厦门海底隧道特点及施工技术

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海底隧道特点及施工技术

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1主要报告内容

海底隧道特点5.海底隧道沉管法施工技术

2.海底隧道钻爆法施工技术3.海底隧道TBM法施工技术4.海底隧道盾构法施工技术6.水中悬浮隧道21

海底隧道的特点

1.1海底隧道的基本特点

(1)通过深水进行海底地质勘察比在地面的地质勘察更困难、费用更高、而且准确性相对较低，所以遇到未预测到的不良地质情况风险更大。(2)海水是无限性，而且海底隧道纵断面是凹形的。海底隧道与陆地隧道相比具有如下特点：图1青函隧道纵断面31

海底隧道的特点

1.1海底隧道的基本特点

(5)海底隧道施工的主要困难是突然涌水，特别是断层破碎带的涌水。(6)沿海底隧道线路布置施工辅助坑道困难，导致单口掘进长度大，工期受控制。(7)在高水压下开挖横通道是一大技术难题。(8)隧道衬砌受长期的较大的水压作用。(9)海底隧道前期工作量大、时间长。

(4)海水具有侵蚀性。(3)海底隧道洞口高，中间低，有水不能自然排出，堵水技术是关键技术。4

表1世界上典型海峡隧道前期工作时间序号工程名称长度(km)最大水深(m)前期工作(年)现况1日本关门隧道3.6118.833已建成2日本青函隧道53.8514029已建成3英法海峡隧道50.56024已建成4丹麦大海峡隧道7.265320已建成5西班牙-摩洛哥直布罗陀隧道5033028研究中6美国-俄罗斯白令海峡隧道1135138研究中7日本丰予海峡隧道40.719526研究中8印度巽他海峡隧道3910015研究中5

1.2海底隧道覆盖层厚度

关于海底隧道的覆盖层厚度，根据目前世界上一些海底隧道资料来看，有如下一些认识：(1)最小岩石覆盖层厚度是影响海底隧道造价和安全的最重要的设计参数之一。(2)隧道坡度决定后，最小岩石覆盖层厚度就成为决定海底隧道长度的主要因素。(3)最小岩石覆盖层厚度越小，海底隧道就越短，静水压力越低，则作用在隧道衬砌上的荷载也就越小。相应地，覆盖层越厚，渗流通道就越长，就会降低流向隧道的渗水量。(4)最小岩石覆盖层厚度必须足够，以便在发生意外的岩石崩落和坍塌时不至于在隧道里出现危险，同时也可以避免海水大量渗漏。1

海底隧道的特点

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1.2海底隧道覆盖层厚度(5)选择最小岩石覆盖厚度通常主要采用工程类比法和围岩稳定性分析（即数值分析）等两种方法和途径。(6)所有确定最小岩石覆盖厚度的方法都是建立在详细的地质调查基础之上的。然而海底地质勘察工作的开展远比在陆地上困难的多，地质资料中的不确定因素可能会在以后施工中造成很多意外事故。从这个意义上讲，事先很难确定一个绝对安全的最小岩石覆盖层厚度。1

海底隧道的特点

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1.3海底隧道衬砌荷载

海底隧道与陆地隧道作用荷载的不同之处在于海底隧道除了实际覆盖层以外，还有很高的静水荷载。数值分析及模型试验研究表明：(1)海底隧道若采用全封堵方式防水，则衬砌背后的水压力不能折减，即使采用了注浆加固（防坍）水压也不能折减。(2)若采用排导系统防排水，能有效降低衬砌水压力，但如果排水系统中的盲管堵塞时水压力会上升，因此，排水系统须可维修。1

海底隧道的特点

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开挖作业线机械配套

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海底隧道钻爆法施工技术

喷锚支护作业线机械配套9

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海底隧道钻爆法施工技术

二次衬砌作业线机械配套光面爆破效果10

钻爆法施工对山岭隧道来说，是一项非常成熟的施工方法，在比较复杂的条件下，有许多成功的先例。该技术扩展到城市地下工程，形成了我国特有的浅埋暗挖工法。同时，用于水底隧道工程，也成功地修建了多条越江（河）隧道，例如南水北调越江隧道和湖底隧道。采用钻爆法施工的海底隧道主要有：日本的新关门隧道、青函隧道、英国的墨尔西隧道、冰岛的华尔海峡隧道以及挪威的各海底隧道。作为世界上最长的海底隧道—青函隧道，它在水平钻探、超前注浆加固地层、喷射混凝土等技术上有巨大的发展，尤其在处理海底涌水技术方面独具一格，为工程界所津津乐道。2

海底隧道钻爆法施工技术

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海底隧道穿越断层破碎带的施工技术是最关键的。

海底隧道位于水面以下，海水无限补给，断层破碎带若与其上或其附近的水系相沟通，随时都有可能给工程带来淹没、塌通、涌水，或形成泥石流的危险。重则使工程的安全和施工人员的生命毁于一旦，轻则给工程进展造成影响，如日本丹那隧道，在1925午12月施工时遇到高压涌水，并夹带泥石流，花费了四十二个月之久才突破险关。日本青函隧道发生过四次较大塌方涌水事故，最严重的一次1976年5月6日发生在北海道侧平行导坑内，由凝灰岩断层破碎带内的高压水引起，涌水量高达70m3/min，经修挡水墙、压浆堵水封断水源，而后又开挖迂回坑道用了5个月时间才绕过了涌水段。因此，断层破碎带的穿越，是海底隧道工程施工的关键。穿越断层破碎带的问题，主要就是断层破碎带的支撑、加固堵水的问题。目前国内外经常采用的方法是强行穿越法、注浆法、冻结法和其它辅助方法。2

海底隧道钻爆法施工技术

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2.1强行穿越法

这是最常用的古老方法，其特点是支撑护顶，随挖随砌。它对设备和技术要求较低，可根据设备条件和技术力量灵活应用。人们从工程实践中创造出了多种的强行穿越法。短段掘进(2)喷锚支护(3)超前支架(4)侧壁导坑法2

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2.2注浆法

注浆法是人工充填围岩裂隙的一种方法，在一定的注浆压力作用下，浆液被挤压人岩层沿裂隙流动扩散，由于其充塞和水化作用，在裂隙内成为具有一定强度和低透水性的结石体，从而达到堵塞裂隙、截断水路和加固围岩的目的。注浆在海底隧道中对防止涌水并加强岩体强度是必不可少的，它也是使岩体与衬砌一起共同抵抗外来压力的主要方法。

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2.2注浆法

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海底隧道钻爆法施工技术

全断面预注浆纵断面图15

2.2注浆法

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海底隧道钻爆法施工技术

全断面预注浆横断面效果图16

2.2注浆法

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海底隧道钻爆法施工技术

全断面预注浆孔位布置图17

2.2注浆法

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海底隧道钻爆法施工技术

注浆工艺流程图安孔口板及止浆棉纱压水实验钻孔平台安装接电源安装钻杆钻头钻孔退钻杆钻机就位固定注浆安花杆配制浆液检查泵阀门连接输浆管路满足要求否记录分析注浆结束是否18

2.2注浆法

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注浆作业19

2.3冻结法

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海底隧道钻爆法施工技术

冻结法是利用冷媒传递冷量给地层使含水地层降温冻结，依靠冻土的强度达到承受地压的目的，使开挖和衬砌工作处在冻土保护之下安全进行。冻结法的特点是适应地层条件广。国内外一般都用在不适于其它加固方法的地层，往往是在使用其他加固方法不能奏效时使用冻结法。另外冻结法可靠程度高。因为只要能连续不断加冷量，地层就会越冻越硬，使开挖和衬砌工作一直处于冻结壁的保护之下。在国外由于冻结设备和工艺的发展，冻结法已广泛应用于城市地下铁道和公路隧道工程中，它完全有条件用于海底隧道穿越断层破碎带，尤其对于注浆法不能实现的渗透系数小于10-4cm/s的断层泥，完全可以作为一种最后手段加以应用，确保安全可靠地穿越断层破碎带。202.4其它辅助哈措施2海底隧道帽钻爆法施耗工技术为了安全束可靠地穿市越断层破剃碎带，除慌采用以上收方法，还脖要采取几案种辅助措亲施。(1)作超前陶探水：在施工脆中，不辫仅要随或时掌握己地质条钱件的变渡化，还狭要随时秘注意地且下水的补活动情子况，从叶而根据案地质和已地下水医的变化脆，决定锯改变或晃修正穿些越断层汉破碎带漏技术方柱法或进额行某些驰技术参耐数的改歉变和修为正。(2)败设置安全永疏散口：甲由于海底毛隧道断层百破碎带与估地面迳流脑相勾通，你一旦发生差大涌水或茄塌通，其贺涌水和泥颜石流就不计是短时间婶可以制止匠的，所以煎施工时必创须设置安枣全疏散口底以保证在裳险情时人愁员和重要而技术设备蜡的及时撤垒出。(3)施强排乐和堵截笑措施：谅主要包从括有足区够排水梨能力的痒水泵、冠管道和诸动力保粮证措施妹，在一泊定距离冤内设置摘的挡水跟门或临耀时挡水蛛墙等。212海底隧鞋道钻爆些法施工磁技术以上方肢法各具余特点，该在实际胁工程中坡为了合赛理地选骆用穿越灵断层破丝式碎带的晕技术方拉法，必部须综合捧考虑断躁层破碎暴带的规侄模、断奖层内构仍造岩的跟特性、盯水文地犬质条件警、破碎深带的部绢位等各可方面情处况，在则此基础夕上进行洞方案设笑计。实猾践证明串，穿越券一个较大规模的失断层破碎径带，有时袍要选用两撕种以上的避技术方法衫，进行组暴合应用。223海懒底隧道TBM法施工消技术233乏海底隧枪道TBM法施工逐技术TBM主要技术露参数：●Cutt候erh牲ead弄diam刚eter邪：剂8.8m●Tota诱lwe助ight崇：评c秃a.2买,000怪t●Tot谣al胁len会gth党：完2宪56m●Tota疑lpo融wer：偷5演,400董kVA●Maxi痰mum反thru涉sto便fcu栗tter秤hea哈d：笔2眠1,00慌0kN●Max从imu廊mt策orq思ue：袖9,9约00K滋MN●No.袄of1店7”di搅scc恼utte描rs：凑72pc●Max脊imu野mg延rip洽pin围gf肢orc拨eofg狂ripp办ers：珠61红,000汗kN●Stro耽keb尺orin健g：越1.浴8m●Rota朵ting虽spe毯eds留ofc视utte握rhe干ad：畅2.荡7/5.锋4rp徐m24项目6月（Ⅴ类）7月（Ⅴ类）8月（Ⅴ类）9月（Ⅳ）月进尺248m280m284m325m日历小时744h720h744h744h掘进换步时间279h260h383.7h281.3h平均每日掘进时间9h8.6h12.3h9.1h掘进中故障停机时间99.2h78.3h69.6h108.3h正常维修保养时间228.3h238h194.8h234.4h日均维修保养时间7.6h8h6.3h7.6h非正常停机时间139.5h144h96h120h平均掘进速度0.889m/h1.08m/h0.74m/h1.15m/h日历时间利用率37.5%36.1%51.6%37.8%完好率74.2%76.8%84.6%72.2%当月换刀圈数121192145134每个刀圈掘进长度2.05m1.46m1.96m2.42m表二TBM珠19餐98年掘进摊记录253海林底隧道TBM法施工捏技术隧道掘进埋机(TBM寺)的掘进过周程如下：普刀头在岩滔石中切割如出一条沟毫槽，同时盒第二个刀民头按一定洪间隔切割嘱出另一条故沟槽，两逃条沟槽之充间的岩石纸承受压力壶和剪力，蠢形成碎块尿而掉落，转掉落岩石晋的厚度至虑少等于沟候槽的深度以。切削头岂用千斤拆顶顶紧午在岩面痒，同时叔将开挖洞下来的特碴石收掏集起来俊并转送存至一条蠢输送带罚上以便跟将其输从送至掘王进机的练后面。隧道掘进狼机(TBM绢)施工的骂技术关盖键：(1)．地质培勘探(2)．筝地层改良(3)昼.掘进啦机选型(4).拖隧道衬砌263海秋底隧道TBM法施工炊技术隧道掘进磨机(TBM鉴)已经成执功地用返于很多疫海底隧霸道，如卫最著名政的英法热海峡隧帅道，TBM在施工秒中采用腥了最新测的技术核及设备姐，并创酸下了下帽列掘进科新成就世：(1)采表用TBM掘进大断鞋面隧道长缸度185肌32m，创世界之圣最。(2)最细大月进尺益1487m创长大特海底铁淘路隧道断施工掘鉴进最好龙成绩之遍一。(3)倾在长大诉的海峡商隧道中TBM时间利用判率提高到蒜90％，携整个系统宰的时间利峡用达到了卸60％的病最好成绩劲，也是最缩慧新纪录。(4)者建造海丈底长大继铁路隧烂道采用奴混合机辞型TBM崭新技术初的施工还拳属首创。(5)际为复杂希地质条蚂件下开扇发出相烦适用的TBM的适用栽性、可累靠性和瓦先进性模在工程仿实践中娘作用也狠得到了抚证实。273促海底隧灭道TBM法施工技崇术英法海峡抓隧道平面魄及断面284海底隧道屋盾构法施双工技术盾构示滥意图294海底隧道步盾构法施炭工技术盾构法一修般限制在蓬港湾下的怨浅水区和佣沿海地带很，在深堆释积层等软槐弱的不透剑水粘土中业最为适用饰。盾构施币工的隧冬道穿过罚透水地昂层或穿风过含有剪透水的息晶状体前通常要衬限制深吹度，在毙那里地革下水压替力可用群内部的浙空气压处力相平谊衡，医渴学上对胃工人安茄全的绝除对限值掩约为3涉个大气尾压，相灶应于水似面下3晴0m的静水压英头。但是颈，如果具算有上述条恒件的很长龄的隧道，昂则经济上蔽的限值似闸乎更接近秒于20m。日本为了塔掘进海底令隧道，通汇常是选择折泥浆加压墨式盾构。橡如196蜘9年修建遥的东京湾罢羽田隧道满，采用了何直径7.遭29m的大型泥肤浆盾构，垂最近修建孕的东京湾写渡海公路封隧道，采假用4台开平挖外径1惩4.4m的特大断蔽面泥浆盾脚构。这种金盾构概括控地说，就检是用泥水报压力代替佣气压，用墨全断面机宅械化切削浇代替人工召开挖或半祸机械化开歼挖，用管钥道输送泥暖浆代替矿臣车排土，拜其主要优爪点是：304海底隧庄道盾构采法施工呀技术①无喷气宝冒顶现象牙，尤其是激海底隧道枯施工更为胸安全可靠荐；②工人凳在常压器下施工涉，消除吨了气压苍施工的供弊端，麻提高了典工作效捞率；③采用气急压施工，伴隧道上部骨往往压力甘过剩，而良隧道底部匀则往往压曲力不足，削而泥浆盾计构可在全苦断面上取扶得稳定的炒平衡，能帅更好地稳讯定开挖面疾，防止地出面沉陷。④开挖下呼来的泥土轻，搅成泥狡浆后，采婚用水力输禾送，加快仇了掘进速于度。泥水盾构疑的主要缺奔点是要有多一套复杂俘的泥水分鼠离装置，冠占地面积友大，设备脚投资高，软为补救此裹问题，日雷本197存4年在东非京修建水质道时，首抢次研制了咽土压平衡海盾构，并刺获成功。苍由于土压利平衡盾构果较泥浆盾仆构设备结仇构简单施衔工工艺简状化，投资养少，同时偷又不使用捐其它辅助欧工法；因横而发展迅聚速。但土千压式盾构绍如遇到砂沉多，摩阻恭力大的土定层还受到誓一定的限宫制，必须加采取措施祸，注入塑作化材料与喷开挖面泥千土混合，腰使之塑化衰，增加其杀流动性，顷以保证开嚷挖面压力宋平衡与稳马定。在实翠际工作中物，大多情兔况是一条恳长隧道土释层不会均愈匀一致，张故在使用茶盾构法的块同时，有败必要考虑释其它辅助柄工法(如爸化学灌浆废、降水，女气压和冻蒙结等)配聋合使用，允以期得到遇最优的技蜓术经济效顽果。采用盾构典法修建了坑很多海底炊隧道，其烂中典型的烂工程有：萌日本德山们港海底隧喝道、东京斩湾渡海公手路隧道、宽丹麦大海爬峡隧道等哪。314海底隧外道盾构团法施工周技术①无喷气摘冒顶现象米，尤其是黄海底隧道大施工更为烛安全可靠堵；②工人在政常压下施爸工，消除哥了气压施代工的弊端抄，提高了氧工作效率鸽；③采用气拜压施工，贴隧道上部到往往压力荒过剩，而句隧道底部邻则往往压急力不足，片而泥浆盾大构可在全赚断面上取探得稳定的显平衡，能喝更好地稳汁定开挖面聚，防止地帮面沉陷。④开挖下孤来的泥土颗，搅成泥邻浆后，采慌用水力输士送，加快屑了掘进速灶度。泥水盾构阁的主要缺显点是要有荷一套复杂轿的泥水分丈离装置，纸占地面积起大，设备誓投资高，朋为补救此咏问题，日谊本197触4年在东亲京修建水睁道时，首断次研制了贪土压平衡乖盾构，并兵获成功。驴由于土压介平衡盾构贩较泥浆盾窜构设备结舱构简单施糊工工艺简肯化，投资勾少，同时仔又不使用匆其它辅助白工法；因损而发展迅什速。但土屿压式盾构栽如遇到砂敬多，摩阻渐力大的土图层还受到隶一定的限帅制，必须应采取措施叹，注入塑捕化材料与桐开挖面泥负土混合，芦使之塑化我，增加其躺流动性，叛以保证开锄挖面压力不平衡与稳排定。在实接际工作中竖，大多情牲况是一条稍长隧道土葬层不会均域匀一致，疏故在使用秤盾构法的旷同时，有橡必要考虑坟其它辅助冒工法(如循化学灌浆税、降水，拍气压和冻施结等)配拉合使用，粗以期得到墨最优的技的术经济效箱果。采用盾构轮法修建了春很多海底伍隧道，其碰中典型的厉工程有：介日本德山飘港海底隧暂道、东京匪湾渡海公熔路隧道、割丹麦大海谨峡隧道等题。323劲海底隧道道TBM法施工技促术隧道掘好进机(TBM怜)已经成晕功地用特于很多纹海底隧平道，如焰最著名绑的英法品海峡隧闲道，TBM在施工词中采用桐了最新留的技术匹及设备寄，并创赏下了下妙列掘进很新成就惠：(1)玻采用TBM掘进大蹦断面隧椅道长度闯185锋32m，创世界之久最。(2)最披大月进尺皱1487m创长大海臂底铁路隧戏道施工掘叨进最好成异绩之一。(3)在宇长大的海的峡隧道中TBM时间利用戚率提高到虑90％，膛整个系统路的时间利恰用达到了失60％的蜜最好成绩海，也是最课新纪录。(4)建边造海底长凑大铁路隧忽道采用混亩合机型TBM崭新技你术的施读工还属映首创。(5)为灵复杂地质痛条件下开愿发出相适状用的TBM的适用父性、可榴靠性和呈先进性责在工程夏实践中脂作用也成得到了卸证实。33隧道名国家长度(km)用途构造及断面大小最大坡度%水深(m)覆盖(m)地质条件施工时间施工方式工程造价(美元)新关门隧道日本18.7铁路一条双线隧道(φ10.06m)0.734.320花岗闪绿岩70~74钻爆

青函隧道日本53.8铁路一条双线主隧道(11.1×9.1m)+服务隧道(φ5m)1.2140100火山岩64~88钻暴100亿英法海峡隧道英国~法国49.6铁路两条单线主隧道(φ7.6m)+服务隧道(φ4.8m)1.036021白垩岩86~93TBM80亿丹麦大海峡隧道丹麦7.26铁路两条单线主隧道(φ7.7m)1.565315冰碛物90~94盾构10亿东京湾公路隧道日本9.1公路两条2车道隧道(φ11.9m)42816粘土、砂粘土89~97盾构

华尔峡湾隧道冰岛6公路一条3车道隧道(7.25×12m)810050玄武岩、火山岩及沉积岩96~98钻暴

香港西区隧道中国2公路两条3车道隧道(35×9.8m)

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软土层93~97沉管8亿厄勒海峡固定线瑞典~丹麦16公铁双车道公路及双线铁路沉管隧道、人工岛及悬索桥1.5612

碳酸盐沉积岩95~2000沉管23.95亿对马海峡隧道日本~韩国200铁路一条双线铁路隧道(10×10m)

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软土层计划中沉管

直布罗陀海峡隧道西班牙摩洛哥50铁路两条单线(φ7.3m)或一条双线主隧道(φ10.4m)+服务隧道(φ4.5m)1.8300100砂岩、石灰岩及粘土计划中

3亿(一条双线)直布罗陀海峡通道桥隧方案西班牙~摩洛哥37公路4车道固定桥、沉管隧道及浮桥

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砂岩、石灰岩及粘土计划中

45~65亿白令海峡隧道西伯利亚~阿拉斯加113铁路两条单线(φ9.5m)主隧道+服务隧道(φ5.5m)1.35150灰岩、砂岩计划中

表2稀几爆座主要做海底隧昌道数据342.2复青函隧道柔简介青函隧道窄为单洞双夫线铁路隧鲜道，长5亮3.85km，海底段长福23.3km，最大水深鼻140m，隧道最咸小覆盖受厚度1编00m。19音71年开始施滚工，到1旅988年纤才完成，韵历时17衔年，工程伴总造价1暮00亿美艇元，每公吴里费用1驱.9亿美默元，总造相价的50尾%为财政去费用，因颜此工程直授接费为5处0亿美元盈。津轻海翁峡的地爸质特征计大致分姨三个区奥：·本州端测为火山岩译类，包括安赛山岩和玄挖武岩，约损占1/3五，2/3糖为凝灰质羊沉积岩层施，岩石坚楼硬，其抗奶压强度为拆700kg/c凑m2，裂隙很避多，经袋常可以犬看到水凡从裂隙灶中渗出效；·海底候中段为“耽黑松内层元”，即第三瞎纪沉积的长砂质泥岩甚，是沿隧静道轴线最惯新的岩层撇，岩石软元弱，抗压狭强度只有宜13-5弹9kg/c韵m2；·北海鹊道端为沉声积岩，包括第摇三纪凝灰兵岩和泥岩预，除断层值外，一般派是稳定的离，较软的搁岩石抗压著强度为2炸00kg/复cm2，较硬的鲜为80作0kg/c另m2。沿线路昆约有1颈0条较切大的断鬼层，其此它小断项层每公虹里约有县1-3太处，突魂然性涌晒水多与虫断层有注关，并悬与海水景有水力翠联系，卸水压约迈为24拒-26kg/c辞m2。35图2-典1青沾函隧道贞平面位兔置36图2-中2青垃函隧道鞋纵断面37图2-堪3青复函隧道岛标准横策断面38图2-约4正棕洞注浆贞图式392.3维英法浮海峡隧厅道简介英法海浓峡隧道学为平行妨的两条宏单线铁商路隧道炊，长4绘9.6km，海底部分喜为37.相3km。汽车通贩过隧道截则采用欢穿梭列蹄车运送律。列车嗽以14油0km/h通过隧道收只需20续分钟。隧货道工程总穴造价约8害0亿美元蜘，其中政释府财政费闲用占18与%。最大水深浇位于海峡扮中部，约赞60m，最小覆盖创层21m。经过详细租的地质勘好探，海底绞下有一层岩连续的白藏垩层，主外要有三层牢，从上到打下的顺序尤是中白至栗、晚白垩雁和泥灰质嫁粘土。采用11塘台掘进机向分别从两宪端掘进。40图2-5易英法海风峡隧道平族面位置示舒意图41图2-6倡英法海午峡隧道平胳面及断面42图2-饥7服答务隧道轮的超前印钻探432.4丹麦大海颤峡隧道简愿介越海工雨程总造取价按1斤990贸年价格荐估计为沸202找亿丹麦表克朗(践约35视亿美元衰)，其劫中直接济工程费域153疏亿丹麦接克朗(姜约26脉.5亿麻美元)找，整个越工程需悼要70其00人刘。隧道仗工程的泉总造价光58.宗6亿丹晃麦克朗杀(约1世0亿美屑元)。食隧道工柱程工期拦从19遭90年岔8月到馒199陆4年1造0月，眯共约4疯年。东部海果峡是冰厕河冲蚀嫁海峡。赌水深从艳两岸起先逐渐增桑加到2净0m，到了海卷峡中央哨深度增刮加更快屑，很快射就达到个50m，隧道线杂路的最辅深海水晒为53m。主要地层末为：第四泳纪冰碛物44图2-沙8工使程平面蜓示意图45图2-蒸9隧乳道纵断旅面及横帖断面462.5迎东京元湾公路其隧道简裤介东京湾横颂断公路：宵由隧道、算桥梁、人骗工岛组成三，连接川防崎市和木猎更津市，蚁全长15辈.1km；为一等诉二级公牵路，设露计速度比为80km/模h；3和.5m4车道，将宇来规划为查6车道；闭总工程费披为1.4戴4万亿日谱元；工期际从198痕9年5月煌到199崇7年11撑月，共8较.5年。采用泥举水加压巡寿平衡盾韵构施工康法。整体上饮呈平缓芝的船底广型地形店，最大忧水深在幼湾中央变为约2杀8m。海湾中央车为厚20班~30m软弱的侵冲积粘匪土层(自有乐镇主层)，巡寿其下为慈洪积粘束土层(井所谓7剃号地层卷)。474849图2-甲13纸盾构示蜡意图503琼师州海峡自钓然及地质甩条件关于琼州淋海峡的形炎成有多种携说法。下锄面简述其违中一种说谜法，其认脚为琼州海最峡的成因智是继承性还断陷，琼支州海峡的坊形成和演炮变如图3膊-1所弊示，其形错成过程分雹为4个时和期：3.7盐琼州牺海峡的申形成(1)痒晚第征三纪统井一的古想雷琼海剧峡(2)必早更新世樱初分隔的寨古琼州海姓峡雷琼裂谷既经历了晚录白垩纪至彩早第三纪的的幔隆剥临蚀阶段和盖早第三纪瘦的张裂阶陪段，从晚厕第三纪开叛始进入裂遵陷阶段，标形成以王进五--文赌教断裂和产界炮--碍黄坡断裂沃为南北边井界的古浅菠海(雷琼紫海峡)晚第三例纪在海贝相堆积帐的同时变，海峡头南岸有叹金牛岭尸期(N2)火山喷发衰；雷南亦哥有同期火蜜山喷发；伟雷南和琼滩北金牛岭轻地带的断宏隆，使统进一的古雷馋琼海峡解懒体而一分聪为三。51(3)形早更新世我末的成型收的琼州海虏峡(4)布晚更园新世晚根期以来壶海峡海被底地形交的塑造早更新毒世是雷煮琼裂谷忘的拗陷散阶段，流也是主部要的火网山活动猎期，反牌映断裂攻构造活沟跃。湛淋江组沉围积之后青，雷琼叉地区的瞎断块升造降运动恨是很明卡显的。雷琼裂庙谷在晚宋更新世脱和全新害世火山蕉活动已种趋平息炭，仅出清现在海貌峡南岸葵的长流邪和老虎偷岭地区衡，表明遵海峡的拢断裂仍静有活动锦。但是脚，海峡判的海底钳地貌主眼要是最绣终冰期说盛期以浙来海平鹅面变化总过程中恨塑造而沈成。52图3-瞒1琼缠州海峡薪的形成摊和演变533.1写地形地貌据特征雷南和琼剥北地区地昌形平坦开睛阔，地面爸相对标高膀一般5-火40m。主要地貌怠为火山地滑貌及海成谅地貌。海峡最窄米部均在中壮部，由雷桨州半岛徐惕闻县正南拢方珠余角钞(三塘港春附近)至赛海南东水茎港北天尾呜东侧1km处，海峡凡宽约19诊.6km。由雷州聋半岛龙酬塘乡西弊南侧排悼尾角至筐海南海未口市西基北的美栋丽沙(重白沙门开港)，户海峡宽盼约18恨.6km。海峡为夸西浅东翁深，水予深大于番50米增的深槽姨东西长喂约70km，宽约10km；水深在8耳0-10蚁0m的范围较合大，局部圣有达11陈7m的深水点会。在海峡黎中部还有斯水深小于殿50m的区域，怠东西长约克10km，为未被沸冲蚀的倦中垣(胞孤丘)冲，海峡挥东口浅盗滩较广税阔，水今深有仅为20-梅30m的，海叨峡西口题水深也慢较浅，棍水深多要在40涂-50m左右。54图3-勿2琼坛州海峡迫海底地觉貌与沉拘积物553.2陆气象及水唐文条件（1）耗气象岭条件·气温：年志平均气温锹为23.蒜4℃，最哭热在7月华，最高气须温38.门8℃，最荷低气温2僚.2℃。·降疤水：年匠平均降饰水量1举382mm，最大降水成量213鼻4mm，最小轧降水量盘812mm。·风况闷：年平滤均风速箱为2.晃6m/s，最大风速横31m/s，大于8制级风平突均6.模4天，盆最多为抚14天袄。·台风令：平均狮每年台成风影响胀次数为腔27次免，台风史登陆时炭风力大妨于12姑级以上山。·雾词况：年源平均雾璃日数为角23天切，最多葡为43扣天。·潮汐给：年平均哗高潮位2候.08m；平均潮差宋1.09m。。·潮夜流：最耗大可能非流速介暂于0.泽71-完2.4m/s训。（2）旬水文泥条件563.3衣地层说岩性图3-伯3辟琼雷地映区上第欣三系等兽厚度图57图3-4截琼雷巡寿地区第四国纪地质图58图3-捉5琼标雷地区仍第四系扔等厚度寄图59图3-影6琼深雷地区彼火山岩突等厚度小图60琼州海希峡海底秤地层主找要为第仗三、第屿四纪海蛙相沉积主，从上土到下各刻层地层陡简述如删下：(1)栗淤泥：Q4，灰色，役流塑，朴含贝壳舒，厚度保15m左右，画主要在弄海峡中讲部深水符盆地；(2)追砂层间：Q4，灰黄色，炊松散，含此贝壳，厚闹度10m左右，唇在海峡傻局部地钥方出现洽；(3)厌粉砂质粘敢土：Q3，浅黄色突，松散木，厚度领只有几虚米，在润海峡南闲部局部纹地方出妇现；(4)稿风化库玄武岩艳：Q2，褐色，碎捉石状，厚怒度3m左右，薯在海峡酱北部的沟浅海区羡；(5)惹粘土：Q1，灰色到沿灰绿色曾，主要扮分布在混海峡的彼中部及雨北部的聪浅海区甜，从中枕部到北责部厚度馆由十几涉米变到潮几米，屠塑性状肚态由可阴塑到硬烫塑到坚锤硬；(6)旱粉土质砂粉：Q1，黄色到苦褐黑色倚，稍密代到中密吧状态，乎主要分猜布在海若峡的中但部及北士部的浅飘海区，能厚度从秧中部的蓝几米变奴到北部狸的30m左右；(7)投粘土厘、粉土颗质砂互绍层：N2，厚度达几陶百米，广核泛分布于小海峡及两构岸地区。扣其中粘土亿层为：灰陡色到灰黑咐色，低液细限，局部泻含贝壳或见钙质结核脉，顶层为唇可塑到硬巡寿塑状态，贞其余各层隆为硬塑到晚坚硬状态侧，层厚达爪几十米；早粉砂质砂稀层为：灰跳色，中密抽到密实，美局部含钙丑质结核，闲厚度达十妈几到几十挡米。613.4麦地质覆构造图5-7吹雷琼饮地区主要芦断裂分布621．近东咐西向断裂该断裂是跪琼雷地区且的主干断诵裂，它不征仅控制了巩构造单元川的地质发缎展史，也宋控制了地踩震的分布轰和发生，记即既是构祖造地震带裕的主要断铅裂，也是冷发生地震貌的断裂之茶一。其主邪要断裂有嫁6条，分亚述如下：(2)度北怖和－调廊风断裂(3)曾琼州州海峡伪断裂(4)趋马中袅－铺雁前断裂(5)凡王五－文丧教断裂(6)验昌江－南同吕断裂2．北趋东向断洞裂(1)讯民安与－芷尞琴断裂(2)丹塘东－西睛村断裂(3)邻东溪－西吸湖村断裂(4)头灯楼强角断裂(5)冠莺歌轿海－黎做母岭断眼裂(6)默干冲－木役棠－临高亡断裂3．北西最向断裂(1)铃民安－乌拢泥塘断裂(2)汇演家佛－田洋家断裂(3)悼铺前关－清澜援断裂(4)燃海口冻－云龙津断裂(5)辨长流喘－仙沟瓣断裂主要断裂犁有6条面：是区内醉最活跃笔、最新洲的构造拌，也是乡丰主要发感震构造炕，其主米要断裂掩有5条向：(1)裹遂贞溪－安朽铺断裂633.5肉地震台活动东南沿加海地震俭带的地敏震活动修在时间舰上具有遮明显的佩周期性镇，即以洗低潮期蔬和高潮向期交替编出现为裤其主要院特征。糖自14著00年敏以来，轿本带经惠历了两垦个活动名期，第变一活动滚期为1督400艇－17角10年料，历时闷310系年；第肢二活动编期从1桂711跪年开始狮，至今僵巳过2茫82年毫。目前嘉处于第前二活动问期的后肌期。研府究14心00年隆以来两州个地震先活动周厕期的发亏展过程超，每个林活动周纱期都可抛以明显列地划分格成四个探阶段，偿即：平柴静阶段强、加速娱释放阶肾段、大泛释放阶仔段和剩推余释放因阶段。包目前，恶东南沿餐海地震林带正处配于第二总活动期影的剩余铸释放阶去段。自19修69年修12月扒琼东南捞海域5鸡.2级遮地震震估群渐趋艇减弱，叠在经历裕了19暴77－潮198且7年的奖平静后待，于1注988阿年再次刘进入相便对活动螺时期。抗198虑8年北党部湾5炭级地震肚和19奋92年构东方县尖感城海栋域3－晶4级震匆群，1速994灾年12秩月和1覆995居年1月舟北部湾眼6.1兵级、6离.2级扭地震，斥从纪录壮到的地节震序列谨中，2绍.0级益以上的笨地震共困170裙次，3防.0级雅以上地厕震30纤次，4员.0级漠以上地煌震6次桂，这次灵地震事箭件表明桌东南沿圣海地区制进入了辽地震相液对活跃物时期。64图3-简8东薄南沿海孩地震区罪历史地怪震分布65图3-9傲海南岛炉及邻区地叶震震中分吨布(19柴69－1淹995.揭1)66图3-1杆0琼州严海峡小震翠震中分布纤(197楚0-19血94)673.6妈火山超活动琼雷地区险新生代晚奶期火山活为动强烈，绵基性火山延熔岩几乎煤遍布雷南倍和琼北，裂总面积达刻一万多平咽方公里。苗本区共有距177座准火山，仅仗琼北就有扁42个清受晰可辨的蛋火山口，紫其分布以边北西向排年列为主，荣其次为东是西向。该泉区火山作状用方式以夸裂隙式喷赤益为主，用兼有中心尘式爆发。何该区火山灯活动延续顾时间长，味从晚第三耽纪开始一肯直延续到烘全新世，浸分四个活刻动期。早筛期活动尚亲不普遍；妙中期是新头生代火山芝活动的鼎铸盛时期；翠晚期活动坛渐趋微弱挡；近期活均动更为局同限。自有高文字历史揪以来绝无姿任何火山诊活动可考疏。所发现适的火山均捎为死火山叮，无重新造喷发的迹散象。684所琼州海打峡铁路助隧道方弹案方案，马还得通饶过深入卧细致的姨调查研跪究和方怒案论证罩比较，秩最后才攻能得出转正确的砌结论。经过上述含的简单比蜜较，我们族初步建议躬采用隧道乡丰方案作为程跨越琼州封海峡的可日行方案。梦对于隧道惭方案，又巨把铁路隧春道方案作观为首选方恐案，铁路先隧道可以绵运行穿梭输列车，汽茧车可通过民穿梭列车户运行穿过赞隧道，这驴与世界各坐大海峡隧扒道的方案邮是一致的英。因为通妖风的问题养，水下公锋路隧道在挤长度规模盯上远不及纤水下铁路凯隧道，如卡果让汽车尽直接行驶侄通过隧道伴，必须扩期大隧道断醋面，增加缝通风设备泼，并在海宜峡中间修程建多个人纽奉工岛用作皱通风竖井述，如日本辨的东京湾柏海底公路跳隧道，这妙样势必增连加工程造字价和运营尿时的通风最费用。从补经济角度瞎出发，琼通州海峡固恳定通道方的案只考虑掘了铁路隧盆道。隧道的精形式主刚要有三拿种，即站海底掘促进隧道搜(包括昼钻爆法爽、TBM法和盾构馒法施工)门、沉管隧廉道和悬浮巷隧道，由栏于悬浮隧层道目前还寸处于研究购阶段，世疮界上还没盐有一座工乘程实例，鲁因此这次愤对琼州海舅峡隧道方符案的比选夫时并不考糖虑此形式冬，对于掘母进隧道和叹沉管隧道即，则根据咏不同线位训的地形、贺地质和海绳水情况进阻行选择根据世碎界上各趣海峡固疏定跨越公工程，产其形式抢一般有乖隧道、防桥梁或牺桥隧组屑合三种借方案，匆而各种雀跨越方筑式根据浪不同的抄用途，好又可分沫为铁路荒隧道(跳或桥梁绒)、公邀路隧道观(或桥朝梁)、妥公铁两脏用隧道牵(或桥赚梁)以渐及它们伴的组合择。各方折案都各华有优缺疼点，应愚根据海件峡场地吴的具体锅条件以茎及工程苏的性质杂和用途仓来进行伟方案比大选。根据国外锅的经验，悦在跨越较论窄的海峡宣时，采用迈桥梁方案桃最为经济洽，而对于潜海峡宽、递水深大的氧情况，应雅优先考虑疯选用隧道梢方案。如世前面第三祝章所述，跪在世界各蹈大海峡的老跨越工程稍中，无论既是已经建烦成的、或朽者正在施救工的、或阶者正在规嚼划的，大脑部分均为瞎隧道方案叮，也有一量小部分为败桥隧组合没的方案，淋全桥梁方衡案只是在暮宽度小、亡水深浅的恢海峡中采嚼用。桥梁对修抵御战拘争(特途别是现归代战争践)以及慰其它自茄然灾害恐的能力寸远不如距隧道强葱，为了领避免战福争和自容然灾害间给人类移生命财岭产带来暗巨大损踪蝶失，世蓝界各国蓬在大型视跨海工妖程建设蛮上都注抚意挑选辫具有较有强抗御巩战争和局自然灾形害能力僵的跨越称方式。4.1岁琼州死海峡跨艰海方案宫初步选床择69在造价上倘，常规的伪桥梁单位瞎长度造价锹不高，一匹般比隧道盐低，但在棚水深大、父长度大、颗跨度大、恒净空高的着情况时，云桥梁的总肥造价不仅穴很大，而摇且技术非帜常复杂，磁这种情况广往往隧道贱更为经济钢、合理。此外，桥岁梁的运营更还受天气功的影响很喇大，大风育、大雾天搬气车辆不窗能正常通揪行。日本框的经验证喘明，当风盗速达到3佳3m/s(风力1星1级)仁时，可享导致列收车颠覆钢，无法冈保证铁县路运输分畅通无纳阻。表拿4-1卫为日本担海上桥汪交通限演制标准担。70表4-适1日贤本海上啦桥梁交贸通限制帜标准

限速40km/h禁止通行风平均风速：大约在15m/s以上平均风速：大约在25m/s以上雨连续雨量：大约在200mm以上阵雨量：大约在20mm以上连续雨量：大约在250mm以上阵雨量：大约在40mm以上雾视程：大约在100m以上视程：大约在50m以上雪初始积雪状态严重积雪，并有飘雪妨碍视线冻结部分区间发生结冰可看出结冰具有一定强度地震震度：4以上50-80gal震度：5以上80gal71隧道方将案的主置要优点素是：不施受天气段的影响勾,可以室保证全叼天候运距输，不化干扰海赏面通航驻及海域险的污染岁，能保纽奉护生态乐的平衡些，而且熟结构安碧全度高素，维修采费用低含等。琼殖州海峡爸这样的优海况和素风况，挂对跨海棋大桥的火建设和紫车辆通承行是不钻利的，测而且海谨上还有辛10万定吨级以王上的轮陪船航行忙，但能俭否采用调桥梁方养案，或江者桥梁互方案是巧否为最舅优,军还得通谢过深入剂细致的红调查研绞究和方老案论证裙比较，残最后才雪能得出男正确的仙结论。经过上述湿的简单比盐较，我们歼初步建议购采用隧道音方案作为前跨越琼州瞧海峡的可图行方案。毯对于隧道码方案，又型把铁路隧闷道方案作尊为首选方借案，铁路筹隧道可以停运行穿梭奇列车，汽墨车可通过茂穿梭列车促运行穿过岸隧道，这碌与世界各警大海峡隧懂道的方案投是一致的常。因为通想风的问题恒，水下公纹路隧道在根长度规模饥上远不及柄水下铁路迁隧道，如主果让汽车师直接行驶魄通过隧道躲，必须扩帝大隧道断御面，增加群通风设备真，并在海虹峡中间修果建多个人赢工岛用作线通风竖井锋，如日本得的东京湾炉海底公路钞隧道，这树样势必增事加工程造昆价和运营瓜时的通风枝费用。从号经济角度膝出发，琼恐州海峡固邻定通道方团案只考虑傅了铁路隧宰道。724.2琼州海峡葡铁路隧道腹线位方案效比选根据琼商州海峡扒的宽度责、水深脊、地形上、地质强、地震展、交通照运输等雕条件，听以及粤额海铁路蜻网的布誉置情况腥进行线都位方案腔设计和押比选。现根据粤慎海铁路网应的位置(殿如图4-点1)，考肥虑到铁路斗隧道修建包后便于接处轨，并根彻据海峡的丝式海底地形顷(如图4校-2)以侮及已有的湾地质、地努震资料，的初步选择烧四条线位死方案，如提图4-3冷所示。7374图4-2侵琼州勉海峡海底热地形7576Ⅰ线线位惠方案：隧道线位院的海底段英南端在海命口市，北味端在徐闻介的排尾角洲，平面布疏置为直线誉，线路穿亡过海峡中闸部的禁止逼抛锚、铺换捞区。海复面宽19鸭.2km，海峡北读部最大护水深为馋82m，海峡南部抚最大水深纪为90m，海峡南庆岸5km范围内箭水深小疲于30m，线位剖努面如图驳4-4药所示。海底地层堂主要为第梢四系(Q)和晚第三嘱系(N2)，地层Q的主要看岩性为苹淤泥、谦粘土、木粉质砂静和风化兰玄武岩斯，厚度盼最大达戒50多涛米，在半海底水购深最深群处其厚安度不足素10m；地层N2主要为供厚层粘孟土和粘泻土质砂旦或粉土淋质砂互安层，最猛大厚度与可达2描00m。该线位岗附近的道断裂主类要有：辨北端的荷北东向针的龙塘纲-前山遥断裂，哨中部的殊近东西惕向的琼应州海峡寺断裂，输南端的肉近东西孕向的长使流-海划口断裂跌和北西柿向的海避口-云蔽龙断裂踩，这些掏断裂新勤生代仍变在活动搜，特别获是北西掏向的海坊口-云机龙断裂草，至今誉还在活奔动，海奖口市附刃近发生堪的几次闭中等强雹度的地里震与该读断裂有薄关。该馋线位的恳南端位腐于海口沃地震区韵。77图4-代4Ⅰ既线线位职剖面78Ⅱ线线愿位方案当：隧道线位西的海底段虏位于铁路渔轮渡航线铲东侧附近誉，在海上遥禁止抛锚倒、铺捞区堡的西侧边矮缘。平面电布置为直乏线，北端第位于徐闻贿的四塘，胆南端位于薄海口的天愈尾角。此纷处海峡宽躲18.8km，基本为垃海峡最氏窄部位楼，海峡候南部有堆一深水脚槽，最附大水深约为90m，大于80m水深的范售围达7km，北部较浅卧，大部分啊为30-矛45m，线位剖鹊面如图死4-5状所示。海底地层撑主要为第梯四系(Q)和晚第碌三系(N2)，地层Q的主要串岩性为谢淤泥、疮粘土、迅粉质砂从和风化乔玄武岩坛，厚度省最大达来40多迅米，在乓海底水新深最深功处其厚吉度不足傲10m；地层N2主要为厚宅层粘土和州粘土质砂燥或粉土质删砂互层，戏最大厚度旗可大于2块00m。该线位附会近的断裂防主要有：父北端的北旺西向的那辨胆-房参辞岭断裂，摆中部的近签东西向的属琼州海峡杨断裂，南搏端的近东刑西向的长州流-海口桌断裂和北盘西向的长冬流-仙沟穴断裂，这尝几条断裂困新生代以恭来仍在活渣动，特别应是北西向沟的那胆-索房参岭断仅裂和长流位-仙沟断烘裂至今仍痰有较强的厅活动，是瓶主要的发暑震构造。翅线位西侧版约5km处为琼慢州海峡锐断裂的忘地震区虽，北端越为四塘梯地震区抱。该线位仆隧道的傅进出口共靠近现太有铁路勒线，因坦此接轨蓝十分方炮便，工抓程量最般小。79图4-5皱Ⅱ线线烤位剖面80Ⅲ线线位贵方案：隧道线雷位的海寸底段南呀端在海邮南的马兔村附近巨，北端较在徐闻虽的新地际附近，寺线路平幼面布置斧基本为盟直线，嘱两端近趴岸处为雾曲线。柿此处的爬海面宽连34.观2km，中部水授深很大醉达10梢0m，南部和北熟部海水较摇浅，大部待分区域小搬于30m，线位剖亿面如图穿4-6令所示。海底地层巨与Ⅱ线的祖情况基本柴相同，主削要也为第尽四纪和晚断第三纪地势层。该线位剑附近的匠断裂主斩要有：声北端的塘北东向游的张畴吼村-新普尞断裂斗，中部声的近东岛西向的辜琼州海顿峡断裂锡，南端胶的近东糠西向的剃马袅-掏铺前断糊裂和北袖西向的傍颜春岭喉-道崖响断裂，冤这些断差裂新生凤代仍在络活动，自尤其北英西向的锡颜春岭货-道崖榴断裂第最四纪以历来活动仪仍较强板烈。线强位中部迹通过琼殃州海峡商断裂地冲震区，景南端靠秋近老城宰地震区班，如图骂4-1摇0所示处。由于该线资位方案的械海峡宽度锦大，水深帅大，故只难作比选用饲。81图6-6谨Ⅲ线线乒位剖面图6-6的Ⅲ线线始位剖面图6-6眯Ⅲ线线浮位剖面图4-租6Ⅲ捡线线位还剖面82Ⅳ线线位亚方案：隧道线乱位位于赵海峡西识口，深肆水盆地炕外侧的经海底平扰缓地带抢，线路赢平面线脾形除