枣庄至鱼台公路跨微山湖段方案汇报0823

1、枣庄至鱼台高速公路微山湖过湖工程隧道方案汇报山东省交通运输厅2013年8月本次汇报高速公路项目位置示意图枣庄至鱼台公路二、方案比选及论证一、工程概况三、隧道方案设计四、隧道方案的风险及应对措施汇报内容 区域路网布局区域路网布局济宁市济宁市枣庄市枣庄市金乡县金乡县鱼台县鱼台县微山县微山县滕州市滕州市沛县沛县单县单县菏泽市菏泽市临沂市临沂市丰县丰县微微山山湖湖工程概况枣庄至鱼台路段是日照（岚山）-菏泽公路的重要组成部分，是山东省高速公路网“五纵四横一环八连”中南环的重要组成部分，该项目的实施将对促进全省高速公路网的形成，推进全省交通现代化建设起到积极作用。2 2、制约因素湖区概况环保要求高南四湖：

2、由微山、邵阳、独山、南阳四个彼南四湖：由微山、邵阳、独山、南阳四个彼此相连的湖泊组成，南北此相连的湖泊组成，南北长长123公里公里，东西，东西宽宽6.827.6公里公里，平均水深平均水深1.8m左右，可左右，可控蓄水量为控蓄水量为17.3亿立方米亿立方米。是省级保护区，。是省级保护区，南水北调主通道。南水北调主通道。京京杭大运河纵贯南北，是杭大运河纵贯南北，是我国北方最大的我国北方最大的淡水湖淡水湖；是国家级风景名胜是国家级风景名胜区，国家级生态示范区，国家级湿地公园，区，国家级生态示范区，国家级湿地公园，国家重点红色国家重点红色旅游区，环境脆弱。旅游区，环境脆弱。工程概况核心区核心区缓冲区试

3、验区隧址区京杭运河航道京杭运河航道2 2、制约因素湖区概况资源丰富、采空区多煤炭资源分布广泛，矿权复杂，开采久远，采空区众多，塌陷区多见。工程概况2 2、制约因素- -鲁苏省界湖区概况土地权属复杂山山 东东 省省江江 苏苏 省省工程概况2 2、制约因素湖区概况二级坝二级坝位于南四湖中部，横跨湖腰，将南四二级坝位于南四湖中部，横跨湖腰，将南四湖分为上下两级湖，全长湖分为上下两级湖，全长7360m7360m。包括：拦湖。包括：拦湖土坝、第一、二、三、四节制闸，船闸，溢土坝、第一、二、三、四节制闸，船闸，溢洪道等。为保证大坝稳定，此处洪道等。为保证大坝稳定，此处预留了保护预留了保护煤柱（坝周煤柱（坝

4、周500m范围内）。范围内）。工程概况缓冲区枣庄至鱼台公路二级坝核心区核心区京杭运河航道京杭运河航道二级坝隧道线位500二、方案比选及论证一、工程概况三、隧道方案设计四、隧道方案的风险及应对措施汇报内容方案研究过程方案比选及论证5月8日，省政府专题会议，确定抓紧研究论证本项目；6月14日，省厅与高速集团召开专题会，研究项目方案；6月19日，省厅与高速集团召开座谈会，听取各部门对跨湖方案的意见建议；6月25日，省厅与高速集团召开方案技术咨询会。同时，高速集团进行煤炭压覆和开采情况调查评估、省交通规划设计院进行现场地址勘探、济宁市政府赴江苏协商对接；7月15日，张超超副省长召开专题会，讨论研究方案

5、。会后，省厅与高速集团共同组织设计单位，进一步优化、细化方案。路线方案 全长（公里）所经省域情况跨湖段结构物长度（公里）所经煤矿个数压覆煤炭规模（吨）经自然保护区情况65.5江苏境内6.5公里10.07个(山东5个、江苏2个) 约5050万吨 (山东3959万吨、江苏1091万吨)经缓冲区欢城镇欢城镇化工园区化工园区方案比选及论证路线方案全长（公里）所经省域情况跨湖段结构物长度（公里）所经煤矿个数压覆煤炭规模（吨）经自然保护区情况67.6江苏境内12.3公里7.88个(山东5个、江苏3个) 约11485万吨 (山东5126万吨、苏6359万吨)经实验区欢城镇欢城镇化工园区化工园区方案比选及论证

6、方案确定方案比选及论证8月12日，孙伟副省长、张超超副省长赴枣庄、济宁就本项目召开现场会，与会人员就两个方案进行了深入讨论，形成了一致意见：原则同意路线方案二，要求邀请隧道知名专家再论证隧道方案。二、方案比选及论证一、工程概况三、隧道方案设计四、隧道方案的风险及应对措施汇报内容建设条件采空区情况隧道方案设计根据济宁市煤炭局提供的根据济宁市煤炭局提供的关于枣庄至鱼台高速公路跨微山湖段省界及资源压覆情况的说明关于枣庄至鱼台高速公路跨微山湖段省界及资源压覆情况的说明，“跨微山湖大桥进入该矿井（姚桥煤矿）后，压覆该矿东部井田为东六（新东四）采区，目前该跨微山湖大桥进入该矿井（姚桥煤矿）后，压覆该矿东部

7、井田为东六（新东四）采区，目前该采取正在开采采取正在开采7 7层煤，同时配采层煤，同时配采8 8层煤，为湖下开采，预计层煤，为湖下开采，预计20282028年回采完毕，该部分现有采空区采年回采完毕，该部分现有采空区采高平均高平均5.4m5.4m，开采年限自，开采年限自20032003年年9 9月至今。月至今。”，7 7，8 8层煤埋深层煤埋深165985 m m 。姚桥煤矿崔庄煤矿 水深水深拟微山湖全湖平均水深拟微山湖全湖平均水深1.8m左右，上级湖水位较下级湖水位深，主航道局部区域深度最左右，上级湖水位较下级湖水位深，主航道局部区域深度最深约达深约达8m。微山湖常年蓄水，并有多条东西向河流汇

8、入，受季节性降雨影响，枯水期与丰水。微山湖常年蓄水，并有多条东西向河流汇入，受季节性降雨影响，枯水期与丰水期水位相差约期水位相差约1.5m左右。左右。建设条件地质概况隧道方案设计 区域地层区域地层本场区勘察深度（本场区勘察深度（65m65m）范围内，）范围内，地基土自上而下分为如下地基土自上而下分为如下15层：层：1 1层素填土、层素填土、2 2层粘土、层粘土、3 3层粘土、层粘土、4 4层粉质粘土、层粉质粘土、5 5层细沙、层细沙、6 6层粘土层粘土、7 7层中砂、层中砂、8 8层粘土、层粘土、9 9层粗砂、层粗砂、9-19-1层粘土、层粘土、1010层粘土、层粘土、10-110-1层粗层粗

9、砂、砂、1111层粘土、层粘土、11-111-1层粗砂、层粗砂、1212层粉质粘土，其中隧道穿越层粉质粘土，其中隧道穿越8 81111层。层。建设条件平、纵面指标隧道方案设计 平面指标平面指标隧道总长隧道总长7952m7952m，其中跨湖段，其中跨湖段6538m6538m，隧道两端圆曲线半径，隧道两端圆曲线半径2500m2500m、7000m7000m，中间为直线段。，中间为直线段。 纵段面纵段面指标指标为便于积水的排出，隧道纵坡设计为为便于积水的排出，隧道纵坡设计为W W形，进出口端最大坡度形，进出口端最大坡度2.5%2.5%，湖心区最小坡度，湖心区最小坡度0.301%0.301%。 施工方

10、法选择施工方法选择常见的水下隧道施工方法有钻爆法、明挖暗埋法、盾构法、沉管法等，其各自的适应条件常见的水下隧道施工方法有钻爆法、明挖暗埋法、盾构法、沉管法等，其各自的适应条件如下表所示。如下表所示。隧道施工方法及结构选型隧道方案设计施工方法适应条件及优缺点国内案例代表工程地质概况盾构法岩质、土质及混合类围岩均可上海长江隧道淤泥质软土、粉土、砂等明挖暗埋法适应于水深较浅、无通航要求的水域，施工期水域环境影响大临沂沂河隧道淤积土、粉土、砂等沉管法河床稳定和水流并不过急的水道，施工期水域环境影响大港珠澳大桥海底隧道软、硬岩混合钻爆法围岩较好的水下隧道青岛海底隧道花岗岩鉴于盾构法施工技术条件较为成熟，

11、且湖区环境要求高，地质条件为较均一的粘土及粉质鉴于盾构法施工技术条件较为成熟，且湖区环境要求高，地质条件为较均一的粘土及粉质粘土层，故推荐采用盾构法（泥水加压式盾构机）施工。粘土层，故推荐采用盾构法（泥水加压式盾构机）施工。隧道断面形式1 圆管隧道隧道断面形式2 箱形断面隧道断面形式3 U型槽断面隧道施工方法及结构选型隧道方案设计 结构形式结构形式根据埋深及施工方法的不同，分别选用盾构法施工的圆管隧道（如图根据埋深及施工方法的不同，分别选用盾构法施工的圆管隧道（如图1 1所示）、明挖暗埋所示）、明挖暗埋法施工的箱形断面（如图法施工的箱形断面（如图2 2所示）、敞开式断面（如图所示）、敞开式断面

12、（如图3 3所示）所示） 。方案一：双向六车道，设计速度80km/h 建筑限界 净宽：0.75+33.75+0.75=12.75m 净高：5.0m盾构隧道横断面 选用国内既有盾构机，外径15.0m，内径13.7m； 隧道上层顶部为专用排烟通道，中部为三车道高速公路层，下部为电缆通道和安全疏散通道。泥水平衡盾构机隧道净空横断面图隧道方案设计隧道建筑限界盾构隧道横断面图方案二：双向四车道建筑限界净宽：0.75+23.75+0.75=9.0m净高：5.0m盾构隧道横断面 选用国内既有盾构机，外径11.5m，内径10.2m； 隧道上层顶部为专用排烟通道，中部为两车道高速公路层，下部为电缆通道和安全疏散

13、通道。隧道方案设计隧道净空从盾构施工安全角度考虑，隧道覆土厚度取1.01.5D（D为开挖外径），但隧道纵断面布置一般多根据隧道的使用目的和工作井的可施做深度等情况来决定，所以覆土厚度局部会出现小于1.0D的情况。双向六车道：圆管盾构隧道顶部覆土厚度取732m，明挖暗埋段1.510m。双向四车道：圆管盾构隧道顶部覆土厚度取724m，明挖暗埋段1.510m。盾构段埋深设计1.01.5D隧道方案设计 18m衬砌选型借鉴国内其它盾构隧道（如上海长江隧道、打浦路隧道等）的经验，综合技术、经济的比较，本工程圆隧道采用有一定接头刚度的单层钢筋混凝土衬砌。衬砌设计管片组装图衬砌分块总结国内外大直径盾构隧道的设

14、计经验，结合本工程实际情况，以及管片预制、运输及盾构机拼装能力，衬砌圆环分为10块：7块标准块，2块邻接块和一块封顶块。隧道方案设计衬砌拼装方式衬砌环的拼装方式有两种：通缝拼装和错缝拼装。在国内，上海的盾构隧道一般采用通缝拼装；广州地铁、深圳地铁等皆用错缝拼接。本项目拟采用错缝拼装，可提高管片接头刚度，加强结构的整体性。衬砌设计管片拼装示意图隧道方案设计防水设计n 圆隧道防水设计圆隧道防水设计设计原则“以结构自防为主，以接缝防水为重点，多道设防，确保高压水下接缝张开时的长久防水性能”防水措施（1）预制混凝土管片结构自防水（2）现浇混凝土段按照不同的埋深，确定不同的抗渗等级。（3）加强各式结构自

15、身及结构件接缝防水设计。隧道方案设计连接通道双线圆管隧道间净距18m，设有横向连接通道，纵向间距约750m，紧急情况时救援人员就近救人及部分现场人员疏散用。隧道方案设计工作井方案设计根据隧址区地质情况，始发井及接收井深基坑采用地下连续墙维护结构。隧道方案设计隧道通风、排烟方案通风系统设计采用设流风机诱导型纵向通风，结合重点排烟的通风模式；每管隧道内悬挂射流风机，两端风井设置大型轴流排风（烟）机；排烟道下部设置大规格排烟风口；隧道内拟采用细水雾喷淋降温。隧道方案设计废水排水系统在隧道最低点设置湖中废水泵房，收集消防废水、冲洗废水、结构渗漏水等，分级提升排出隧道。雨水排水系统在隧道两端洞口各设一座

16、雨水泵房拦截雨水并排出隧道。消防系统灭火器及消火栓；泡沫-水喷雾联用系统；地面水消防系统。在每条隧道内单侧每隔50m设置一组消火栓箱。在每条隧道的暗埋段及盾构段内设置泡沫水喷雾联用系统，以25米为一个区间，在车道侧墙上方设置近、远程喷头；消防时两组喷头同时作用，前期喷泡沫灭火，后期喷雾防止复燃。隧道外部排水及消防系统隧道方案设计隧道内采用光带照明方式；在隧道出入口段采用天然光过渡和人工加强照明光过渡混合光过度的方式。采用LED灯作为隧道照明的主光源，加强照明选用光效高、透雾性能良好的高压钠灯。应急照明切换时间不大于0.1秒，应急时间为90分钟。隧道照明系统隧道方案设计隧道监控系统组成监控子系统

17、（含中央计算机信息系统、交通监控、设备监控、结构体健康监 测系统）；闭路电视监视子系统（CCTV）；通信子系统(含综合传输、电话、无线、广播、时钟子系统)火灾报警子系统（FAS）监控和通讯系统隧道方案设计建设工期及工程造价路线方案双向六车道方案双向四车道方案隧道方案 建设工期隧道方案建设工期工程规模（m）工程造价（亿元）工程规模（m）工程造价（亿元）路线方案795242.236795223.032建设工期及工程造价比较表隧道方案设计二、方案比选及论证一、工程概况三、隧道方案设计四、隧道方案的风险及应对措施汇报内容未知采空区风险及应对措施 根据煤炭部门提供的资源压覆情况说明，隧址区存在多处未知采

18、空区，根据煤炭部门提供的资源压覆情况说明，隧址区存在多处未知采空区，施工及运营过程中可能发生局部沉陷，导致施工过施工及运营过程中可能发生局部沉陷，导致施工过程中出现工程事故、运营过程中发生衬砌漏水等严重后果。程中出现工程事故、运营过程中发生衬砌漏水等严重后果。应对措施：应对措施：加强地质选线，尽量避免路线穿越采空区；加强地质选线，尽量避免路线穿越采空区；两隧道间连接通道避开采空区，避免敏感点发生开裂；两隧道间连接通道避开采空区，避免敏感点发生开裂；对于浅层采空区采用注浆法、干砌支撑法和巷道加固法等进行处理；对于浅层采空区采用注浆法、干砌支撑法和巷道加固法等进行处理；对于深部采空区，进行严格的稳

19、定性评价，沉降值在允许范围内的，通过选用可变形管片、对于深部采空区，进行严格的稳定性评价，沉降值在允许范围内的，通过选用可变形管片、完善防排水设计等措施，沉降值过大的则需进一步论证隧道方案可行性。完善防排水设计等措施，沉降值过大的则需进一步论证隧道方案可行性。复杂地质条件下的盾构掘进风险及应对措施 隧道穿越地层以淤泥和粘土、亚粘土、砂土为主，地层复杂，稳定性差，且存隧道穿越地层以淤泥和粘土、亚粘土、砂土为主，地层复杂，稳定性差，且存在未知采空区，大断面盾构掘进过程中的机械震动，易形成液化土层、塑性坍塌及在未知采空区，大断面盾构掘进过程中的机械震动，易形成液化土层、塑性坍塌及蠕动破坏，导致河床塌陷、开挖面暴发性崩塌、水体涌入等安全事故。此外，微山蠕动破坏，导致河床塌陷、开挖面暴发性崩塌、水体涌入等安全事故。此外，微山湖地区水量丰富，特别是离二级坝较近的水域水头相对较高，大断面盾构掘进时注湖地区水量丰富，特别是离二级坝较近的水域水头相对较高，大断面盾构掘进时注浆止水困难，也增大了喷涌、塌陷等的风险。浆止水困难，也增大了喷涌、塌陷等的风险。应对措施：应对措施：加强地质勘