功地用于很多海底隧道，如最著名的英法海峽隧道.3.4TBM法施工技術(shù)23contents4施工方法簡介1廈門翔安海底隧道圖片2各國海底隧道具體情況介紹3海底隧道的特點5海底隧道施工技術(shù)contents4施工方法簡介1廈門翔安海底隧道圖片2各國海24海底隧道的施工方法有:(1)盾構(gòu)法(一種掘進機)，該法對地面（或海底面）的影響很小。其施工時，主要為盾構(gòu)掘進機在地層中推進，利用其面的刀盤切割土石并將棄砟運出隧道外，同時拼裝預(yù)制好的隧道管片（結(jié)構(gòu)）。

(2)沉管法。沉管隧道就是將若干個預(yù)制段分別浮運到海面（河面）現(xiàn)場，并一個接一個地沉放安裝在已疏浚好的基槽內(nèi)，以此方法修建的水下隧道。目前沉管法施工已經(jīng)比較成熟，一般與盾構(gòu)法進行方案比選。而使用最多的為：盾構(gòu)法。如著名的英法海底隧道等由盾構(gòu)法修建。海底隧道的施工方法有:(1)盾構(gòu)法(一種掘進機25海底隧道圖片海底隧道圖片26廈門翔安海底隧道洞口處廈門翔安海底隧道洞口處27廈門翔安海底隧道施工過程圖1廈門翔安海底隧道施工過程圖128施工過程圖2施工過程圖3施工過程圖2施工過程圖329隧道貫通圖1隧道貫通圖130隧道貫通圖2隧道貫通圖231各國海底隧道發(fā)展已建海底隧道：

世界上己修建了許多海峽隧道，未建的地方也在積極籌劃中.20世紀40年代日本在關(guān)門海峽修建的海峽隧道，是世界上最早的海峽隧道，之后又在關(guān)門海峽修建了兩條海底隧道.日本于1988年在津輕海峽建成了迄今為止世界上最長的海峽隧道—青函隧道，隧道長53.85km,最大水深為140m,海底埋深為100m,隧道實現(xiàn)了本州和北海道之間的鐵路運輸.英法海峽隧道從拿破侖時代(1800年)起就種兩次開挖，但都停了下來，到1993年隧道全部貫通.隧道長50.5km，最大水深為60m,海底最小埋深為21m.1996年，丹麥大海峽隧道竣工，該隧道長7.26km,最大水深為53m,海底最小埋深為巧m.日本跨越東京灣的渡海公路隧道，也是近期完工的一項令人注目的工程，隧道長9.5km,最大水深為28m,海底最小埋深為15m.挪威也修建了18座海底隧道，總長度超過45km,最長的一條隧道為4.7km，最大水深達180m.各國海底隧道發(fā)展已建海底隧道：32計劃修建海底隧道：

跨越丹麥和瑞典之間的厄勒海峽長16km的隧道和橋梁組合通道(公鐵兩用);

跨越丹麥和德國之間的費馬恩海峽通道，海面下深約50m的一條長19km的鐵路隧道，或一條橋隧組合通道;跨越加拿大西部紐布倫瑞克和愛德華土了島之間的諾森伯蘭海峽隧道，長13km，水深為30m;連接西班牙及摩洛哥的直布羅陀海峽鐵路隧道(或橋隧組合)，長50km,最大水深為300m;跨越意大利墨西拿海峽的隧道，隧道長23km，其中6km是懸浮隧道，最大水深為150m;跨越挪威外奧斯陸峽灣長14km的隧道，最大水深為300m;跨越印尼的爪塵和蘇門答臘島之間的哭他海峽隧道，長39km,最大水深為200m;

跨越阿拉斯加和楚科奇西伯利亞之間相隔113km的白令海峽隧道，其最大水深為51m，在海峽中間有兩座代奧米德群島;

跨越日本與韓國之間的對馬海峽鐵路沉竹隧道，長200km,最大水深為210m，計劃修建海底隧道：跨越丹33與陸地隧道相比，海底隧道具有如下特點:(1）通過深水進行海底地質(zhì)勘測比在地面的地質(zhì)勘測更困難、造價更高，而目準確性相對較低，所以遇到未預(yù)測到的不良地質(zhì)情況風(fēng)險更大.因此，在隧道施工時必須進行超前地質(zhì)預(yù)報.（2）海底隧道施工的主要困難是突然涌水，特別是斷層破碎帶的涌水.因此必須加強施工期間對不良地質(zhì)段和涌水點的預(yù)測和預(yù)報(3)海底隧道的單日掘進長度很大，從而對施工期間的后勤和通風(fēng)有更高的要求.（4）很高的孔隙水壓力會降低隧道圍巖的有效應(yīng)力，造成較低的成拱作用和地層的穩(wěn)定性海底隧道特點：與陸地隧道相比，海底隧道具有如下特點:海底隧道特點：34（5）很高的滲水壓力可能導(dǎo)致水在有高滲透性或有擾動區(qū)域與開闊水面有渠道相連的地層中大量流入.（6）海底隧道不能自然排水，堵水技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù).先注漿加固圍巖，堵住出水點，然后再開挖.在堵水的同時加強機械排水，以堵為主，堵抽結(jié)合.(7)在高水壓下開挖橫通道是一大技術(shù)難題，將來很有必要有專門在困難條件下開挖橫通道的隧道掘進機(8)襯砌長期受較大的水壓作用.(9)由于單日連續(xù)掘進距離很長而導(dǎo)致工期很長，投資很高，因此必須采用快速掘進設(shè)備.

目前修建海底隧道的基本方法有:鉆爆法、沉管法、盾構(gòu)法和掘進機法，或這兒種方法的組合.另外水中懸浮隧道正在研究中.（5）很高的滲水壓力可能導(dǎo)致水在有高滲透性或有擾動區(qū)域與開闊35海底隧道施工技術(shù)：1、鉆爆法施工技術(shù)采用鉆爆法施工的海底隧道主要有:日本的新關(guān)門隧道、青函隧道、英國的墨爾西隧道、冰島的華爾海峽隧道以及挪威的海底隧道.作為世界上最長的海底隧道—青函隧道，它在水平鉆探、超前注漿加固地層、噴射混凝土等技術(shù)上有巨大的發(fā)展，尤其在處理海底涌水技術(shù)方面獨具一格，為工程界所津津樂道.海底隧道施工技術(shù)：1、鉆爆法施工技術(shù)36海底隧道穿越斷層破碎帶的施工技術(shù)是關(guān)鍵.斷層破碎帶若與其上或附近的水系相溝通，隨時都有可能給工程帶來淹沒、塌通、涌水，或形成泥石流的危險.如青函隧道發(fā)生過四次較大塌方涌水事故，其中1976年5月6日在北海道側(cè)平行導(dǎo)坑內(nèi)發(fā)生的涌水事故最為嚴重，涌水量高達70m3/min,用了5個月時間才繞過涌水段.穿越斷層破碎帶，主要問題在于對斷層破碎帶的支撐、加固和堵水.目前國內(nèi)外經(jīng)常采用的方法是強行穿越法、注漿法、凍結(jié)法和其它輔助方法.海底隧道穿越斷層破碎帶的施工技術(shù)是關(guān)鍵.斷層破碎帶若與其上或37(1)強行穿越法:這是最常用的傳統(tǒng)方法，其特點是支撐護頂，隨挖隨砌.根據(jù)工程經(jīng)驗，短段掘砌、噴錨支護、超前支架、側(cè)壁導(dǎo)坑等方法較為常用.（2）注漿法:這是人工充填圍巖裂隙的一種方法，在一定的注漿壓力作用下，漿液被擠壓入巖層沿裂隙流動擴散，由于其充塞和水化作用，在裂隙內(nèi)成為具有一定強度和低透水性的結(jié)石體，從而達到堵塞裂隙、截斷水路和加固圍巖的日的.注漿在海底隧道中對防止涌水并加強巖體強度是必不可少的.(1)強行穿越法:這是最常用的傳統(tǒng)方法，其特點是支撐護頂，隨38

(3)凍結(jié)法:這是用冷媒傳遞冷量使含水地層降溫凍結(jié)的方法，依靠凍土的強度達到承受地壓的目的，使開挖和襯砌處在凍土保護之下安全進行.國內(nèi)外一般都將凍結(jié)法用于其它方法不適用的地層。(4)其它輔助措施:為了安全可靠地穿越斷層破碎帶，除采用以上方法外，還要采取兒種輔助措施，如超前探水、設(shè)置安全疏散日、強排堵截等.(3)凍結(jié)法:這是用冷媒傳遞冷量使含水地層降溫凍結(jié)的方法393.2沉管法施工技術(shù)所謂沉管隧道，就是將若干個預(yù)制管段分別浮運到海面(河面)現(xiàn)場，并一個接一個地沉放安裝在己疏浚好的地槽內(nèi).至今世界上己修建了100多座沉管隧道，最長達5.8km.我國修建沉管隧道起步較晚，己建成的有上海金山供水隧道、黃浦江寧國路隧道、天津海河隧道、寧波甬江隧道以及廣州珠江隧道.沉管法修建水下隧道的優(yōu)點在于對地質(zhì)條件的適應(yīng)性強、隧道的覆蓋層薄，從而使隧道總長度減小，隧道斷面利用率高，防不可靠度高，施工周期短及工程造價合理等.3.2沉管法施工技術(shù)40沉管隧道適用于海底地形平坦、水深及跨度不太大的情況.

其關(guān)鍵技術(shù)主要有以下幾方面:（1）管段制作與裝配:要求管段不滲漏，均質(zhì)，重量對稱，結(jié)構(gòu)牢固，以保證浮運時沒有傾倒的危險以及能在水上拖運足夠遠的路程.（2）基礎(chǔ)處理:先將管段沉放在預(yù)先設(shè)置好的支座上，再將竹段與基槽之間的空隙填實.目前常用壓砂法，它是通過管底部預(yù)留孔向基底注砂的.它要求砂和水的混合物通過在隧道底板中的流砂孔壓出.混合物在空隙中向各個方向流動，直到其流速下降到足夠小而沉積成圓形砂丘為止.沉管隧道適用于海底地形平坦、水深及跨度不太大的情況.其關(guān)41

(3)管段沉放:它受氣象、洋流、自然條件的直接影響，還受航道條件的限制.壓載水艙灌滿后，管段下沉.這時，原先的浮運過程中擱置于