国内外拟建水中悬浮隧道设计方案研究

“水下隧道”的四种建造方法，中国铁建十大创新技术之一一、水下隧道的修建方法水下隧道是穿越水域阻隔的重要手段，是人类克服自然障碍、与自然和谐共处的重大技术发明。

二、盾构法的历史盾构法起源于19世纪40年代，以往主要适用于单一的软弱地层，且断面较小；随着“复杂地质、大直径、高水压、长距离”隧道建设的需要，上世纪末出现了现代盾构技术。

至今，世界上已修建了大直径盾构隧道（直径大于10m）数百座，国内已在黄浦江、长江、珠江、钱塘江、湘江等河流采用大直径盾构修建了数十条水下隧道。

三、沉管法的历史1894年美国在波士顿采用沉管法建成了下水管线，但真正意义上的沉管隧道是1910年美国建成的底特律水下铁路隧道（钢壳）。

到目前为止，全球有大约150座交通隧道和45座市政隧道采用沉管法修建，以北美、欧洲和亚洲应用较多。

我国大陆采用沉管法修建的隧道有上十座。

四、钻爆法的历史钻爆法最早用于山岭隧道，日本在1944年修建了关门海底铁路隧道，1985年建成了著名的青函海底隧道。

世界上采用钻爆法已建成的水下隧道有数百公里。

我国采用钻爆法修建的水下隧道约10座，包括武广高铁浏阳河隧道、长沙市湘江大道浏阳河隧道、厦门东通道翔安海底隧道、长沙市营盘路湘江隧道、青岛胶州湾海底隧道等。

五、围堰明挖法的历史围堰明挖法是修建水下隧道最古老的方法，但在合适的条件下至今仍是最经济的施工方法。

我国大陆采用该工法已建和在建的水下隧道有10余座，其中水深最大的是澳门大学横琴校区海底隧道，水深最大约9m；长度最长的是武汉东湖隧道，长度超过7km。

六、水下隧道的技术进步与发展趋势（1）长距离化英法海峡隧道长49.5km，青函海底隧道长53.9km，广深港高铁狮子洋隧道长10.8km。

长度已难以成为水下隧道修建的制约因素。

（2）大直径化美国西雅图SR99项目，盾构隧道开挖直径17.48m；武汉三阳路公铁合建长江隧道开挖直径15.65m。

荷兰多德雷赫特沉管隧道宽度为48.6m。

国内外沉管隧道工程发展现状研究摘要：当前国内外沉管隧道工程有不断的发展，我国在这方面的建设正在逐步朝着西方发达国家靠拢。

由于隧道工程在修建过程中过于繁琐，而且结构的材料也非常的复杂，另外，由于混凝土会因为不同的发展情况，造成不同程度的侵蚀现象，在管段制作的过程中也会因为温度的问题导致了对沉管管段抗裂情况、抗渗情况以及工程质量的持久度都有一系列的影响。

所以，本文针对国内外沉管隧道工程的发展情况、结构状况分析当前的国内外隧道工程现状，希望能够对我国的隧道工程发展有一定的参考价值。

关键词：沉管管段；隧道工程；混凝土；持久度；现状一、相关概念（一）施工前期调查首先在沉管隧道工程的实施之前需要做好前期的施工调查，施工前期一般都要进行详细的调查，比如：水力、水质调查、气象调查、航道运输调查以及管段制作场地的调查。

比如：水力的调查主要是指对于水力的流动情况和河水的涨落情况、潮汐的涨落等数据，水质调查是对水质的密度数据差异进行调查。

第二，需要对沉放管段的沉放部分的长度、横截面进行设计，调查浮力数据和抗浮安全系数的数据、结构承载重量的数据。

（二）施工程序在这些数据的基础上，对钢筋混凝土的结构分析进行汇总，才能进行工程的实施。

数据的汇总还需要结合抗震设计、预应力的计算才能进行方案完成，最后进行实施。

在实施上首先是管段的制作和管段的浮运，随后进行管段的水下沉放和水下连接作业的实施，在管段沉放之后需要把沟槽进行砂石材料的回填及覆盖，随后进行管内压载、接缝处理和防水措施的安装。

二、沉管隧道工程发展现状（一）沉管隧道工程的发展规模沉管隧道工程是从1894年开始建设，从美国波士顿开始修建和研究的，随着时代的不断发展，全世界已经修建了120多座沉管隧道，在20世纪初，北美建设了钢壳管段沉管隧道，在防水上有一定的突破作用，另外钢壳拥有一定的弹性，能够帮助混凝土在抗压性上能够将压力分担。

钢壳管段沉管隧道几乎都是建立在北美地区，目前在我国很少采用。

海底隧道建设技术研究近年来，海底隧道建设逐渐成为一个备受关注的话题。

作为地下交通建设的一种，海底隧道的建设面临着独特的技术难题。

本文将研究海底隧道建设技术，并就此展开讨论。

一、诱导振动技术随着技术的不断进步，现代隧道的建设越来越依赖于高效、快速的机械设备。

一些比较高级的设备可以帮助工人进行挖掘等工作，如钻洞机、破岩机、土方机等。

而诱导振动技术则是其中的一种，在海底隧道建设中应用比较广泛。

诱导振动技术可以通过振动驱动粘弹性土层，然后使破碎岩层产生等离子弧放电，使破坏的程度更深。

这种技术可以对海底隧道的岩层进行预处理，从而减少隧道回洞的需要。

二、海底隧道施工材料海底隧道的建设需要在特殊的施工环境下进行，因此需要使用特殊的材料。

目前常用的材料主要是高性能混凝土、高强度钢材和玻璃纤维复合材料等。

在使用高性能混凝土时，需要特别关注其密度和耐久性。

随着海水的流动和周围环境的影响，海底隧道的混凝土结构会受到严重的物理冲击，使得混凝土的质量下降。

因此需选用密度较高的混凝土材料，并进行一定的防腐措施。

而使用高强度钢材则主要是为了保证隧道的稳定性。

在海底隧道中，钢材具有良好的耐候性能和强度，可以有效地减轻隧道结构的荷载，从而提高隧道的稳定性。

三、隧道防水技术海底隧道中的防水技术是一个非常重要的环节。

一般来说，隧道会采用两种不同的防水系统，包括硬质衬砌和软质衬砌。

硬质衬砌指的是使用混凝土等硬质材料对隧道进行填补和保护，而软质衬砌则指的是使用橡胶、聚合物和泡沫等柔性材料对隧道进行填补和保护。

在使用防水材料时，还需要注意其对于环境的耐性。

不同的隧道防水材料需要具备不同的耐水性、抗渗透性和耐老化性能，才能够具有良好的防水效果。

四、隧道通风系统技术海底隧道的通风系统对于保证人员的生命安全以及隧道本身的维护保养具有非常重要的意义。

隧道通风分为两个环节，即进风和排风。

进风通常使用强制通风方式进行，而排风则由隧道本身的空气自然流动完成。

2019年重庆市自然科学奖提名项目公示一、项目名称水中悬浮隧道结构力学响应机理研究二、提名者及提名意见提名者：重庆市南岸区科学技术局提名意见：我单位认真审阅了“水中悬浮隧道结构力学响应机理研究” 项目推荐书及附件材料，确认全部材料真实有效。

该项目针对悬浮隧道建设这一世界级关键技术难题，围绕水中悬浮隧道结构设计基础理论开展深入研究，在水中悬浮隧道结构力学响应机理方面取得重要进展，建立了悬浮隧道结构动力响应模型，揭示了悬浮隧道环境荷载要素变化的基本规律；建立了水中悬浮隧道锚索在波流场中涡激振动的非线性数学模型，揭示了悬浮隧道结构动力响应规律；提出了悬浮隧道设计的关键力学参数“协同浮重比”。

项目组成员发表高水平论文84篇，8篇代表性论文累计被他引245次，被SCI 他引163次，得到了国内外学者高度评价和广泛引用。

综上所述，郑重提名“水中悬浮隧道结构力学响应机理研究” 为2019年度重庆市自然科学奖二等奖。

三、项目简介随着水下隧道的建设水域逐渐由地势平坦的江河向沟槽发育的海湾和海峡发展，传统建设工法在复杂水域面临着巨大挑战，需要不断突破和创新。

悬浮隧道建设是面向未来、面向科技前沿、具有重大挑战的世界级难题，是未来解决峡湾跨越、深海通道等重大交通工程的重要方式。

习近平总书记在“十九大”报告中指出“要瞄准世界科技前沿，强化基础研究，实现前瞻性基础研究、引领性原创成果重大突破。

突出前沿引领技术、现代工程技术创新，建设交通强国”2018年，“跨深大海峡通道（悬浮隧道）关键技术”被列入中国科学技术协会发布的我国面向未来的12个重点领域60个重大科学问题。

因此，研究水中悬浮隧道建设基础理论与关键技术，对我国引领未来交通运输发展具有重要意义。

本项目围绕悬浮隧道的模型试验、环境荷载计算、结构设计理论、结构设计与防撞等关键科学技术问题开展研究，旨在建立悬浮隧道工程设计理论。

通过本项目的研究，揭示了水中悬浮隧道结构力学响应机理。

海底隧道工程方案一、前言海底隧道是指建设在海底或河底的隧道，主要用于连接两个陆地，解决交通运输问题。

随着城市发展的需求，海底隧道工程成为解决交通瓶颈和提升城市发展水平的重要手段。

本文将结合实际情况，提出海底隧道工程的方案，包括隧道设计、施工技术、安全管理等方面的考虑。

二、隧道设计1. 隧道线路选取海底隧道的线路选取需要充分考虑两岸地形、水深、海流等因素，确保隧道线路的合理性和稳定性。

在选取隧道线路时，需要充分利用地质勘测和水文地质资料，选择地质条件好、水深适宜、海流平稳的区域进行建设。

2. 隧道结构设计海底隧道的结构设计需要考虑材料的耐蚀性、抗压性和密封性，以及隧道内部通风、排水等设施的布置。

隧道结构一般包括隧道管道、隧道隔离带、隧道护坡等，需要充分考虑海底环境的复杂性，确保隧道的安全性和可靠性。

3. 隧道施工方法隧道施工方法包括盾构法、涂料管片法、挖掘法等，需要根据地质条件、水文地质条件等因素选择合适的施工方法。

在海底隧道的施工过程中，需要充分考虑隧道的密封性和防水性，确保隧道施工的质量和安全性。

4. 隧道通风与排水设计海底隧道的通风与排水设计是隧道设计的重要组成部分，需要充分考虑海底环境的潮湿、高压等因素，设计合理的通风与排水系统，确保隧道内部空气清新、排水畅通，提升隧道的使用舒适性和安全性。

5. 隧道安全管理海底隧道的安全管理包括隧道监控系统、应急救援系统等，需要确保隧道安全设施的完善性和可靠性，提升隧道的安全保障能力。

隧道监控系统可以实时监测隧道的状况，及时发现问题并采取措施，保障隧道的安全运营。

三、施工技术1. 地质勘测与水文地质勘测海底隧道的施工需要充分了解地质与水文地质情况，确保施工的安全性和可靠性。

地质勘测与水文地质勘测可以为隧道设计提供重要的技术支持，搜集海底地质与水文地质资料，为隧道施工提供可靠的数据依据。

2. 施工设备与工艺海底隧道的施工设备与工艺需要具备耐水、抗压、抗侵蚀等特点，以应对海底环境的复杂性。