海底隧道技术讲义课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,越海隧道的矿山法修筑技术,厦门东通道海底隧道修建技术 中的几个问题,关宝树,越海隧道的矿山法修筑技术厦门东通道海底隧道修建技术,1,海底隧道特点,与陆域隧道比：海水是无限的，而且纵断面是凹形的；,海水是有侵蚀性的。,海底隧道特点与陆域隧道比：海水是无限的，而且纵断面是凹形的；,2,海底隧道设计、施工2点要求,在施工期间如何确保海水不侵入；,如何抗御海水对结构物腐蚀的影响。,海底隧道设计、施工2点要求在施工期间如何确保海水不侵入；,3,措施一,避开富水性的地层；如第四纪地层、全风化地层以及风化囊地层等；,根据地质条件，尽可能地在不透水层中通过。,措施一避开富水性的地层；如第四纪地层、全风化地层以及风化囊,4,计划通过对马海峡的总距离超过250km的日韩隧道正处于前期研究阶段，为了勘察地质状况已经修筑了一座勘探斜井。该隧道的主要地质问题是要通过一段埋深较大（埋深约1000m）的未固结层，在纵断面上，通过该区域时，隧道顶至少要保留100m的距离，以侧安全。,例一 日韩隧道,计划通过对马海峡的总距离超过250km的日韩隧,5,海底隧道技术讲义课件,6,例二 英法海峡隧道,在纵断面设计上，英法海峡隧道的设计构思是把两座直径7.3m的隧道连同中央一座服务隧道穿过白垩质泥灰岩。简单的说，海峡地质是由一些白垩层覆盖在泥灰质粘土上面。白垩质泥灰岩为中等强度、均质和有些塑性的地层，它实际上是不透水的岩层，对隧道开挖十分有利。因此，在决定隧道纵坡时，基本上是沿着这层地层变化的。,例二 英法海峡隧道 在纵断面设计上，英法海峡隧道的,7,海底隧道技术讲义课件,8,措施二,根据地质条件合理确定最小顶板厚度。,措施二根据地质条件合理确定最小顶板厚度。,9,日本决定青函隧道的埋深时，曾参考矿山保安规则禁止在海底开采地点的规定，即：,海底下的第四纪层在30m以上时，第三纪层的厚度不满10m的地点；,海底下的第四纪层不满5m时，第三纪层厚度不满60m的地点；,从海底的炭层露头沿该炭层不满100m的地点。,青函隧道主要通过第三纪层的沉积岩，线路上没有第四纪层沉积，因此原则上可以采用的规定，埋深要求在60m以上。另外 考虑沉积岩地风化深度30m，故决定埋深100m。,例一 青函隧道,日本决定青函隧道的埋深时，曾参考矿山保安规则,10,海底隧道的最大水深与埋深的关系,隧道名称,最大水深(h),最大埋深（H）,比值（H/h）,地质条件,青函隧道,140m,100m,0.71,第三纪沉积岩,丹麦海峡隧道,60m,66m,1.1,挪威海峡隧道,40m,40m,1.0,片麻岩、千枚岩,北岬隧道,212,云母片岩、砂岩,关门隧道,22m,20m,0.91,舞鹤隧道,14m,26m,花岗岩,厦门东通道,20m,3040m,1.52.0,花岗岩,海底隧道的最大水深与埋深的关系,11,措施三,厦门海底隧道的埋深应该由隧道穿越的三条强风化基岩深槽决定。从地质纵断面图看，应由F4深槽决定。目前选定的纵断面图，不是在离开深槽下方一定距离处通过，而是穿越深槽。如果纵坡容许，应考虑线路下移。目前隧道的坡度采用最大3，完全可以增大坡度。例如关门隧道为了保证和山阳干线立体交叉及在海底有20m以上的覆盖层，设置了18的陡坡。挪威的海底公路隧道的坡度大多数在8%以上,因此对东通道海底隧道的纵坡应慎重决定.,措施三 厦门海底隧道的埋深应该由隧道穿越的三条强风化基岩,12,海底隧道技术讲义课件,13,措施四 加强排水设计,由于主隧道的纵断面是凹形的。通畅的排水设计是异常重要的；,隧道的排水设计应充分利用服务坑道的有利条件；,竖井是集中排水的咽喉；,必须设置有充分排水能力的排水设备。,措施四 加强排水设计由于主隧道的纵断面是凹形的。通畅的排水,14,海底隧道技术讲义课件,15,海底隧道与一般山岭隧道最显著的差异就是涌水源是无限的海水，必须止水。在青函隧道中，主要采用水泥浆和水玻璃进行压注，止水后的水压作用在压注域外周上。完全地止水从时间、经费上都有困难，为了处理衬砌表面渗透的海水，要设置排水结构。,因此，注浆与排水相结合应该是海底隧道设计的一个重要思路。注浆是为了止水，排水是为了把进入隧道的水排出。,海底隧道与一般山岭隧道最显著的差异就是涌水源是无限的海,16,青函隧道的压注，实际上是一边压注一边测定钻孔的涌水量，当涌水量达到预计要求时，就停止了压注。因此，青函隧道的止水，是不完全的。目前青函隧道洞内的涌水量约在25m,3,/min。共设3个排水基地，包括备用在内共设置了12台水泵。每台水泵的排水能力为912m,3,/min。因此，隧道究竟容许多大的涌水量，也是一个需要解决的问题。,青函隧道的压注，实际上是一边压注一边测定钻孔的涌水量，当涌水,17,海底隧道技术讲义课件,18,措施五 综合利用服务坑道,厦门东通道既然考虑设置服务隧道，就必须在设计上利用服务隧道，充分发挥服务隧道的功能。即：服务隧道应具有排水、通风排烟、避难、火灾救援、对外通道等功能；,目前的服务坑道设计是不完善的，应进一步研究。,措施五 综合利用服务坑道厦门东通道既然考虑设置服务隧道,19,英法海峡隧道的最大断面的宽度约21.2m、高度15.4m，开挖断面积达252.2m,2,。采用双侧壁导坑法修筑的。考虑了80m的水压。拱部二次衬砌厚度采用0.6m，为了避免钢筋的腐蚀，采用素混凝土.,在海底下修建隧道，施工安全是一个问题，另外一个问题就是耐海水性问题。隧道内的电气设备等容易受到海水腐蚀的情况是存在的。因此，要极力避免海水的侵入，同时即使侵入，也不要触及这些设施，通过导水路导水是非常重要的。,措施六 提高结构物抗腐蚀的性能,英法海峡隧道的最大断面的宽度约21.2m、高度15.4m，开,20,另外隧道本体是混凝土，在海水条件下劣化会显著发展。因此防治混凝土盐害是非常重要的课题。,海水对钢筋的腐蚀是很难避免的。如何避免，例如英法海峡隧道就是采用素混凝土衬砌。青函隧道自多数情况下也是采用素混凝土。,就是采用素混凝土衬砌也要对混凝土地抗腐蚀性能进行验算和设计。,另外隧道本体是混凝土，在海水条件下劣化会显,21,日本青函隧道在施工中对影响耐海水性的影响因素进行了一系列的研究。特别是对评价耐海水性的指标（抗压强度、抗拉强度、动弹性系数、水密性及炭化深度），材龄按28天、1年、2年、3年、5年进行了耐海水性试验。其中不同水泥和水灰比的混凝土抗压强度的试验结果示于表3。,日本青函隧道在施工中对影响耐海水性的影响因素进行了一,22,表3 混凝土抗压强度,水泥种类,水灰比（）,抗压强度（kgf/cm,2,）,强度比,水中,海中,海中/水中,5年强度/3年强度,28天,1年,3年,5年,1年,3年,5年,1年,3年,5年,NC,45,406,469,487,477,460,476,448,0.98,0.98,0.94,0.94,55,319,383,391,387,356,367,340,0.93,0.94,0.88,0.93,SRC,45,432,514,550,555,524,560,554,1.02,1.02,1.00,0.99,55,325,387,426,418,394,428,384,1.02,1.00,0.92,0.90,SRSC,45,403,576,595,620,559,596,620,0.97,1.00,1.00,1.04,55,338,504,548,540,463,531,532,0.92,0.97,0.97,1.00,注：NC:普通波特兰水泥；SRC:耐硫酸盐水泥；SRSC:耐硫酸盐矿碴水泥,根据试验结果，在青函隧道的衬砌采用了矿碴耐硫酸盐水泥。,表3 混凝土抗压强度水泥种类水灰比（）抗压强度（k,23,预祝厦门海底隧道以一流的规划、一流的设计、一流的施工、一流的管理，早日建成、造福人类。,预祝厦门海底隧道以一流的规划、一流的设计、一流的施工、一流的,24,