厦门翔安隧道设计汇报.ppt

1,厦门翔安隧道,中交第二公路勘察设计研究院有限公司2011年3月,海底勘察设计技术,2,一、前期研究,二、海底隧道勘察及测量,四、思考及展望,主要内容,三、设计关键技术,3,钻爆法暗挖隧道,一、前期研究,4,海底隧道勘察内容：海域浅层地震反射勘探；海上钻孔跨孔地震波CT勘探；钻探验证；海上钻孔抽（压）水试验；海底基岩等深线；,二、海底隧道勘察及测量勘察,基于勘察成果的深入研究：不良地质带渗透稳定研究；暗挖隧道涌水量分析预测；绘制风化深槽的三维形状；风化槽的成因研究；,F4风化囊,F1风化槽,F2风化槽,F3风化槽,5,厦门市,翔安区,红外三角高程方法,GPS平面控制网,精度要求：二等控制测量网贯通误差：平面误差影响值60mm高程误差影响值25mm,二、海底隧道勘察及测量平面、高程控制网,6,应用GPSRTK与数字测深集成技术实现水下地形数据的采集；将GPS-RTK与数字测深仪集成进行水下离散点数据采集；离散数据经不规则三角形构网和等值线追踪构建DTM模型；,通风口海底地形模型,二、海底隧道勘察及测量海底地形测量与DTM的建立,7,1）国内第一条大断面海底隧道：属于世界性的工程，建设规模大、工程经验少、技术难度高、社会影响大；2）地质条件较复杂：已探明多处风化深槽/囊、透水砂层，施工中地质不确定性较大；3）施工风险大：水压较高、富水，施工堵水、注浆加固难度大；存在突涌水、大塌方等灾害性事故的可能性。,三、设计关键技术工程特点,8,厦门岸海岸线,翔安岸海岸线,五通滚装码头,五通码头遗址及部队军营,接仙岳路及环湖里互通,接翔安大道,环岛路,环东海域公路,F1,F4,F2,F3,D线位,C线位,E线位,村镇,翔安岸潮间带,三、设计关键技术1.平面设计,路网规划路线控制节点风化槽空间形态研究,研究及设计阶段对3条平面线形方案深入研究，形成最终线位。,9,F4,F1,F2,F3,透水砂层,设计按最大纵坡：3%控制，隧道最深处：海平面下约70m。,最深处离海平面70m,三、设计关键技术2.纵断面设计,主要控制因素：隧道洞顶岩层最小安全顶板厚度工程类比、岩体断裂损伤研究、流固耦合分析、爆破影响最大纵坡工程地质情况、隧道通行能力、隧道内行车速度、隧道通风运营等,10,主隧道之间的净间距在5055m之间计算分析：净间距大于22m时，两隧道之间相互影响很小,屈服应力分布图（净间距22m）,屈服应力分布图（净间距24m）,三、设计关键技术3.隧道断面设计,11,主洞建筑限界及净空断面,主洞建筑限界净宽：13.0m净高：5.0m,主洞建筑内轮廓周长：40.4m面积：122,服务隧道断面布置,服务隧道内轮廓采用近圆形断面净宽：6.5m，净高：6m；周长：19.9m，面积：31.4,三、设计关键技术3.隧道断面设计,12,净空断面拟定原则：不宜选取仰拱扁平的断面结构形式衬砌墙角处弧线的半径不宜小仰拱部分与墙角部分所承受的弯矩值很大，设计进行局部加厚,主洞净空断面拟定,推荐断面,比选断面,三、设计关键技术3.隧道断面设计,13,全、强、弱风化、断层破碎带地段全封闭，海底微风化地段限量排放方案。,全封闭方案,限量排放方案,三、设计关键技术4.支护体系设计,14,结构模型试验研究,初期支护：全部土压力+水压力（考虑折减）二次衬砌：全部静水压力+全部围岩压力（考虑成拱效应、初支失效）采用渗流分析和围岩压力三维数值偶合分析，对支护体系的结构安全进行分析,支护体系设计原则,三、设计关键技术4.支护体系设计,15,三、设计关键技术4.支护体系设计,16,陆域及浅滩段全强风化层,海底风化槽段,富水砂层段,注浆加固+大管棚+超前小导管+钢支撑+钢筋网+锁脚注浆钢花管+喷射混凝土+补偿注浆,地下连续墙降水+钢支撑+钢筋网+锁脚锚管+超前小导管+喷射混凝土+补偿注浆,超浅埋段钢支撑+钢筋网+锁脚锚管+超前小导管+大管棚+喷射混凝土+注浆加固,浅埋段钢支撑+钢筋网+锁脚锚管+超前小导管+补偿注浆,主要不良地段初期支护体系组合,三、设计关键技术5.不良地质段设计,17,软岩大变形段开挖方法研究（CRD法、双侧壁导坑法）合理的支护参数、包括临时支撑参数最优分部开挖施工步序最优掌子面封闭距离和时间,三、设计关键技术5.不良地质段设计,18,考虑将注浆止水与加固围岩结合，采用全、半断面（帷幕）超前预注浆技术进行处理,超前预注浆设计,三、设计关键技术5.不良地质段设计,19,超前预注浆设计,超前预注浆方案关键技术高水位下渗流封堵高水位下的软弱地层变形控制,开挖塑性区、渗流场分析,注浆厚度VS拱顶沉降,注浆圈强度VS拱顶沉降,确定最优注浆参数注浆圈厚度选择注浆材料选择渗透系数控制,三、设计关键技术5.不良地质段设计,20,锁脚锚管对控制钢架下沉及收敛作用较好，对围岩有一定的加固作用,系统锚杆控制洞周位移和提高支护安全性的作用比较有限,系统锚杆施加前,常规设置锁脚锚管,增加设置锁脚锚管,系统锚杆施加后,三、设计关键技术5.不良地质段设计,系统锚杆、锁脚锚杆作用对比,21,仰拱注浆前,仰拱注浆后,富水地层有条件地段采用连续墙结合降水可有效改善暗挖施工条件、提高安全性,对临时仰拱或者仰拱下部注浆加固，减小全环封闭后的整体下沉。,仰拱注浆作用研究,地下连续墙+井点降水,三、设计关键技术5.不良地质段设计,22,构建多重防水体系围岩注浆堵水初支背后回填注浆堵水防水板、分区防水结构自防水（接缝处理）,防排水体系荷载设计原则“半包式”，以堵为主，限量排放,三、设计关键技术6.防、排水体系设计,23,全封堵方式下注浆圈外、衬砌背后水压力分布图,排水量为43.28ml/s时水压分布,封堵方式选择对于全封堵防水，水压力计算不能折减注浆圈本身承受了很大的水压力，衬砌背后的水压力折减明显从安全角度出发，二次衬砌应按全水压设计;,重视补偿注浆设计初期支护与围岩间空洞形成水囊，会使隧道排水量增大,三、设计关键技术6.防、排水体系设计,24,分区防水隧道的防水分成小区区域内预先设置注浆管，利于补充封堵,结构自防水二衬混凝土配合比研究确保混凝土浇筑饱满、密实不留空洞浇筑和养护相对于配合比设计更为重要,接缝防水采取多道防线，采用背帖式止水带+P201止水条。防水封闭点的设计,三、设计关键技术6.防、排水体系设计,25,地下水对混凝土、钢结构具有腐蚀性。设计应按基准周期100年考虑：耐久性设计要求二次衬砌高性能混凝土要求氯离子扩散系数满足210-12m2/s。防侵蚀措施通过混凝土配合比试验，拌合物性能试验，力学性能、变形性、耐久性，热学性能、抗裂性能试验等，以及聚丙烯纤维、不同外加剂、不同水泥的高性能混凝土对比试验。推荐采用粉煤灰与矿渣粉复掺方案，粉煤灰与矿渣粉之比为1:2。混凝土强度大于C50。,三、设计关键技术7.耐久性设计,26,隧道的建成通车，无疑对中国隧道建设技术的进步和发展，起到了里程碑式的作用。国内在建和规划的海底、河底隧道越来越多。渤海湾、琼州海峡、台湾海峡修建隧道的可能性已不是展望。目前我院正在设计：南京纬三路过江隧道（江底盾构法）、港珠澳侧接线珠海拱北隧道（围堰明筑法）、武汉地铁3号线过汉江隧道（江底钻爆盾构法