水下隧道的发展与展望51页PPT

复杂地质条件下隧道建设技术和装备
总结词
复杂地质条件下隧道建设技术和装备是我国隧道技术未 来发展的另一个重点领域，针对复杂地质条件，需要研 发相应的施工技术和装备，提高隧道建设的效率和安全 性。
详细描述
我国地域辽阔，地质条件复杂多变，从沙漠到山地，从 平原到高原，不同地域的隧道建设面临着不同的挑战。 因此，需要针对不同的地质条件研发相应的施工技术和 装备，包括围岩加固、支护设计、通风照明、排水防灾 等方面的技术和装备。同时，还需要加强施工现场安全 管理，提高应急救援能力。
隧道施工技术和装备的提升
总结词
我国隧道施工技术和装备水平将不断提升， 为提高施工效率和质量提供有力保障。
详细描述
近年来，我国隧道施工技术和装备水平取得 了长足进步。未来，我国将继续加大对隧道 施工技术和装备的研发力度，不断提高施工 效率和质量。具体来说，我国将重点研发新 型隧道施工机械、智能化监控系统、高精度 测量技术等关键技术和装备，为我国隧道建
03
我国隧道技术未来发展趋 势
隧道建设规模和里程的增加
总结词
随着城市化进程的加速和基础设施建设的不 断推进，我国隧道建设规模和里程将继续保 持增加态势。
详细描述
近年来，我国经济发展迅速，城市化进程不 断加速，基础设施建设需求持续增长。为了 满足日益增长的城市交通需求，提高城市间 的互联互通水平，我国政府加大了对隧道建 设的投入力度。未来，我国将有更多的城市 加入到隧道建设的大军中，隧道建设规模和 里程将继续保持增加态势。
02
国际隧道技术发展现状
国际隧道建设规模和里程
建设规模持续扩大
近年来，国际隧道建设规模不断攀升，涵盖了各种类型和规模的隧道项目，从城市地下交通到跨国铁路和高速公 路的建设，都展示了隧道技术的广泛应用。

隧道应急救援
应急预案
制定完善的应急预案，包括火灾、交通事故、自然灾害等方面的 应对措施。
救援队伍
组建专业的救援队伍，配备先进的救援设备和器材，确保能够迅 速应对各种紧急情况。
演练与培训
定期进行应急演练和培训，提高救援队伍的应急处置能力和救援 效率。
05 海底隧道案例分析
英法海底隧道
英法海底隧道是世界上最长的海 底隧道，连接英国和法国，全长 50.5公里，其中海底部分长38
临时设施建设
建设临时码头、施工平台、运输通道等设施，确保施工物资和人员能 够顺利进入施工现场。
施工方法选择
盾构法
沉管法
适用于软土、软岩地层，通过盾构机在地 下挖掘隧道，具有施工速度快、对周围环 境影响小等优点。
适用于岩石、硬土层等地质条件，将预制 好的隧道段沉入海底，再进行连接，具有 对海底地形适应性强的优点。
隧道结构设计原则
根据工程地质、水文条件、施工 方法、使用要求等因素，综合考 虑安全、经济、合理、耐久等原
则进行结构设计。
隧道结构形式
常见的隧道结构形式有圆形、马蹄 形、矩形等，选择合适的结构形式 可以提高隧道的安全性和稳定性。
隧道支护结构
根据围岩条件和施工方法，选择适 当的隧道支护结构，如钢筋混凝土 衬砌、钢拱架支撑等。
运就位。
沉放与基础处理
连接与密封
控制隧道段沉放到海底 预定位置，并进行基础
处理和回填作业。
将隧道段连接起来，确 保其密封性和稳定性， 再进行后续的施工工作。
04 海底隧道运营管理
隧道安全监控
监控系统
建立完善的监控系统，实时监测隧道内的交通状况、设备运行状 况和环境变化，确保隧道安全。

7.2隧道类型与隧道结构
基坑开挖法施工工序：
打桩（护坡桩） 路面开挖 地下结构施工 撤撑回填
埋设支撑防护与开挖 恢复路面
其中边坡支护是确保安全施工的关键技术。
7.2隧道类型与隧道结构
(1)放坡开挖技术 适用于地面开阔和地下地质条件较好的情况。基
坑应自上而下分层、分段依次开挖，随挖随刷边坡， 必要时采用水泥粘土护坡。
7.3 隧道施工
采用沉管法施工的水下段隧道，比用盾构法施工具有较多优点。主要有： ①容易保证隧道施工质量。因管段为预制，混凝土施工质量高，易于做好防水措施
；管段较长，接缝很少，漏水机会大为减少，而且采用水力压接法可以实现接 缝不漏水。 ②工程造价较低。因水下挖土单价比河底下挖土低；管段的整体制作，浮运费用比 制造、运送大量的管片低得多；又因接缝少而使隧道每米单价降低；再因隧道 顶部覆盖层厚度可以很小，隧道长度可缩短很多，工程总价大为降低。 ③在隧道现场的施工期短。因预制管段（包括修筑临时干坞）等大量工作均不在现 场进行。 ④操作条件好、施工安全。因除极少量水下作业外，基本上无地下作业，更不用气 压作业。 ⑤适用水深范围较大。因大多作业在水上操作，水下作业极少，故几乎不受水深限 制，如以潜水作业实用深度范围，则可达70米。 ⑥断面形状、大小可自由选择，断面空间可充分利用。大型的矩形断面的管段可容 纳4～8车道，而盾构法施工的圆形断面利用率不高，且只能设双车道。
断面。 我国若干大城市的停车问题已日益尖锐，对有组织的公共停车的需求已十分迫切。
缺点:是对周围环境的影响较大。
4多、重硬功盾岩能隧、构道空间法重叠和、设沉施综管合 法施工的隧道。
穿越波士顿港通向机场的连通道，或独立单建，形成总体形态狭长的旁边设店铺、事务所、停车等设施的地下道路。

海底隧道技术讲义-文档资料
61、辍学如磨刀之石，不见其损，日 有所亏 。 62、奇文共欣赞，疑义相与析。
63、暧暧远人村，依依墟里烟，狗吠 深巷中 ，鸡鸣 桑树颠 。 64、一生复能几，倏如流电惊。 65、少无适俗韵，性本爱丘山。
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左

三、国内外经典水下隧道工程
➢ 日本东京湾海底隧道
东京湾海底隧道是横贯东京湾公路旳一部分，全长为15.1km，其海上 部分由三大段构成：一为船舶航行较多旳川崎侧，长为9.6km旳海底隧道； 二为处于水深较浅旳木更津侧，长为4.4km旳海上桥梁；三为川崎侧岸边 引道部分。长9.6km旳海底隧道是由8台直径为14.14m旳超大型泥水平衡 盾构在海底地层中穿越贯穿。盾构机长为13.5m、重达3200t，是当初世 界上最大旳盾构机械。
设计车速：80km/h 车道规模：双向六车道 施工工法：盾构法 隧道规模：3930米，盾构段3022米 横断面：双管单层，外径14.5米
三、国内外经典水下隧道工程
➢ 南京长江隧道
南京长江隧道主要工程特点
是国内当初水压力最大旳盾构隧道，最大水压力为65m； 是国内在砂层中一次推动距离最长旳隧道； 是国内最长旳盾构法城市迅速路隧道；
国家863计划示范工程；
国内首次大规模穿越卵石地层，并成功实现常压换 刀旳水底隧道。
三、国内外经典水下隧道工程
➢ 南京长江隧道
三、国内外经典水下隧道工程
➢ 上海长江隧道
隧道起于浦东新区五好沟，穿越南港水域在长兴岛西南方登陆，全长 8.95公里，其中穿越水域部分达 7.47公里。隧道整体断面设计为上下行旳双 管隧道，沿其纵向每隔800米左右设一条横向人行联络通道。单管外径为 Φ15m，内径为13.7m，内设三条（2×3.75+3.5m）车道，双向即六车道， 设计车速为80公里/小时。两台直径为Φ15.43m泥水加气平衡盾构，从浦东侧 工作井由南向北一次掘进至长兴岛侧工作井实现隧道贯穿。
三、国内外经典水下隧道工程
➢ 广深港客专狮子洋隧道
狮子洋隧道位于广深港客运专线东 涌站至虎门站之间，穿越珠江入海 口旳狮子洋，河面宽度6100m。

海底隧道的历史与发展
历史
海底隧道建设的历史可以追溯到20世纪初期，世界上最早的海底隧道是建于1900年的英国伦敦泰晤士河口隧。
发展
随着盾构施工技术的不断进步和工程实践经验的积累，海底隧道建设得到了快速发展，中国也在近年来积极参与 海底隧道建设。
02
中国海底隧道建设现状
已建成的海底隧道
厦门翔安海底隧道
琼州海峡跨海通道
连接海南海口与广东雷州， 全长约20公里，是我国三 大海峡之一的海底隧道项 目。
台湾海峡跨海通道
连接福建平潭与台湾新竹， 全长约140公里，是我国 最具战略意义的海底通道 项目。
03
中国海底隧道建设的技术 创新
盾构法施工技术
盾构法施工技术概
述
盾构法是一种在地下挖掘隧道的 方法，利用盾构机在地下推进， 通过不断挖掘和安装混凝土管片 来形成隧道。
环保理念深入人心
在可持续发展理念的推动下，未来海底隧道建设将更加注重环保， 减少施工对海洋生态的破坏。
未来技术发展方向
智能化施工
利用先进的信息技术，实 现海底隧道施工的智能化 管理，提高施工效率和质 量。
新型材料应用
研发和应用新型材料，提 高隧道结构的耐久性和安 全性。
绿色施工技术
推广绿色施工技术，降低 施工对环境的影响，实现 可持续发展。
对策
优化设计方案，降低工程量；加强施工组织管理，提高施工 效率；积极争取政府支持和投资，降低建设成本。
05
中国海底隧道建设的未来 展望
未来发展趋势
建设规模持续扩大
随着中国交通基础设施建设的不断推进，海底隧道建设规模将继 续扩大，以满足日益增长的交通需求。
技术创新引领发展

根据地质条件，尽可能地在不透水层中 通过。
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。
海底隧道的最大水深与埋深的关系
隧道名称 青函隧道 丹麦海峡隧道 挪威海峡隧道 北岬隧道 关门隧道 舞鹤隧道 厦门东通道
最大水深(h ) 140m 60m 40m 212 22m 14m 20m
最 大 埋 深 〔H ） 比值〔H/h）
100m
0.71
66m
1.1
40m
1.0
20m 26m 30～40m
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。
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25m3/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9~12m3/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。
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。
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。
表3 混凝土抗压强度
水泥 水
抗压强度〔kgf/cm2）

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。
5
一、概述
（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。
如盾构隧道采用超前注浆技术，沉管隧道采用预应力技术，钻爆法隧 道采用抗水压衬砌技术，盾构法与沉管法隧道采用复合地基技术等，均体 现了大土木、大岩土的特点，也推进了水下隧道的技术进步。
12
一、概述
（七）我国大直径盾构隧道技术发展历程与趋势
1. 由单一软土地层向复杂地层发展 我国上海市于1966年和1984年分别修建了外径10.22m的打浦路越江隧道 和外径11.3m的延安东路越江隧道，由此开启了我国大直径水下隧道建设 历史。上世纪90年代又先后修建了外径11.0m的延安东路南线隧道、大连 路隧道、复兴东路隧道三条越江道路隧道。
（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。武 广高铁浏阳河隧道最大开挖面积达170m2。隧道直径的加大，为隧道工程 的推广应用创造了有利条件。
要
施
矿山法：造价低、埋深大、质量差、施工风险较大；
工 方

经验类比
针对不同条件采用不同的设计理论。
竖直压力q 水平压力e 脱离区 弹性抗力
抗 力 区
拱棚 变形后 外轮廓线
边墙
仰拱
底压力
4．施工方法
明挖法 暗挖法
盾构法
盖挖法 沉埋法
掘进机法
顶进法
步骤1
步骤2
步骤3
构筑围护结构 步骤4
构筑主体结构中间桩柱 步骤5
构筑顶板 层土 步骤8
出碴运输系统
通风系统
TBM施工(秦岭隧道、在建大伙房隧道)
TBM快速掘进与对不良地层的适应性
出碴运输系统
标志性工程
大瑶山隧道 •目前建成的最长双线铁路隧道 •新奥法成功应用
•9号断层施工技术 •施工进度 全隧道最高年成洞4245m,月成洞521m 单口月成洞218m，开挖205m，衬砌303m
专题一 隧道工程发展现状与发展趋势
一、隧道的概念及种类
1．隧道的概念
狭义定义：用以保持地下空间作为交通孔道的
工程建筑物。 广义定义：以某种用途，在地面下用任何方法 按规定形状和尺寸修筑的断面积大于2m2的洞室。
2．隧道的种类
按不同的分类方式不同的分类方法：
土质隧道 按所处的地质条件 石质隧道
浅埋隧道
Ⅳ、Ⅴ级围岩交错情况下平均月掘进324m
Ⅲ 、 Ⅳ 级围岩交错情况下单工作面最高成 洞271.8m/月，连续6个月成洞超过200m
标志性工程
乌鞘岭隧道 •软岩深埋复杂应力隧道的修建技术取得突破
高地应力 软岩大变形
富水
标志性工程
风火山和昆仑山隧道 •高海拔4995m •冻土
•设计施工
双层模筑混凝土 多道防水措施 保温隔热措施 低温早强耐久性防水混凝土 洞内空调

水下盾构隧道建设背景
水下盾构隧道是穿越江、河、海等水体的关键性工程技术，多用于海峡、河 谷和海湾等地的交通连接。近年来，我国水下盾构隧道发展迅速，特别是长江、 黄河等大型江河流域，以及沿海地区的跨海隧道建设。例如，我国已建成的上海 长江隧道、南京长江隧道和广州珠江隧道等，为改善交通条件、促进经济发展发 挥了重要作用。
针对结构抗力问题，可以采取如下措施： 1、选用高强度、高耐久性的材料，提高隧道的结构强度和耐久性。
2、采用先进的结构设计方法和分析手段，对隧道结构进行精细化设计和分 析，确保结构的强度和稳定性。
3、针对不同的结构形式和施工方法，制定相应的维护和加固方案，延长隧 道结构的使用寿命。
四、结论
大型水下盾构隧道结构设计是城市基础设施建设中的重要问题之一。本次演 示从地质环境、施工难点和结构抗力三个关键问题出发，提出了相应的解决方案。 通过加强地质勘察和探测工作、采用新型的盾构设备和施工技术、合理安排施工 计划以及选用高强度、高耐久性的材料等措施，可以有效地解决大型水下盾构隧 道结构设计中的关键问题。
本次演示的研究成果对大型水下盾构隧道结构设计具有一定的指导意义，有 助于提高隧道建设的质量和安全性，为城市基础设施建设的可持续发展提供有力 支持。
引言
随着城市化进程的加速，地下空间开发利用越来越受到人们的。水下盾构法 隧道作为城市地下空间的一种重要形式，其建设过程中的相关问题成为学术界和 工程界的焦点。其中，双层衬砌结构作为水下盾构法隧道的关键组成部分，其力 学特性关系到整个隧道的安全性和稳定性。因此，本次演示将围绕水下盾构法隧 道双层衬砌结构的力学特性展开阐述。
主体部分
1、盾构法隧道的建设原理和工 艺流程
盾构法隧道是一种在软土地层中利用盾构机进行挖掘、衬砌和安装水管等作 业的施工方法。其建设原理主要是利用盾构机在前方挖掘土体，同时通过管片拼 装、衬砌安装等方式构建隧道结构。工艺流程包括前期准备工作、隧道开挖、衬 砌安装、注浆加固等多个环节。