地下工程-水底隧道3

地下工程,叶洲元yezhouyua南科技大学能源与安全工程学院,2006年9月,地下建筑之三,水底隧道,指建造在水面以下的隧道。,1、定义(what)：什么是水底隧道,隐蔽性好，抗自然灾害能力强对其他交通方式无影响可作多种用途,2、特点（why）,3、水底隧道设计（how）,水底隧道奥根据具体用途来设计，包括横断面、纵断面和平面设计等。,1、横断面设计横断面形状圆形断面国内外水底隧道，特别是河底段，多采用沉管法和盾构法施工，其断面多为圆形,2、隧道纵断面1）坡度：0.3%纵坡3%，国外一般在0.2%和4%之间；2）深度（埋深）水底隧道的埋置深度是指隧道在河床下的岩土的覆盖厚度。埋深的大小，关系到隧道长短、工程造价和工期的确定。尤其重要的是覆盖层厚度关系到水下施工的安全问题。设计水底隧道的埋置深度需考虑以下几个主要因素:,拱形断面采用矿山法施工时，一般用拱形断面。采用该断面形式，受力与断面利用率均好。矩形断面圣比得堡卡诺尼尔水下隧道，为双车道公路隧道，具有旁侧的人行道1和通风道2，用沉管法施工。加拿大蒙特利尔市劳伦河下的拉封基隧道也为矩形断面，亦采用沉管施工形成。,地质及水文地质条件隧道穿越河床的地质特征、河床的冲刷和疏浚状况。施工方法要求不同的隧道施工方法，对其顶部的覆盖厚度有不同的要求。矿山法施工，埋深的经验数据依围岩的强弱程度取毛洞跨径的1.53倍。沉管法施工，只要满足船舶的抛锚要求即可，约1.5m左右。盾构法施工，经国内外专家多年研究，认为最小覆盖层厚度应为盾构直径的1倍。但不少成功的施工实例并未满足该数值要求。抗浮稳定的需要埋在流砂、淤泥中的隧道，受到地下水的浮力作用。此浮力该由隧道自重和隧道上部覆盖土体的重量加以平衡。为保险起见，该平衡力应是浮力的1.101.15倍。检验抗浮稳定时，为偏于安全不计摩擦力的作用。,防护要求水底隧道应具备一定的抵御常规武器和核武器的破坏能力。根据在常规武器攻击中非直接命中、减少损失和早期核辐射的防护要求，覆盖层应有适当的厚度。,3、平面线形根据隧道位置的地形、地质特点及洞外道路的连接等多种因素，经比较确定。目前，世界上已建成的水底隧道常采用“-”、“S”、“U”形等。,4、水底隧道施工（how）,隧道防水,材料本身,外围环境,防水混凝土的使用,双层衬砌,变形止水逢的设置,壁后回填,围岩注浆,1、采用防水混凝土防水混凝土的制作，主要靠调整级配、增加水泥量和提高砂率，以便在粗骨料周围形成一定厚度的包裹层、切断毛细渗水沿粗骨料表面的通道，达到防水抗水的效果。,2、双层衬砌水下隧道采用双层衬砌可以达到两个目的。其一是防护上的需要，在爆炸载荷作用下，围岩可能开裂破坏，只要衬砌防水层完好，隧道内就不致大量涌水、影响交通。其二是防范高水压力，有时虽采用了防水混凝土回填注浆、在高水压下仍难免发生衬砌渗水。在此情况下，双层衬砌可作为水底隧道过河段的防水措施。,3、壁后回填壁后回填是对隧道与围岩之间的空隙进行充填灌浆，以使衬砌与围岩紧密结合，减少围岩变形，使衬砌均匀受压，提高衬砌的防水能力。4、围岩注浆为使水底隧道围岩提高承载力、减少透水性，可以在围岩中进行预注浆。特别是采用钻眼爆