土木工程隧道工程课件.ppt
组长：王晓朋演讲：孟祥磊资料收集：曹亚楠 王国玉 武志敏 从黎艳 郭淑婷,青岛海底隧道,青岛海底隧道介绍,青岛海底隧道又称胶州湾隧道，南接黄岛区的薛家岛街道办事处，北连青岛主城区的团岛，下穿胶州湾湾口海域，是中国最长的海底隧道。青岛海底隧道全长7800米，其中海域段长3 950 m，陆域段长2 220 m，此外，在团岛另有接线隧道长约 1 700 m。该项目总投资36.59亿元人民币。使用年限为100年。该隧道的建成通车不仅使青岛东西海岸实现“同城化”，也成为中国海底隧道建设史上的里程碑。,青岛海底隧道 - 建设历程,2006年12月27日，青岛海底隧道正式开工建设。2009年12月，服务隧道工程穿越所有不良地质地段，顺利实现全线贯通。2010年4月28日全线贯通。2011年6月30日正式通车。,青岛海底隧道 - 特点,青岛海底隧道共穿越18条断层，其中海域部分13条。 隧道断面为椭圆形，主隧道开挖断面高11.212.0 m、宽约 l5.2316.03 m，隧道纵断面呈V形，最大纵坡4， 右线路面最低点高程一83.28 m、左线为一83.15 m，海 域段主隧道埋深一般为2535 m，采用双洞加服务隧道，采用矿山法施工。 纵断面采用“V”字坡，隧道最低点高程为70.5米，至海底面44.5米，隧道的最小埋深25米。设双向6车道，行车速度 80 kmh，属城市快速通道。该工程主隧道线间距 55 m，中间设服务隧道。主隧道之间每250300 m 设人行横洞，每7501 000 m设车行横洞。,开挖后的石材处理,海底隧道开挖的土石方达到了300万立方米，远超过埃及的胡夫金字塔的总体积。被挖出的石渣被破碎后，掺入隧道的混凝土中，可以再次利用，还有一部分做其他用途，没有给城市造成处理石渣的负担。,隧道结构的多道安全防线,对外侧围岩进行了注浆堵水加固，确保了围岩自身稳定采用了国内最高性能的C35高性能喷射混凝土和钢格栅，加上国内首次采用的多重防腐锚杆 在外部铺设一层土工布和防水板，最后是一层防火涂料沥青混凝土路面采用两层SMA改性沥青，寿命长具有阻燃性,防水,在二次衬砌之前，先要在隧道内壁铺上一层银色的防水布。防水布和隧道内壁之间还装了不少锚杆，通过锚杆可以将一些地下水引入排水沟中 。,防水内胆,胶州湾隧道通过的地段在构造上属于相对稳定区，岩性为硬质岩 ,开挖速度仅为每天2到10米。挖出隧道雏形，对隧道内部进行混凝土喷浆后就安装防水板，再用模板台车在防水板上铺设钢筋并浇灌70厘米厚的混凝土，形成隧道的“防水内胆”。,隧道的防火措施,隧道内每隔50米就有一个消防栓，实现了对隧道内部空间的全面覆盖。隧道内部装修选用的面漆和搪瓷钢板等材料，也都是兼具非常强的防火性能的，其各项指标都高于国标。像蓝色面漆，喷到拱面上不会脱落，隧道内一旦起火，这种面漆可以延迟着火2小时，保护隧道的混凝土主体。,路面及反光材料,隧道在铺路基时，先要铺设24厘米厚的混凝土，再铺上12厘米厚的沥青。与一般路面使用吸光材质不同，胶州湾隧道的路面将采用反光材料，将隧道顶部的灯光反射，这样有利于行车安全。,工程环境,胶州湾隧道地处胶州湾湾口，隧址区平均水深 30 m，最大水深42 m。最小覆盖层厚30 m。地质为第四纪覆盖不甚发育，厚度在05 m之间，许多部位基岩裸露。基岩主要为下白垩纪青山群火山岩及燕山晚期崂山超单元侵入岩(中风化和微风化花岗 岩与火山岩)，中风化层很薄，岩石强度高，完整性 较好。场地地震基本烈度为6度，场区地质构造主 要为断裂构造，所发现18条断裂大部分为高角度、 中新代脆性断裂构造，其宽度在数米至数十米不等。 其中海域段穿越4组14条断裂带，断层内以压碎岩、碎裂岩、糜棱岩为主。主隧道级围岩约占 55.7，级围岩约占38.1，V级围岩约占 6.2。 海域及距海较近处的地下水的化学成分与海水相似，具有强腐蚀性。基岩弱风化带多为中等透水性、少数弱透水性，微风化破碎岩体和断裂带大部分 为弱透水性、部分为中等渗透性，绝大多数微风化岩体为弱透水性，局部为中等渗透性。 在团岛端陆域段左线与匝道结合处隧道长 212 m，宽16.7227.82 m，高12.6018.05 m，断面呈喇叭口状。覆盖层厚12 m，三处断层破碎带， 地质为杂填土，砂砾石、风化、断层破碎岩组成，属超浅埋，超大断面单孔隧道。结构下穿西1.2 m砼污 水管线及建筑群，其影响范围12栋，均为住宅及办公楼，层高37层，砖混及框架结构，条形基础，深 23 rn.,设计标准,a设计使用年限：100年；b使用功能：城市道 路交通；c主线设计车速：80 kmh；d车道数：双向 6车道，主线行车道宽度： 2 3.5 m+3.75 m；e隧道最大纵坡：4，最小纵坡：03；f设计安全等级：一级；g防水等级：一级。,结构型式,主隧道结构采用复合式衬砌结构，根据不同围岩地段的结构受力要求，考虑到海域段隧道地下水压力大，海域段断面采用三心圆拱形断面，设置仰拱；陆域段采用三心圆拱形断面，V级断面设置仰拱，级围岩不设仰拱。,青岛海底隧道地质情况概述,隧道基岩主要为微风化花岗岩、花岗斑岩、火山角砾岩、火山角砾凝灰岩、流纹斑岩，并有较多辉绿岩脉、石英正长岩脉侵入。根据围岩风化及完整程度以及隧道上方顶板厚度等状况，隧道围岩分为II ，III ，IV，V 四个级别的围岩类型。 青岛海底隧道工程采用钻爆法进行施工。隧道轴线处海面宽约3.5 km ，最大水深约为 42 m。隧道海底穿过区域均为火山岩，在前期地质详勘过程中对隧址钻孔的弱微风化段进行了抽水试验以及压水试验，确定了隧道破碎带的渗透系数和透水率。其中F44 断层破碎带内岩体为碎裂镶嵌碎裂结构，裂隙以密闭型为主，少数为微张型，裂隙面浸染迹象不甚明显；该破碎带宽度小于 30 m，透水率5 10 Lu，渗透系数为 0.03 0.06 m/d，为弱渗透性。隧道共通过渗透性等级从微中等共18 条主要断层破碎带。,地质预报方法,为了确定前方的断层破碎带情况，采用了多种综合地质超前预报方式，主要采用物探手段(TSP超前地质预报、地质雷达探测法、瞬变电磁法探测)、钻探取芯以及地质编录、开挖验证的手段进行前方含水断层的预报，取得了良好的成果。 同时，在海底全程打设长探孔(探孔深度30 m)，在钻探中根据钻机在钻进过程中的推力、扭矩、转速大小、岩粉成分、成孔难易以及出水情况来判断前方的地层情况，同时进行涌水量和水压测试，判断掘进工作面前方地层的含水情况。服务隧道 2 3孔，行车隧道 3 5 孔，若工作面有出水情况可适当增加探孔数目。掌子面孔口位置距开挖轮廓线0.5 1.0 m，终孔位于开挖轮廓线外1.53.0 m。探孔每循环搭接长度，服务隧道 6 m ，行车隧道 8 m 。探孔出水量是选择注浆方式的主要参数。,综合超前地质预报,青岛海底隧道采用的综合超前地质预报的方式主要有： (1)TSP203超前地质预报，海域全程进行，纵向搭 接10 m； (2)超前探孔(主线隧道设36个，长度30 m，搭 接8 m)； (3)地质雷达，在需要时采用； (4)红外探水； (5)借鉴先行隧道或者服务洞的地质情况； (6)勘测阶段的地质资料。,注浆材料选择,注浆材料根据可行性、可注性、环保性、经济性及工艺实施难度综合考虑选择。目前，国内外常 用的注浆材料可以分为水泥基浆液(普通水泥浆、超细水泥浆及特制硫铝酸盐水泥等) 和非水泥基浆液(改性水玻璃、环氧树脂等)。 考虑海底隧道处于腐蚀环境下，注浆材料应满足耐久性和耐腐蚀性的要求，主要对普通水泥、超细水泥(MC)、快硬硫铝酸盐水泥(HSC) 等几种水泥基浆液进行了试验。对凝胶时间、凝结时间、强度、耐久性、配合比等物理力学特性进行试验。,防水设计思路,隧道结构的防水设计采用“以堵为主,限量排放,刚柔结合,多道防线,因地制宜,综合治理”的原则。防水设计形成超前地质预报系统分析前方地质破碎带超前注浆初期支护防水层二次衬砌防水混凝土的防水系统,重点处理两缝薄弱部位等多道防线。需要排水的地段,采取渗排水层、排水管等排放措施,排除注浆后的地下渗水,同时加强检修维护措施保持排水畅通。加强各个环节的自防水能力,加强钢筋混凝土结构的抗裂防渗能力,改善钢筋混凝土结构的工作环境,进一步提高耐久性。不同的围岩段采用不同的防排水方案,不同分区段之间采用分隔防水设计措施,防止局部防水板破坏造成地下水在隧道内的贯通,减少相互影响,隧道防排水方案,胶州湾隧道海底段的海水总水头在5078m,根据国外的情况,采用全封堵方式的隧道,地下水位一般小于30m,从技术上可以将60m作为临界值,从选择地下水处治方式看属于临界状态,从技术和经济的合理性出发,采用全封堵和排导两种方式都是可行的。 防排水有以下两种方案: 1)全封闭方案; 2)限量排放方案。,限量排放和全封闭各有优势和缺点,而采用任何一种方案都不能完全适应环境条件。设计上根据隧址所处的地质、水压和结构耐久性要求、后期运营维修等情况,结构的防排水方案针对不同地层分别使用,对、V级围岩,断层破碎带和节理密集带等富水围岩段,渗水量较大,在此地段采用全封闭方案,控制较大水量涌入隧道,减少运营费用。对于地质条件好的、级围岩地段,采用后注浆措施控制渗水量,设计采用限量排放方案。但对于隧道防排水设计,具体位置采用的防排水方案以施工开挖检测到的渗水情况进行动态设计。,帷幕注浆种类,帷幕注浆种类有全断面帷幕注浆、周边帷幕注浆、局部断面注浆3种形式，具体采用何种形式，主要根据综合超前地质预报结果来确定。青岛海底隧道的注浆主要为岩体裂隙注浆，以劈裂、挤压注浆为主，渗透注浆为辅。,注浆最大压力控制为4 MPa，特殊情况下，可降 低，但最小不小于3 MPa。 注浆速度确定为501 10 Lmin。 注浆孔径选择为5689 mm均可，可根据钻孔设 备情况采用。 青岛海底隧道所有超前注浆采用超细水泥浆， W：C=1：1。止浆墙采用C35喷射混凝土，喷射厚度30 50 cm，尽量把掌子面周围封闭严密，以防漏浆。孔口管采用61o8 mm无缝钢管，长度约为 2 000 mm，锚入岩体至少1 500 mm以上，与注浆机连接 接口部位用抱箍连结。,帷幕注浆原则上采用分段注浆方式，但如果成孔 条件较好，也可采用全孔一次注浆。,谢谢！,
