【52监测网】为了沟通海峡两岸,加强经济、文化联系,方便老百姓,修建海底隧道十分必要。
52监测网专家报告分享-第76期 《海底铁路隧道施工方案及关键技术》 汇报人:Dr Li Yong Geotechnical & Structural Engineering Research Center, Shandong University 报告目录 一、台湾海峡海底隧道采用铁路隧道方案是合理的 二、台湾海峡海底特长铁路隧道断面设计 三、台湾海峡海底铁路隧道建设方案 四、台湾海峡海底铁路隧道施工方法选择 五、蓬勃发展的国内江、河、海底隧道案例赏析 六、理念的更新 七、海底隧道关键重大技术 报告简介 为了沟通海峡两岸,加强经济、文化联系,方便老百姓,修建海底隧道十分必要。 一、台湾海峡海底隧道采用铁路隧道方案是合理的 当今世界上已修建了许多海峡隧道,正在筹建的也很多。其中重点介绍已建的6座隧道。 1、1940年日本在关门最早用盾构法修建了世界上海底铁路隧道,其长度3.6km。 2、1975年日本用钻爆法在关门又建成了长18.7km的第二座海峡铁路隧道。 3、1988年日本在津轻海峡用钻爆法建成了至今世界上最长的海峡铁路隧道——青函隧道。其长度是54km。是目前正在论证的台湾海峡铁路隧道长度的一半。 4、1994年,英法两国用盾构和TBM硬岩掘进机法建成了英法海底铁路隧道,其长度为50.5km,是世界第二长的海底铁路隧道。 5、1991年丹麦斯多贝尔修建的海峡公路隧道长7.9km,总造价约40亿元,盾构法施工长7.26km,浅埋暗挖法施工长度0.64km,盾构直径8.782m,管片厚40cm。 6、日本东京湾海底公路隧道 1986年开工,1996年8月建成,10年工期,工程全长15.1km,其中海底盾构隧道长9.12km,是世界上最长的海底公路隧道,进、出口和2个竖井共8个工作面同时施工,8台泥水加压盾构,直径14.14m,双向6车道,采用复合式衬砌结构,管片厚65cm,二次衬砌钢筋混凝土厚35cm。 上述六座海底隧道成功建成,凸显了世界各国对修建海底隧道的高度重视和极大热情,也说明了海底隧道的设计技术、施工技术和施工工艺等已基本成熟,只要我们进一步在隧道埋深、结构耐久性和运营通风与防灾等方面加以研究,修建台湾海峡海底隧道方案是可行的和合理的。 同时,基于国内外海底隧道修建的成功经验,一般隧道长度大于20km以上的均采用铁路隧道,电力牵引,这样可长距离不设通风竖井、运营安全、风险小、运营费低;海底公路隧道设计长度不能超过10km。至于台湾海峡公路运输问题,原则是汽车坐火车跨越海峡。 二、台湾海峡海底特长铁路隧道断面设计 1、长大隧道必须采用双洞单线,以利于施工通风;通风采用巷道式射流通风。 2、出渣运输采用大容量电力机车牵引;也可采用连续皮带机输送。 1)其连续皮带机相对有轨运输的优点 2)连续皮带机的应用 3)高速列车在隧道内运行引起的问题 高速列车进入隧道时,会在隧道出口产生微气压波,使附近房屋震动,发出轰鸣声,引起扰民问题。 4)不同运行速度国内外高速铁路隧道内净空断面设计情况如下表1、2所示。 5)海底隧道洞门设计型式洞门设计原则应为喇叭型,可防止突变,下图洞门设计应该借鉴。 三、台湾海峡海底铁路隧道建设方案 台湾海峡隧道工程线路有北线方案、中线方案、南线方案3个方案(见图18-19)。 北线方案:福清-平潭岛-新竹,长约122km。 中线方案:莆田笏石-南日岛-苗栗,长约128km。 南线方案:厦门-金门-澎湖-嘉义,长约174km。 对上述方案的优化、比选,北线地质稳定,线路最短,应优选北线方案,其造价2000亿元左右,工期约10年;南线可选用隧道群方案。根据地形图(见图17)海域最深处为80-100m,隧道工程宜深埋。 四、台湾海峡海底铁路隧道施工方法选择 1、跨海隧道的施工方法宜优选钻爆法;其次是TBM、盾构法。 2、水下隧道钻爆法和开敞式TBM施工,衬砌结构采用复合式衬砌;盾构法施工衬砌采用管片+二次钢筋混凝土;单层管片衬砌不利于百年寿命,日本已进行过这方面的研究。 3、青函隧道设置超前疏水导洞,有利于提前排水,加快主洞施工进度。 4、水下隧道最小埋深与地质条件、施工方法和支护结构形式等关系密切。一般盾构法洞顶埋深为1倍洞径;TBM埋深为1.5~2倍洞径;钻爆法埋深为2~3倍洞径。城市水下隧道受地形限制一般采用浅埋;而台湾海峡隧道不受地形限制,且海岸地质变化大,采用深埋方案风险最小,施工方法可选用开敞式掘进机法和钻爆法。 5、台湾海峡隧道穿越硬岩,宜采用全断面开敞式掘进机,不宜采用双护盾掘进机。中间断层、软弱地带采用浅埋暗挖法,横通道采用钻爆法施工。下面介绍使用掘进机施工的有关水下隧道。 五、蓬勃发展的国内江、河、海底隧道案例赏析 1、厦门公路越海隧道 2、武汉长江第一隧 3、武汉汉阳二次穿越长江水底公路隧道 4、南京-浦口长江第二隧道 5. 杭州市庆春路钱塘江市区水底隧道 6、联结青岛-黄岛胶州湾海底隧道 7、广深港铁路客运专线狮子洋双洞单线铁路隧道 8、沪通铁路穿越长江铁路隧道 9、港、珠、澳海上大通道 10、上海地区多条水底隧道 11、大连市区海湾海底隧道 12、上海浦东至长兴岛水底隧道 13、我国大陆第一条用沉埋管段法修建的甬江水底隧道 14、广州市区地铁和城市交通多条穿越珠海水底隧道 15. 琼州海峡34km 跨海隧道 16、渤海湾大连至烟台110km跨海铁路隧道 17、长沙浏阳河水下铁路、公路隧道 18、已经开工修建的长沙湘江水下公路隧道 19. 其他水下隧道 南水北调供水工程、输气工程、污水处理工程、铁路过江工程等,有的建成,有的正在建设和筹建中,分别采用盾构法或钻爆法。 六、理念的更新 1. 审核一个工程修建的好坏应遵守环境效益第一、社会效益第二、工程本身效益第三的次序进行评定,确保建一个工程就给人民和后代留下精品遗产,不要留下让人唾骂的遗憾工程。 2. 修建任何工程都应遵守少拆迁、少占地、少扰民、少破坏周边环境的原则。 3、提倡修建城市隧道,少修或不修建桥梁。 当前,尤其在市区修建过江、过海隧道,比修建桥梁有五大优点: (1)不破坏航运,不影响海域生态环境,不破坏大自然,有利于环境的保护; (2)隧道两端不占地,少拆迁、不影响周边环境,引线比桥梁短,工程造价低于桥梁,且隧道寿命不少于100年; (3)不受天气、大风、大雾的影响,可以全天候运营; (4)具有很强的抵抗自然灾害(如地震)和突发事件的能力; (5)隧道易于和两端交通接线,形成路网。 4.过江、过海隧道方案,应满足交通宜疏不宜集的原则,应方便乘客多地点过江,应安全可靠; 5.过江、过海的方案应遵守确保建设全过程的安全风险最小,应按安全、可靠、适用、经济、先进的次序进行。 七、海底隧道关键重大技术 1、跨海、江的隧道位置选择及两端接线方案; 2、海中、江中水文地质的勘测:河势、河床稳定性、冲刷的规律,施工中的工程地质预报; 3、隧道最佳埋深的确定及断面坡度设计,不同施工方法有不风埋深,冲刷线确定埋深及施工方法; 4、施工方法的确定:钻爆法、盾构法、TBM法、沉管法或小TBM+钻爆法等; 5、隧道建设的合理规模确定:铁路、公路、复线、双向四车道、六车道; 6、隧道建设标准的确定:设计速度、曲线、竖曲线半径、牵引坡度等; 7、先进的隧道支护和衬砌的设计方法,衬砌采用复合式; 8、先进隧道施工技术确定; 9、隧道的防排水系统确定; 10、隧道的运营通风方式的确定,竖井是否设置及位置; 11、隧道防灾、照明、监控的标准确定,设计原则应突出自救、自报、从简、低成本运营; 12、隧道项目管理及融资; 13、建设过程中对规划、设计、施工、运营四个阶段安全、风险分析; 52监测网专家报告分享-第76期 《海底铁路隧道施工方案及关键技术》 |
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