隧道工程3

土木工程概论第11讲隧道工程(2)第11讲隧道工程(2)11.1地下工程的定义11.2地下工程的发展11.3地下工程的施工方法土木工程概论第11讲隧道工程(2)11.1.1地下工程的概念地下工程是指深入地面以下为开发利用地下空间资源所建造的地下土木工程。它包括地下房屋和地下构筑物,地下铁道,公路隧道、水下隧道、地下共同沟和过街地下通道等。11.1地下工程的定义土木工程概论第11讲隧道工程(2)•地下空间：在岩层或土层中天然形成或人工开挖形成的空间称地下空间。天然形成的地下空间有：喀斯特溶洞、熔岩洞、风蚀洞、海蚀洞等；人工形成的地下空间有：各种矿洞、工程建设需要开凿的地下洞室（如隧道、厂房等）。•地下建筑：地下形成的建筑空间。•地下工程：建造在地下的各种工程设施。土木工程概论第11讲隧道工程(2)1、矿山巷道：包括各类矿物采掘后的洞室和输送矿石的巷道工程。2、地下储存：如粮食、油料、水果、蔬菜等的储存，汽车库、飞机库、舰艇库及核废料储存等。3、水工洞室：如各种输水隧道、水电站地下厂房、地下抽水蓄能电站、地下水库等。4、地下工厂：如各种轻重工业地下厂房、地下核电站、地下火电站等。5、地下民用与公共建筑：如地下商场、图书馆、体育场馆、展览馆、影剧院、医院、旅馆、住宅及其综合建筑体系─城市地下街道等。6、地下交通工程：如各种公路和铁路隧道、城市地铁、地铁站等。7、公用和服务性地下工程：如地下自来水厂、地下污水处理厂、给排水管道及煤气、供电、通讯管线的综合工程等。8、地下军事工程和防护工程：如各种野战工事、指挥所、通讯枢纽、人员和武器掩蔽所、军火和物资库等。11.1.2地下空间的分类土木工程概论第11讲隧道工程(2)11.1.3海底隧道海底隧道是为了解决横跨海峡、海湾之间的交通，而又不妨碍船舶航运的条件下，建造在海底之下供人员及车辆通行的海底下的海洋建筑物。土木工程概论第11讲隧道工程(2)•世界上己修建了许多海峡隧道，一些正在积极研究筹划中。•20世纪40年代日本在关门海峡修建的海峡隧道，是世界上最早的海峡隧道。•经过艰苦努力，日本于1988年在津轻海峡建成了迄今世界上最长的海峡隧道—青函隧道；•英法海峡隧道从拿破仑时代（1800年）以来就曾两次开挖，直到1993年隧道才全部贯通；土木工程概论第11讲隧道工程(2)•1996年，丹麦大海峡隧道竣工；•1997年日本在东京湾建成了世界上直径最大的海底公路隧道；•直布罗陀海峡通道从70年代开始调查，现在设计方案已基本完成，这个海峡通道将连接欧亚及非州两片大陆；•正在研究的白令海峡隧道将连接亚欧大陆与美州大陆。•在亚洲，计划的海底隧道有日韩对马海峡隧道、台湾海峡隧道、马六甲海峡隧道、宗谷海峡隧道、琼州海峡隧道等。•这些隧道有的采用深埋隧道，有的采用沉管隧道，有的采用悬浮隧道或桥梁与某种隧道的组合方案。土木工程概论第11讲隧道工程(2)世界上目前最长的海底隧道是日本的青涵隧道，长53.85km，其次是英法之间的英吉利海峡隧道，长约51km。世界各大海底隧道概况见下表。土木工程概论第11讲隧道工程(2)1.日本青函隧道（铁路）：53.85千米；2.英国－法国英吉利隧道（铁路）：50.5千米；3.日本新关门隧道（铁路）：18.77千米；4.英国塞维恩隧道（铁路）：7.01千米；5.日本羽田隧道（铁路）：5.98千米；6.日本关门隧道（铁路）：3.6千米；7.英国默西隧道（公路）：3.43千米；8.美国布鲁克林隧道（公路）：2.78千米；9.美国霍兰德隧道（公路）：2.61千米；10美国林肯1号隧道（公路）：2.51千米。世界上十大海底隧道土木工程概论第11讲隧道工程(2)我国海岸线总长度3．2万公里，其中大陆海岸线1．8万公里，岛屿海岸线1．4万公里，15个海湾。第一部分：中国海底隧道建设的发展态势土木工程概论第11讲隧道工程(2)同江到三亚沿海铁路，全长5700公里，横跨渤海湾、杭州湾、琼州海峡等等。同三高速同三铁路土木工程概论第11讲隧道工程(2)厦门海底隧道青岛海底隧道港、珠、澳海上大通道上海崇明隧道大连湾海底隧道杭州湾海底隧道琼州海峡隧道烟台－大连跨海铁路隧道台湾海峡隧道陆续要开展的项目土木工程概论第11讲隧道工程(2)琼州海峡隧道港、珠、奥海上通道台湾海峡隧道崇明隧道厦门海底隧道青岛海底隧道烟台－大连海底隧道大连湾海底隧道琼州海峡隧道港、珠、奥海上通道台湾海峡隧道崇明隧道厦门海底隧道青岛海底隧道烟台－大连海底隧道大连湾海底隧道杭州湾海底隧道中国的海底隧道建设计划土木工程概论第11讲隧道工程(2)金门（台湾）厦门大桥海沧大桥厦门东通道(翔安隧道)翔安区厦门岛龙海（漳州）1、厦门东通道工程地理位置图厦门海底隧道土木工程概论第11讲隧道工程(2)2、工程建设规模项目全长8.695km，其中海底隧道长6.05km，跨越海域宽4.2km，设双向六车道，概算31.97亿，计划工期4年。隧道起点K6+540竖井K7+850，内径8.3m，深约45m隧道终点K12+485竖井K11+250，内径8.3m，深约45m西滨互通服务、管理区起点K5+909终点K14+647五通翔安土木工程概论第11讲隧道工程(2)3、横断面设计行车隧道：设三车道，净宽14.5m、净高10.5m；建筑内轮廓面积：122平米；服务隧道：净宽6.5m，净高6m，建筑内轮廓面积：33平米；上部为检修车通道、逃生通道下部为市政管廊：直径1米供水管、22万伏高压电缆、通信光缆施工中超前掘进兼作地质导洞52m22m服务隧道土木工程概论第11讲隧道工程(2)4、工程地质条件及纵断面设计场区主要为花岗岩地层，主要不良地质包括：两岸全强风化层、翔安侧浅滩段部分透水砂层、海域段多处全强风化深槽（囊）最大纵坡：3%；最深处：海平面下约70mF3F1F4F2F1、F2、F3：全强风化深槽；F4：全强风化深囊全强风化层全强风化层、部分透水砂层海水最深约30m土木工程概论第11讲隧道工程(2)6、洞门设计厦门岸洞门设计翔安岸洞门设计土木工程概论第11讲隧道工程(2)五通端洞口全景土木工程概论第11讲隧道工程(2)胶州湾高速公路海湾大桥海底隧道青岛海底隧道土木工程概论第11讲隧道工程(2)胶州湾隧道团岛薛家岛海底隧道工程概况F3钻孔隧道工程全长6170米，其中，海域段3300米，陆域段2250米，两端敞口段620米，项目概算31.8亿元，工期4年。土木工程概论第11讲隧道工程(2)青岛胶州湾隧道纵断面图团岛薛家岛市政接线3.5%3%土木工程概论第11讲隧道工程(2)青岛海底隧道效果图土木工程概论第11讲隧道工程(2)一般地段隧道横断面方案图土木工程概论第11讲隧道工程(2)洞口设计土木工程概论第11讲隧道工程(2)港、珠、澳海上大通道1#人工岛2#人工岛全长36km，分别由6km沉埋管段和大桥相联后，在珠海拱北上岸，再用桥和6km长的山岭隧道相联，并和太澳公路相联，工程规模为双向六车道。土木工程概论第11讲隧道工程(2)土木工程概论第11讲隧道工程(2)上海崇明海底隧道1.位于长江口2.连接上海浦东-长兴岛-崇明岛3.南遂北桥越江通道崇明岛长兴岛五好沟土木工程概论第11讲隧道工程(2)总长25.5公里，其中隧道长为8.9公里，大桥长10.3公里，计划于2010年的年初建成；双管六车道，隧道外径OD15.44m；预留轨道交通土木工程概论第11讲隧道工程(2)大连湾海底隧道全长约3公里，其中海底距离为2公里，这条隧道一旦建成通车，不仅可以大大缓解大连市城区的交通压力，还将成为连接大连城区至开发区的便捷的海底通道。大连钢厂大连上海路土木工程概论第11讲隧道工程(2)琼州海峡隧道琼州海峡34km跨海隧道，采用盾构法修建铁路海底隧道，正在论证中，目前轮渡过渡。在琼州海峡修建海底隧道花费将达近200亿元土木工程概论第11讲隧道工程(2)琼州海峡隧道西线方案纵断面图土木工程概论第11讲隧道工程(2)杭州湾海底隧道从浙江嘉兴横跨杭州湾直抵宁波的慈溪，使宁波到上海的路程缩短120公里。土木工程概论第11讲隧道工程(2)烟台－大连跨海铁路隧道烟台－大连海底隧道渤海湾大连至烟台110km跨海铁路隧道，目前轮渡正在修建，可能采用TBM法和盾构法。土木工程概论第11讲隧道工程(2)台湾海峡隧道1998年底，在各方的努力下，两岸专家首次在厦门就“台湾海峡隧道”工程进行探讨、论证;1999年底，两岸专家再次聚首福建平潭，着重探讨了海峡隧道建设的北线方案。专家们设想中的台湾海峡桥梁、隧道工程建设方案有北线、中线和南线三种，起点均在福建。土木工程概论第11讲隧道工程(2)北线方案：福清―平潭岛―台湾新竹线，长约122公里，该线由福清半岛小山东―平潭娘宫跨海桥梁及平潭岛至台湾新竹海底隧道组成。历史上，在该路线尚未有超过7级的大地震，现今地震活动性一般，仅5级左右中等地震，频度较低；中线方案：莆田笏石―南日岛―台湾苗粟，128公里，该线路在历史上无超过7级大地震，但出现过5~6级中强地震，现今地震频度略高;南线方案：厦门―金门―澎湖―嘉义，长约174公里，历史上发生过5~6级地震。土木工程概论第11讲隧道工程(2)技术方案：通道可能是桥隧及局部路堤相结合;建设台湾海峡通道可能需要4000-5000亿人民币。探讨中的台湾海峡通道全长约125公里至150公里，将是世界上最长、建设难度最大的海峡通道。土木工程概论第11讲隧道工程(2)北线福青－新竹122km中线莆田－苗粟128km南线厦门－嘉义174KM土木工程概论第11讲隧道工程(2)台湾海峡隧道效果图土木工程概论第11讲隧道工程(2)小结据不完全统计，国外近百年来已建的跨海和海峡交通隧道已逾百座，多数在日本、挪威。其中，最著名的有：•日本青函海峡隧道9(53KM)；•英吉利海峡隧道(50KM)；•日本东京湾海底隧道；•丹麦斯特贝尔海峡隧道。目前筹划的海底隧道：日本－韩国的海底隧道、白令海峡110公里海底隧道（西伯利亚－阿拉斯加）、欧非海底隧道41公里。土木工程概论第11讲隧道工程(2)海底隧道修建的意义海底隧道不仅有利推动国与国、地区与地区之间的经济发展，对建立区域性一体化有着不可替代的作用，而且具有不占地，不妨碍航线，不影响生态环境的特点，是一种非常安全的全天候的海底通道。土木工程概论第11讲隧道工程(2)第二部分：海底隧道修建技术的特点土木工程概论第11讲隧道工程(2)海底隧道面临的最大挑战：隧道区域被海水覆盖－－高水压，决定于隧道最小岩石覆盖厚度；经常会遇到断层软弱带，而且不确定性比较大；水源无穷补给；Walgau隧道涌水200l/s日本青函隧道发生4次大涌水土木工程概论第11讲隧道工程(2)两端都向下倾斜－－对排水和出渣造成困难；F3F1F4F2F1、F2、F3：全强风化深槽；F4：全强风化深囊全强风化层全强风化层、部分透水砂层土木工程概论第11讲隧道工程(2)渗流水为盐水－－受含盐海水长期浸泡、腐蚀；交通隧道，汽车尾气排放CO2入渗衬砌砼，高性能、高抗渗衬砌结构的耐久性与砼配制工艺，以及洞内装修、机电设施的防潮去湿要求高。土木工程概论第11讲隧道工程(2)海域地质勘察准确性差－－比陆地隧道勘察难度多，在很大程度上依赖于间接方法，成本也比陆地隧道大很多；土木工程概论第11讲隧道工程(2)小结渗流问题是海底隧道的最大威胁•高压水•水源无穷补给•地勘精度不够•无路可逃所以，探水、止水、防水是隧道施工的核心土木工程概论第11讲隧道工程(2)海底隧道施工的关键技术1.信息化施工1.1超前地质预报与监控量测1.2施工过程中岩体质量的定量评估与涌水量的评价土木工程概论第11讲隧道工程(2)2.超前预支护技术2.1富水砂砾层的工作面稳定技术2.2断层破碎带的注浆加固技术2.3复杂条件下横通道开挖时的预支护技术土木工程概论第11讲隧道工程(2)3.掘进技术3.1复杂条件下的控制爆破技术3.2提高掘进的机械化程度，加快掘进速度和质量土木工