厦门东通道初步设计说明.doc

厦门东通道工程厦门东通道工程隧道土建工程初步设计说明隧道土建工程初步设计说明 - 1 - 中交第二公路勘察设计研究院中交第二公路勘察设计研究院/ /重庆交通科研设计院重庆交通科研设计院 初步设计说明初步设计说明 1 1 概述概述 1.11.1 项目项目概况概况 厦门东通道是一项规模宏大的跨海工程， 跨越海域总长约 4200m，设双向六车道，跨 海形式采用钻爆法暗挖隧道。东通道是连 接厦门市本岛和翔安区陆地的重要通道， 兼具公路和城市道路双重功能，目前，进出 厦门岛的公路交通主要依靠厦门大桥和海沧 大桥，交通已十分拥挤，从进一部完善厦门 岛进出通道和区域路网布局，适应进出厦门 岛交通需求，拓展厦门市发展空间，促进区 域社会经济协调发展，优化产业布局等方面 考虑，建设东通道是非常必要和迫切的，其 社会和经济效益也是十分显著的。同时，采用钻爆法暗挖方案修建本工程，将是我国大陆第 一座大断面的水底隧道，对我国隧道建设技术的进步和发展，缩小与世界先进水平的差距， 将起到里程碑式的作用。 1.21.2 编制依据编制依据 （1）交通部关于厦门东通道工程项目可行性研究报告的专家审查意见； （2）国家计委关于厦门东通道工程项目可行性研究报告的批复意见； （3）厦门东通道项目中标通知书； （4）中交第二公路勘察设计院与厦门市路桥建设投资总公司签定的厦门东通道勘察、 设计合同； （5）厦门东通道海底隧道方案研讨会会议纪要； （6）本院测绘公司提供的东通道及两岸接线地形图（1:1000） ； （7） 东通道两岸引道接线地质勘察报告 ； （8） 东通道海底地质初勘报告 。 1.31.3 设计标准及采用技术规范设计标准及采用技术规范 1.3.1 技术标准技术标准 主洞计算行车速度： 80km/h 主洞隧道建筑限界净宽： 0.5+0.25+0.5+3*3.75+0.75+0.25=13.50m 主洞隧道建筑限界净高： 5.0m 服务隧道上方预留检修车辆兼逃生空间 3.0m（宽）2.5m（高） ，下方设置供水自 来管道预留空间 2.6m（宽）2.15m（高）和 22 万伏特高压电缆预留空间 3.0m（宽） 2.15m（高） 。 1.3.2 主要技术规范主要技术规范 公路工程技术标准 (jtg b001-2003) 公路工程抗震设计规范 (jtj 004-89) 公路隧道设计规范 (jtj 026-90) 锚杆喷射混凝土支护技术规范 (gb 50086-2001) 地下工程防水技术规范 (gb 50108-2001) 混凝土结构设计规范 (gb50010-2002) 2 2 自然地理概况自然地理概况 2.12.1 场区地形地貌场区地形地貌 工程场址位于厦门岛东北侧，地貌单元属闽东南沿海低山丘陵滨海平原区。场址区 陆域为风化剥蚀型微丘地貌，海岸带为海蚀海岸及堆积海滩地貌；两岸地势开阔平坦，主要 为残丘红土台地，丘顶高程 2035m，丘体多呈椭圆体，坡度和缓。丘间洼地高程一般 515m，沟、塘较多。海滨局部为全新世冲海积阶地，地面高程一般 25m，略向海边倾斜。 海岸带为海蚀海岸及堆积海滩地貌，岸线曲折，岸坡以土质陡坎为主，坎高 720 米，部分 地段坎底基岩裸露。五通岸多为侵蚀海岸，海滩多礁石，西滨岸为堆积海岸，海滩宽阔，滩 面被浮泥覆盖，被辟为海产养殖场。 2.22.2 水文与气象水文与气象 厦门海域为正规半日潮，历年来最高潮位 4.53m，最低潮位-3.30m，平均高潮位 2.39m，平均低潮位-1.53m，平均潮差 3.92m，最大潮差 6.92m，平均海平面-0.32m（黄海高 厦门东通道地理位置图厦门东通道地理位置图 厦门岛厦门岛 翔安区翔安区 厦门东通道工程厦门东通道工程隧道土建工程初步设计说明隧道土建工程初步设计说明 - 2 - 中交第二公路勘察设计研究院中交第二公路勘察设计研究院/ /重庆交通科研设计院重庆交通科研设计院 程） 。潮流形式属往复型，涨潮时最大流速 1.3 节，流向 3330；落潮时最大流速 1.4 节，流 向 137。 场区陆域没有河流，大气降雨靠丘（岗）间沟谷排泄流入港湾或海中。区内小型水体较 多，池塘遍布。 厦门地区属亚热带海洋性气候，冬无严寒，夏无酷暑，四季如春。年均气温 20.8， 极端最高气温 38.4，极端最低气温 2.0。每年 28 月为雨季，年均降雨量 1143.5mm。 主要风向为东北向，次为东南向，9 月至次年 4 月为沿海大风季节，多为东北风，平均风力 34 级，最大 89 级。79 月为台风季节，风力 710 级，最大可达 12 级，最大风速 60m/s。 3 3 工程地质及水文地质工程地质及水文地质 3.13.1 区域地质概况区域地质概况 厦门地区所处大地构造单元为闽东中生代火山断拗带（二级构造单元）之闽东南沿海 变质带（三级构造单元） 。在此构造单元内，对隧址区地质构造具有控制意义的断裂构造为 长乐诏安断裂带和九龙江断裂带。 长乐诏安断裂带位于东南沿海丘陵地带，呈北东向平行海岸线展布，北起闽江口， 经长乐、惠安、泉州、厦门、诏安，向南延伸至广东南澳、惠来入海，长约 450km。该断裂 带由一系列近于平行、长短不一的断层组成，带宽 3858 km。该断裂带上地震活动较弱， 最新活动年代为晚更新世早期。 九龙江断裂带分布于厦门、漳州和南靖等地，走向北西至东西，由二到三条次级断裂 组合而成，长 120 km 以上。断裂形成于晚侏罗世，沿断裂片理化、糜棱岩化现象明显。在 晚第四纪时期，该断裂某些地段有较强活动，扭断水系，断错上更新统。此外，沿断裂带也 是地热异常带，发生过多次 56 .5 级地震。 本次海域地震反射勘探发现数条轴向测线均有三条强风化基岩深槽，呈北西及近南北 向展布，f1 走向北西 276， f2 走向北西 304.5，f3 走向北西 345.5，经钻孔验证，强 风化层深厚，部分岩芯可见密集的高角度裂隙及碎裂特征。 3.23.2 工程地质工程地质 本工程场区地质、岩性相对单一，基岩为燕山期花岗闪长岩、花岗岩侵入体和喜山期 岩脉，岩石坚硬、完整，断裂构造不发育，表层普遍分布厚度不均的第四系松散层，冲坡积 层及风化残积层主要为两岸耕地，岸滩及海底分布为海积层，成分相对复杂，多数含有机质， 不均匀分布于海底。 各层具体工程地质特征描述如下： 1）第四系地层）第四系地层 第四系地层以侵入岩残积土为主，其次为上更新统冲洪积、以白色基调为主的粘性土 （当地称白土）和粘土质砂，少量全新世冲坡积或海积砂土、粘性土、淤泥等。 侵入岩残积土水平方向较为均一，垂直方向则显示出不甚明显的分带现象，本区残积 土一般可分为上、中、下三个带，即棕红色粘土带、棕红杂灰白花斑色亚粘土带、灰白色砂 质或砾质粘性土带，此类土在丘顶处薄，丘体边缘较厚，厚度一般 515 米。 上更新统白土主要分布于丘间洼地，层厚变化大，最厚处可达 20 米左右。全新统主要 分布于海域及堆积潮滩地带，少量分布于丘间洼地表部。 各类土体特征及分布情况如下： 填筑土（q4me）：多为杂填土，局部为素填土，结构疏密不均，主要分布于五通岸 人口居住区，厚度一般不超过 3 米，西滨岸仅以海堤、塘埂、路堤等形式出现。 全新世海积淤泥或淤泥混砂（q4m）：灰色灰黑色，含贝壳碎片，土质均匀，粘性 较强，流动流塑状；主要分布于港湾及沿海潮间带，陆域沟、塘中有少量分布。场区潮滩 前缘地带此类土较厚，钻孔揭示最厚处达 6m 左右。 全新世海积砂类土（q4m）：多呈灰色，局部呈浅黄色，多为中、粗砂，结构松散， 成份以石英为主，分选性差，含泥质和贝壳碎片；主要分布于海岸边及浅海暗礁群内，厚度 一般不超过 5 米。 全新世亚粘土、淤泥质亚粘土及泥炭质土：场区丘间洼地表部一般均有全新世冲洪 积亚粘土（q4al+pl） ，颜色以黄褐色居多，洼地边缘过渡为棕红色，软塑状为主，局部流塑或 硬塑状，层厚一般小于 2 米；滨海低凹处常有湖沼相灰色淤泥质粘土（q4l）或黑色泥炭质土 （q4f）分布其下，流塑软塑状，层厚一般不超过 2 米；同安岸引道段 ysk7 孔及 ysk16 孔 揭示了此类地层，分布高程在 2.07.0 米之间，泥炭层厚度一般小于 1 米，淤泥质粘土厚 度小于 2 米，五通岸低洼处局部地段也可能有此类土分布。 上更新世冲洪积粘性土及粘土质砂（q3al+pl）：此类土以白色为主基调，残丘边缘 过渡为棕黄杂灰白色，以砂质粘性土为主，某些深度可出现细腻的粘土夹层，硬塑半干硬 状，下部往往夹密实的粘土质中粗砂透镜体；该土层砂粒含量及粒径垂向变化大；海域中同 安岸养殖场区 czk10、czk11、ztk13、ztk15、ztk16、ztk17、ztk18 孔揭示的更新统冲洪积 厦门东通道工程厦门东通道工程隧道土建工程初步设计说明隧道土建工程初步设计说明 - 3 - 中交第二公路勘察设计研究院中交第二公路勘察设计研究院/ /重庆交通科研设计院重庆交通科研设计院 中粗砂局部含卵、砾石，最大粒径可达 10cm 左右，反映出山前古冲沟或古洼地的沉积特征。 前者在场区丘间洼地均有所分布，揭示最大厚度近 15 米。同安岸揭示该类土顶界最高点为 4.88 米（zsk5 孔） ，五通岸 ysk15 孔于高程 5.72 米即揭露该类土。 第四纪残积层（qel）：表部均为棕红色，往下过渡为棕红杂黄色、灰白色花斑状， 以砂质粘土、亚粘土居多，硬塑半干硬状，广泛分布于残丘台地，厚度多为 510 米。 （注：本次勘察是以矿物风化程度及原岩结构是否可辨作为残积土与全风化层的划分标准， 如仅以标准贯入击数小于 30 击/30cm 为划分依据，则残积层厚度大于上述范围值） 。 2）基岩）基岩 场区基岩以燕山早期第二次侵入的花岗闪长岩及中粗粒黑云母花岗岩为主，浅海区及 五通岸为花岗闪长岩分布区，同安侧潮滩及其以北地带为黑云母花岗岩分布区。其内穿插二 长岩、闪长玢岩、辉绿岩（玢岩）等岩脉，脉岩以辉绿岩最为多见，多沿本场区最为发育的 近南北向及北北东向高角度裂隙侵入，脉宽一般不足 1 米，个别部位宽达 1020 米；除 ztk3、ztk5、ztk17 钻孔揭示二长岩脉外，在五通侧潮滩后缘 czk4 孔附近有所出露，总体 呈北东东向展布，延伸不远，最宽处约 10 米，其内原生节理及密闭裂隙很发育；同安岸钻 孔多处揭示了已风化为土状的细粒闪长岩，引道 zsk11 及 ysk12 孔还揭示了闪长玢岩脉体。 基岩按风化程度可分为全、强、弱、微四个风化带，各带特征如下： 全风化带（w4）：全风化花岗闪长岩及黑云母花岗岩一般呈棕黄灰黄色，含灰白 色及褐色斑点，岩体已呈砂质粘土或砂质亚粘土状；全风化辉绿岩为灰黄含黑褐色细纹，呈 硬塑半干硬粘土状；全风化闪长岩为灰黄浅黄色，岩体呈硬塑粘土状；全风化闪长玢岩 多为紫红含灰白斑点，呈硬塑半干硬粘土状。全风化带的厚度主要取决于其顶部受剥蚀程 度，两岸普遍较厚，一般为 1030m，海域变化很大，浅海区及五通岸潮滩区该风化带几乎 被冲刷剥蚀殆尽，但构造破碎带内仍可达 30 米左右。 强风化带（w3）：花岗闪长岩及黑云母花岗岩强风化带呈棕黄灰黄色，从上至下 一般由砾质粘性土 泥质砂砾石土 酥脆岩体过渡，中下部常有大小不等的弱微风化 球状残余体，辉绿岩、闪长岩、闪长玢岩等脉岩强风化带为棕黄色，呈坚硬土极软岩状， 风化差异不及前两者明显。强风化带顶界高程一般低于-10 米，厚度一般小于 15 米，构造 破碎带内可达 30 米以上；在个别风化深槽内，其底界可深至 -100 米以下。 （注：以标准贯 入击数是否达到 50 击/30cm 作为划分全、强风化带的标准） 弱风化带（w2）：该风化带的主要特征是岩体被较多风化裂隙切割，风化裂隙一般 追踪构造裂隙或原生节理发育，部分追踪低倾角裂隙，裂隙两侧数毫米数厘米范围内的矿 物风化成黄色，部分裂隙内充填物或胶结物已风化为泥，岩块大部仍保持原岩特征，仅边缘 带变软。该风化带为强风化与微风化的过渡带，厚度一般不超过 5 米，局部追踪构造破碎带 可达很深部位。 微风化带（w1）：花岗闪长岩及中粗粒黑云母花岗岩为灰白色，后者常见暗色包体； 辉绿岩脉呈灰绿色，石英岩脉呈白色，二长岩脉呈淡黄色，闪长玢岩呈灰黑色，钻孔未揭示 其他脉岩新鲜岩体，上述微风化岩石均属硬质岩类，岩脉多沿高角度构造裂隙侵入，两者界 面多很规则，熔融现象不明显。微风化带顶界形态主要受构造控制，岩体完整地带其顶界较 平缓，构造破碎或裂隙发育带则顶界变化很大。场区基岩微风化顶面多处于 0 -55 米之间， 少数风化深槽处低于-70 米。 微风化岩破碎带（f1、f2、f3）：颜色与原岩基本相同。多分布于风化槽轴线附近， 岩体被三组以上构造裂隙切割，裂隙间距小于 20cm，岩体被割成碎石状，岩质仍较硬，少 数裂隙内存在碎屑物，一般呈高角度带状产出。 风化岩体主要地质特征一览表 纵波速度（m/s） 风化带主要地质特征 范围平均值 全风化 全部变色，为灰白色杂棕红色； 岩石的组织结构完全破坏，呈土状或砂状； 除石英颗粒外，其余矿物大部分风化蚀变为次生矿物； 锤击有松软感，出现凹坑，岩心用手可捏碎。 1330 1846 1722 强风化 大部分变色，为棕红色杂灰白色；只有局部岩块保持原色； 岩石的组织结构大部分已破坏；沿裂隙面含次生夹泥； 除石英外，长石，云母和铁镁矿物已风化蚀变； 锤击哑声，岩石变酥，易碎，用镐撬可以挖动。 1918 2171 1997 弱风化 岩石表面或裂隙面大部分变色，但断口仍保持新鲜岩石色泽； 岩石原始组织结构清晰完整，呈块状，裂隙面风化剧烈； 岩石矿物清晰； 锤击声脆，开挖需用爆破。 3938 4453 4100 微风化 岩石表面或裂隙面有轻微褪色； 岩石组织结构无变化，保持原始完整结构，呈块状； 岩石矿物清晰； 锤击发音清脆，开挖需用爆破。 5000 5758 5180 3.33.3 水文地质水文地质 3.3.1 地下水类型地下水类型 根据地下水含水层所处的位置不同，场区地下水可分为陆域地下水和海域地下水两大类： 厦门东通道工程厦门东通道工程隧道土建工程初步设计说明隧道土建工程初步设计说明 - 4 - 中交第二公路勘察设计研究院中交第二公路勘察设计研究院/ /重庆交通科研设计院重庆交通科研设计院 陆域地下水 主要指陆域范围内地层中的地下水，据其不同的赋存形式分为松散岩类孔隙水、风化基 岩孔隙、裂隙水、基岩裂隙水三种，其中松散岩类孔隙水赋存于第四系残积层中，风化基岩 孔隙、裂隙水赋存于基岩全强风化层中，基岩裂隙水赋存于基岩的风化裂隙及构造裂隙中； 陆域地层中无明显的含水层与隔水层（除可能存在的富水性好的基岩破碎带外） ，均为弱富 水，渗透性较差，为弱或微含水层，受岩性的影响，各类型地下水均水量较贫乏；陆域地下 水主要受大气降水的补给，就近向低洼地段排泄，总体上属于潜水，局部洼地（如 ysk5 号 孔）因上覆土层中含大量高岭土的粘土相对隔水层，地下水具承压性。 海域地下水 主要指海域范围内地层中的地下水，据其不同的赋存形式分为松散岩类孔隙水、风化基 岩孔隙、裂隙水及基岩裂隙水三种，其中松散岩类孔隙水赋存于第四系全新统海积层中，风 化基岩孔隙、裂隙水赋存于基岩全强风化层中，基岩裂隙水赋存于基岩的风化裂隙及构造 裂隙中；海域地层中除海积的砂层及可能存在的富水性好的基岩破碎带外，无明显的含水层 与隔水层，总体上富水性弱，渗透性较差，为弱或微含水层；海域地下水主要受海水的垂直 入渗补给，受海水压力的影响，地下水具承压性。 3.3.2 地下水动态及补、迳、排条件地下水动态及补、迳、排条件 陆域地下水 松散岩类孔隙水：地下水的动态受气候、地形的影响明显。地下水水位变化随降雨的频 弱，变化剧烈，且有滞后现象。但随地形的变化，地下水水位变化更大，水位变幅一般在 0.33-4.0m。5-6 月份水位最高，12 月至翌年 2 月最低。大气降水是地下水的主要补给源， 降水垂直入渗后，由高处向低洼处迳流，所以低洼处孔隙水除受大气降水的直接入渗补给外， 还受侧向迳流的补给。局部受岩性影响略具承压性。松散岩类孔隙水除蒸发、人工抽取外， 多排向沟溪、河流、入海，少部分入渗补给下部弱含水岩组。 全强风化岩层孔隙、裂隙水：与松散岩类孔隙水实为一层地下水，两者间并无明显隔 水层存在，全强风化岩层孔隙、裂隙水直接受上部松散岩类孔隙水的下渗补给，然后又缓 慢的下渗或侧向补给基岩裂隙含水岩组。 基岩裂隙水：除出露地表者可直接接受大气降水的入渗补给外，埋藏型均受其他类型地 下水的入渗补给，其迳流严格受裂隙形态控制，呈层状或带状，有时互不连通，无统一水面。 海域地下水： 其动态和补、迳、排条件，均较陆域简单，三种地下水类型之间，均无隔水层存在，可 视为一个无限厚的弱含水层，因同位于海水之下，均受海水的直接垂直入渗补给，仅隐伏于 下部的含水岩组接受上部含水岩组的入渗补给或越流补给。由于海水的压力无所不在，所以， 各含水岩组的地下水均具承压性，仅岸滩带受潮汐涨落的影响略有变化，高潮时为承压水， 低潮时为潜水。 根据海域钻孔抽水试验之前的地下水静止水位与潮水位同步观测结果，海域地下水静止 水位略低于潮水位，但受不同的海域范围内含水层渗透性差异的影响，海域地下水的水位变 化与潮水位的涨落潮时间并不完全一致，当含水层的渗透性很小时，地下水水位变化滞后于 潮水位，而当含水层的渗透性稍大时，地下水水位变化与潮水位基本同步（详见 czk7、czk10 号孔抽水试验综合成果图） 。 3.3.3 地下水的侵蚀性地下水的侵蚀性 本次勘察在陆地.4 个钻孔及海域 2 个钻孔中共抽取了 8 组地下水。 依据公路工程地质勘察规范 （jtj064-98）附录 d 的有关规定判定，海域地下水对混 凝土具有弱分解类侵蚀、强结晶类腐蚀及强结晶分解复合类腐蚀。陆域地下水对混凝土具有 中等分解类腐蚀。 依据岩土工程勘察规范 （gb50021-2001）12.2.4、12.2.5 条判定，海域地下水对钢 筋混凝土结构中钢筋具弱腐蚀性，对钢结构具中等腐蚀性；陆域地下水对钢筋混凝土结构中 钢筋无腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。 陆地所取 ysk4 孔（五通岸）地下水偏酸性，可能是受地表水污水所致（本孔在厂房附 近） ，另外，陆地其他 3 孔的水样水质分析结果亦与前期分析结果有所出入，后期勘察应注 意验证。 3.3.4 岩土层渗透系数岩土层渗透系数 本场区在预可、工可均做过简易抽水试验，本次勘察分别在陆域 2 个钻孔及海域 3 个钻 孔作了抽水试验，并在海域 7 个钻孔作了压水试验，各次抽（压）水试验取得的岩土渗透系 数如下： 陆域抽水试验获得岩土渗透系数 阶段孔号深度(m)地层渗透系数(m/d) 预可 zk04.656.70 弱微风化带 0.391 工可 gzk115.4034.40 全风化带 0.083 厦门东通道工程厦门东通道工程隧道土建工程初步设计说明隧道土建工程初步设计说明 - 5 - 中交第二公路勘察设计研究院中交第二公路勘察设计研究院/ /重庆交通科研设计院重庆交通科研设计院 34.3036.20 强风化带 0.036 37.5040.10 弱微风化带 0.023 10.8018.00 全风化带 0.576 gzk6 19.4045.10 弱风化带 0.063 ysk40.0016.25 残积全风化带 0.95 初勘一期 zsk50.0019.650.90 海域抽（压）水试验获得的岩土层渗透系数 阶段孔号深度(m)地层渗透系数(m/d) zk331.5061.20 弱微风化带 0.231 预可 zk438.0067.00 弱微风化带 0.761 5.7020.50 全风化带 0.084 20.5033.00 强弱风化带 0.036 gzk3 22.5060.10 微风化带 0.011 4.208.10 全风化带 0.031 8.2024.00 强风化带 0.095 工可 gzk4 26.2060.30 弱微风化带 0.107 1.0018.70 全风化带 0.028 czk7 28.6550.00 弱微风化带 0.012 10.5046.00 全强风化带 0.045 czk10 49.8562.70 弱微风化带 0.115 初勘 czk41.5045.00 弱微风化带 0.002 海域压水试验获得的岩土层渗透系数 阶段孔号深度(m)地层渗透系数(m/d) 17.4021.80 全风化带 0.012 czk6 (压水) 11.3517.95 全风化带 0.013 22.2226.62 强风化带 0.045 初勘 czk11 (压水) 31.0035.45 弱风化带 0.035 5.3010.70全风化带 0.012 12.1016.80全风化带 0.016 18.3023.00全风化带 0.015 33.7038.40强风化带 0.06 ztk2 40.0044.70弱风化带 0.023 10.0014.70全风化带 0.012 15.8020.50全风化带 0.004 专题研究 ztk4 22.5027.20全风化带 0.009 28.9033.60强风化带 0.002 35.3040.00强风化带 0.002 41.3046.00强风化带 0.002 46.9051.60强风化带 0.002 54.0064.00微风化带 0.02 13.0017.00强风化带 0.066 13.0522.40强风化带 (移孔重做 ) 0.125ztk8 24.4029.10强风化带 0.076 8.0012.00全风化带 0.032 15.0019.00强风化带 0.131 20.6026.00强风化带 0.115 26.5030.50微风化带 0.03 ztk12 31.0038.20微风化带 0.038 18.6024.00全风化带 0.11 28.0032.00强风化带 0.122 33.1037.10强风化带 0.113 39.7043.70微风化带 0.005 ztk13 42.7051.90微风化带 0.026 从抽（压）水试验结果看，预可阶段试验结果与后两期试验结果有较大差异，而后两期 试验结果比较接近，此外，陆域残积层及全风化带渗透系数明显大于海域全风化层。 3.3.5 预测涌水量预测涌水量 初勘地质报告和涌水量预测值见下： 陆域暗挖分段最大涌水量计算结果表 隧 道 序号起止里程 l m qs m3/dm q常 m3/d 2k6+600-k7+68010801.081166.4 13k12+200-k12+5003001.08324 左 道 合计 1490.4 2k6+600-k7+68010800.931004.4 21k12+200-k12+5003001.08324 右 道 合计 1328.4 海域暗挖隧道分段最大涌水量计算结果表 厦门东通道工程厦门东通道工程隧道土建工程初步设计说明隧道土建工程初步设计说明 - 6 - 中交第二公路勘察设计研究院中交第二公路勘察设计研究院/ /重庆交通科研设计院重庆交通科研设计院 隧 道 序号起止里程 l m q0 m3/dm q m3/d 3k7+680-k8+20052025.9913514.8 4k8+200-k8+59039021.468369.4 5k8+590-k8+81022015.773469.4 6k8+810-k9+13032015.775046.4 7k9+130-k10+15010204.624712.4 8k10+150-k10+29014058.578199.8 9k10+290-k10+6904004.621848 10k10+690-k10+81012060.337239.6 11k10+810-k11+372562 4.622596.44 12k11+372-k12+20082829.524426 左 道 合计 79422.24 3k7+680-k8+20052025.9913514.8 k8+200-k8+60040021.468548 k8+600-k8+86026015.774100.2 k8+860-k9+04018015.772838.6 k9+040-k10+20011603.624199.2 k10+200-k10+30010058.575857 k10+300-k10+6203203.621158.4 k10+620-k10+76014060.338446.2 k10+760-k10+9802203.62796.4 k10+980-k11+52054029.515930 k11+520-k12+2006805.643835.2 右 道 合计 69260 3.43.4 不良地质现象不良地质现象 水土流失及岸坡坍塌 场区不良地质现象主要是海岸坍塌及红土台地水土流失现象，对本工程影响不大。 砂土液化和软土震陷 海域范围内普遍沉积了全新世松散砂土及海积软土，软土层最厚处可达 10 米左右；海 底饱和中细砂及软土在度地震力作用下可产生液化或震陷现象，但这两类土体对暗挖隧道 无影响。两岸丘间洼地局部发育全新世软土（淤泥质亚粘土或泥炭质土） ，在路堑开挖或路 基填土工程中，容易引起变形破坏。 深厚全强风化层及风化槽 本次勘察揭示，场区五通岸陆地南半部、西滨岸陆地及西滨侧潮间带基岩全强风化带 厚度较大；在海域几条构造破碎带处全强风化带异常深厚，而形成风化深槽，此类全强 风化岩体强度低、自稳能力差，易发生渗透破坏，该类岩体对暗挖隧道工程来说属不良岩土； 并在深槽内钻取了裂隙密集及碎裂结构岩芯，在另外 2 个微风化岩体埋藏很浅的孔内也揭示 了小规模的构造裂隙密集带。 岩体的放射性 经孔内及岩石样本的测试并参照国家标准建筑材料放射性核素限量gb6566-2001 进 行评价，钻孔和岩石样本的测试数据均未超过福建省厦门地区 辐射照射量率（43.45 217ngy/h） ，可以初步判定，测试井附近的天然放射性核素在工程规定的限量范围内。 岩爆 地应力原位测试在 czk3 孔附近进行，地应力测试方法为水压致裂法，根据该钻孔的钻 孔岩芯情况，在该钻孔共选择了 10 个测段进行测试，成功获得 8 个测段的压裂资料。成果 分析表明：隧道洞深最大水平主应力约为 3.0mpa，方位为 n30wn45w，即 nnw 向，属 于低应力区（不足抗压强度的二十分之一） 。从应力角度对该隧道洞身段进行岩爆预测分析 认为该隧道在施工期无岩爆现象发生。 3.53.5 海域风化深槽（囊）工程地质及水文地质海域风化深槽（囊）工程地质及水文地质 根据工可地质勘察结果，发现隧道海域地段存在多处风化深槽和风化囊。2003 年 6 月 针对该不良地质邀请国内的知名专家召开了工程地质及方案研讨会，会议建议“对暗挖隧道 通过风化槽的工程处理措施进行专题研究” ，主要解决的问题是： a、查明风化深槽的空间分布； b、查清风化槽组成物质的物理力学性质和渗透性能； c、从地质角度对工程实施提出建议。 初勘阶段以地震反射勘探为主、跨孔 ct 方法测定岩石剖面及波速分布图象等为辅、计 算机三维处理成图的方式，查明了风化深槽的空间分布情况，并以钻孔予以验证。为查清风 化槽组成物质的物理力学性质和渗透性能，还采用了钻探、取芯、现场鉴定与原位测试、室 内试验等方法。 根据对风化槽的工程处理措施进行专题研究，其评价如下： 场区基沿岩埋藏不深，但全强风化带厚度相差悬殊，微风化化顶面多处于 0- 55m 之间，个别风化深槽内低于-100m，从研究资料分析，勘察区域范围内，风化槽 或风化囊的存在，给隧道线位的选择带来难度。 风化槽的组成物质经研究证实为花岗闪长岩风化形成的，仍保留了花岗闪长岩的结 构。 厦门东通道工程厦门东通道工程隧道土建工程初步设计说明隧道土建工程初步设计说明 - 7 - 中交第二公路勘察设计研究院中交第二公路勘察设计研究院/ /重庆交通科研设计院重庆交通科研设计院 风化深槽岩土体总体上属弱微透水层。风化槽全强风化带岩体渗透系数为 10- 4cm/s 级：弱风化带岩体渗透系数为 10-5cm/s 级。在全水头作用下，根据己有的勘察 成果资料，运营隧道及服务隧道通过的全强风化带岩体的渗透稳定。但从工程安 全的角度看，在极端地质条件下，存在发生渗透破坏的可能性。 各线位经过风化槽（囊）的宽度一览表 b 线位c 线位d 线位e 线位 左中右左中右左中右左中右 f1 风化槽 174.0174.0119.2119.2105.8105.836.036.050.050.0313153.253.246.546.536.836.831.231.222.822.841.441.4 f4 风化囊 19.819.8129.0129.0 112.0112.056.856.844.844.852.652.678.678.655.055.041.241.2 f2 风化槽 43.043.047.047.033.433.4 f3 风化槽 63.863.8128.8128.820.420.413.013.082.082.054.454.438.038.052.652.6 合计 300.6300.6248.0248.0126.2126.2 165.0165.0 175.0175.0169.8169.8 145.0145.0 79.979.9143.8143.8109.8109.8115.8115.8135.2135.2 根据初勘资料，因呈北西北东向的风化槽（囊）与呈东西向的隧道走向斜交或正交， 各隧道线位都避不开风化槽（囊）的影响，通过风化槽（囊）地段均有一定宽度，相比而言， d、e 两线位通过风化槽（囊）处风化槽（囊）的深度、宽度均较 b、c 线位（工可线位）浅、 窄，且 e 线位有一定优势。 3.63.6 地震及区域稳定性地震及区域稳定性 场址位于我国东南部地震活跃的东南沿海地震带内。在场址周围半径 150km 范围的区域 内，历史上共记录到 35 次 ms4.7 级地震，其中最大的地震为泉州海外 1604 年 7.5 级地震， 距场址约 83km，影响烈度达 7 度强。距场址最近的强震是 1185 年厦门海外 6.5 级地震，距 场址约 34km，影响烈度也是 7 度左右。近场区 25km 范围内未记录到 3 级以上地震，近期共 发生过 ms1.0 级微震 38 次，最大震级为 2.4 级。共遭受到 6 次影响烈度为 6 度以上地震 的影响。其中有两次达到 7 度。据中国地震动参数区划图（gb183062001），本场址区地 震动峰值加速度 0.15g，反应谱特征周期 0.40s，相当于地震基本烈度度。 4 4 隧道土建设计隧道土建设计 4.14.1 设计原则设计原则 本项目隧道跨海部分基本位于微风化花岗岩地段，局部穿越几处风化深槽，施工有一定 难度。浅滩及陆地基本处于全、强风化花岗岩地带，地质相对较差。根据初勘报告，、 类围岩所占全隧道比例为近 60%，而在海域段、类围岩占海域段长度近 90%，因此，该 区域地质总体上比较适合暗挖钻爆法修建。 结合海底隧道特点及城市道路的要求，设计需重点考虑以下几方面的问题： 1）充分借鉴国内外已建或规划中的水底隧道的成果和经验，尤其是国外的相关工程。 2）东通道的建设，应适应沿线经济发展规划、城镇规划、路网规划及自然条件，合理 布线，使本项工程既能满足沿线地区的区域交通功能，又能促进区域经济的发展。更好地满 足构建海湾型城市框架的要求，提高城市综合竞争力，体现厦门旅游观光特点。 3）在工程设计中，必须突出“以人为本、安全第一”的总体思路。要考虑对付各种突 发性灾害的处置预案。以减少灾害发生的可能性以及限制灾害不利结果为出发点，确保灾害 发生时各类防灾措施能及时起作用。 4）本工程是厦门市乃至国家重大基础设施建设工程之一，设计使用年限为 100 年。工 程设计中，应通过多方案比选，在经济合理的前提下，保证工程适用性，更重要的是必须确 保工程结构的安全性和耐久性。 5）注重工程的可实施性并引入动态设计的概念，设计时尽可能考虑施工的要求，并且 加强施工阶段的设计服务，将施工中的动态设计看作整个设计工作的组成部分。 6）加强专题研究，积极采用新技术、新材料和新工艺。 4.24.2 建设规模建设规模 根据工可批复意见，隧道采用三孔建设形式修建，两侧为行车主洞，中间一孔为服务隧 道。本次初步设计阶段以 e 方案作为推荐方案，以 d 方案（隧道部分比较）作为比较方案。 1）e 方案（推荐方案） 隧道起讫桩号为： 左线 ezk6+540ezk12+485，长 5945m，洞门起讫桩号外各 40m 为遮光棚。 右线 eyk6+559eyk12+510，长 5951m，洞门起讫桩号外各 40m 为遮光棚。 服务隧道 enk6+542enk12+490，长 5948m。 设置两处竖井桩号分别为：enk7+850 和 enk11+250。 设置 6 处行人、5 处行车横洞。 2）d 方案（比较方案：进出口接线一致，仅隧道海域部分不同） 厦门东通道工程厦门东通道工程隧道土建工程初步设计说明隧道土建工程初步设计说明 - 8 - 中交第二公路勘察设计研究院中交第二公路勘察设计研究院/ /重庆交通科研设计院重庆交通科研设计院 隧道起讫桩号为： 左线 dzk6+540dzk12+527.8311，长 5987.831m，洞门起讫桩号外各 40m 为遮光棚。 其中进口 1020.658m 和出口 1193.201m 与 e 线方案线位一致。 右线 dyk6+559dyk12+554.404，长 5995.404m，洞门起讫桩号外各 40m 为遮光棚。 其中进口 983.448m 和出口 1205.422m 与 e 线方案线位一致。 服务隧道 dnk6+542dnk12+533.674，长 5991.674m。 设置两处竖井桩号分别为：dnk7+840 和 dnk11+300。 设置 6 处行人、5 处行车横洞。 4.34.3 隧道平面设计隧道平面设计 工可路线方案在穿越海底 f1、f2、f3 断裂带风化深槽和 f4 号风化囊时，地质条件较 差，施工难度较大。本次设计针对路线穿越海底不良地质地段，结合目前正在进行的地勘工 作，遵照经济合理的原则，对原工可 c 线位提出了两种优化方案。 1 1）路线方案路线方案 e 线方案：主要是将穿越 f4 风化囊处 路线局部偏移。针对工可 c 轴线方案发现的主 要地质问题左线隧道洞身穿越 f4 风化囊， 结合前期地质资料和海底风化囊的初步研究成 果，跨海部分直线段向南平移 30m，隧道洞身 穿越 f4 风化囊的地质条件有所改善，保持隧 道进出口位置不变。d 线方案：主要是采用 s 曲线对 f4 风化囊进行绕避。路线直接在隧 道洞口不远处以 r=3800、r=2600 和 r=4940 组 成的 s 形曲线选择海底 f1 风化深槽、f2 风化 深槽、f3 风化深槽和 f4 号风化囊地质相对较好处通过，保持隧道进出口位置不变。 2 2）路线方案比较路线方案比较 d 线方案以三个园曲线组成的 s 线形从原工可方案的北侧绕避海底 f4 风化囊，根据初 勘报告，该方案左线所穿 f1 风化槽风化层宽度相对较厚，f4 风化囊的影响相对较小，但 f2 风化槽的影响较大。e 线方案从原工可方案的南侧绕避海底 f4 风化囊，路线在穿越 f4 风化 囊时的地质有所改善，其中右线已避开了 f4 风化囊，左线较工可 c 方案有较大程度改善； f1 风化槽对隧道施工有一定影响，但避开了 f2 风化槽。 d、e 线位经过风化槽（囊）的宽度一览表见“3.5 海域风化深槽（囊）工程地质及水 文地质”。 d、e 方案各类衬砌长度见下表。 衬砌类型 s2as2bs3as3bs4s5 左线 17452563083328442300 e 方案 右线 16853662022625282748 左线 18312702464006972408 d 方案 右线 1745360187.52603752907.5 根据以上比较，由于 d、e 方案在海底不良地质情况的宽度和深度差异并不明显，而 d 方案为绕行方案，以曲线为主，线形指标相对较差，隧道长度要增加 50m 以上，因此，初步 设计阶段推荐 e 线方案，并以 d 线方案作为比较方案。需要说明的是，该走廊带花岗岩地质 风化变化较频繁，在该地段把左右线都调整为从较好地质地段通过，完全避开风化不良地质 可能性较小。 4.4 隧道纵断面设计隧道纵断面设计 本项目地形分陆域段、岸滩段和海域段三部分。海底隧道纵断面设计最重要的一点是 要保证隧道洞顶岩层最小安全顶板厚度，本次设计根据工可所作科研课题的结论“海域地段 洞顶岩层厚度大于 15m，潮间带洞顶岩层厚度大于 10m”控制。 1 1）不同纵坡情况下的比较分析）不同纵坡情况下的比较分析 根据公路工程技术标准设计车速为 80km/h 时，最大纵坡为 5%，特殊情况下可达 6%， 但超过 3%时，坡长有限制。同时根据公路隧道设计规范要求，隧道纵坡不宜超过 3%， 考虑的主要因素之一是通风问题，认为当纵坡过大，汽车排出的有害物质迅速增加，通风不 利。由于本项目为特大海底隧道，从道路安全、行车舒适及隧道运营等方面综合考虑，本次 设计推荐最大纵坡不超过 3%，以下分别从改善隧道所穿越工程地质情况、隧道通行能力、 隧道内行车速度和隧道通风等四个方面分析了隧道纵坡增大 0.5%1.0%的可行性。 改善隧道所穿越工程地质情况改善隧道所穿越工程地质情况 根据规范，设计车速为 80km/h，纵坡为 3%、4%的坡长限制分别为 1100m 和 900m，通过 厦门东通道工程厦门东通道工程隧道土建工程初步设计说明隧道土建工程初步设计说明 - 9 - 中交第二公路勘察设计研究院中交第二公路勘察设计研究院/ /重庆交通科研设计院重庆交通科研设计院 不同坡度坡长的组合分析，在长大隧道内采用 3.5%、4%的纵坡需多次变换纵坡，对隧道内 行车视距有一定影响，对工程地质环境改善不是很明显。 隧道通行能力隧道通行能力 主要分析隧道右线翔安岸和隧道左线厦门岸特定上坡路段的通行能力。着重针对本项 目进出岛交通量组成中的重车比例、探讨最大纵坡 3.0%、3.5%、4.0%的等效坡度坡长值 对车辆换算系数的影响程度，结合本项目的预测交通量，分析采用大纵坡设计时的道路通行 能力是否满足所预测的交通量的要求，为坡度、坡长的合理选定提供依据。 由于特定纵坡上坡路段中，大型车的车辆换算系数较大，导致当量交通量增大，使该 路段成为基本路段上运行质量较差甚至最差的部分。特定纵坡路段大型车的车辆换算系数可 参照表 1 和表 2 取用。 表 1 特定上坡路段中型车的车辆换算系数特定上坡路段中型车的车辆换算系数 hv e 4 车道高速公路6 或 8 车道高速公路 坡度（%）坡长（m） 100010001500 15001000 10001500 1500 21000353242 464353 3 4001000 1000575464 354353 5754644 400 400800 800686575 354343 575454 686575 5 300 300500 5001000 10007117686 454363 686474 797585 6 300 300500 5001000 100081376126 表 2 特定上坡路段大型车（含拖挂车）的车辆换算系数特定上坡路段大型车（含拖挂车）的车辆换算系数 hv e 4 车道高速公路6 或 8 车道高速公路 坡度（%）坡长（m） 1000100015001500100010001500 1500 4001200 343232 2 1200454343 343232 4 543433 400800 8001200 1200575464 343343 564454 686575 71276106 4 400 400800 8001200 12001600 1600 81587127 454343 575464 696585 5 300 300700 7001200 120071676146 575454 696575 71276106 6 300 300600 600800 80081887157 本项目路线纵面拟定了三个方案，方案一特定纵坡路段坡度-坡长为+3%/1050m，方案 二特定纵坡路段坡度-坡长为+3.5%/1050m，方案三特定纵坡路段坡度-坡长为+4.0%/900m。 实际道路、交通条件下， 级服务水平对应的单方向条车道的服务交通量： in sfi=msfifhvfpn 式（1） 其中， sfi实际道路、交通条件下， 级服务水平对应的单方向条车道的服务交通量， in 辆/h； ms