淺析海底隧道工程設(shè)計施工技術(shù)

【摘 要】隨著地下空間工程的快速發(fā)展，海底隧道也隨之發(fā)展起來。海底隧道正以其獨特的優(yōu)勢逐漸成為新型的地下營運市場。海底隧道在發(fā)展過程中，常會受到一些限制性因素的影響。在這種情況下，要想更好的解決海底隧道問題，就需要對海底隧道施工技術(shù)進行相應(yīng)的分析。本文主要從海底隧道設(shè)計施工技術(shù)特點、海底隧道工程設(shè)計施工技術(shù)內(nèi)容兩方面出發(fā)，對海底隧道工程設(shè)計施工技術(shù)進行了相應(yīng)的分析。

【關(guān)鍵詞】海底隧道；工程設(shè)計；施工技術(shù)

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，海底隧道施工方興未艾。海底隧道正以一種獨特的形式在新型的市場上崛起。但是海底隧道在施工中，總會遇到一些問題，特別是水壓和最小巖層問題，這些問題的出現(xiàn)，將會影響海底隧道工程的順利進行。要想保證海底隧道工程順利進行，對海底隧道工程設(shè)計施工技術(shù)進行相應(yīng)的分析是必不可少的。

1 海底隧道設(shè)計施工技術(shù)特點

在對海底隧道施工設(shè)計不同于其他隧道施工設(shè)計，海底隧道施工設(shè)計技術(shù)上的特點是海底海洋地質(zhì)勘探難度相對較高，投入也比較大，再加上漏勘或是情況失真的風險度較大，加劇了海底勘探難度；在對高滲透性巖體進行施工的過程中，常會出現(xiàn)引水狀況，出現(xiàn)這種狀況，與海水狀況是有直接聯(lián)系的。在此基礎(chǔ)上，要想達到高精度施工探水或是治水，其難度是較大的；在對隧道進行設(shè)計施工的時候，飽水巖體的強度會相對軟化，相應(yīng)的有效應(yīng)力也會下降，甚至使本來穩(wěn)定的圍巖條件惡化；海上施工本來就是一件比較難的事情，要想在海上布置相應(yīng)的豎井，其難度將會更高，常使連續(xù)單口掘進的長度加大，進而加大施工技術(shù)難度；對全水壓襯砌與限壓襯砌結(jié)構(gòu)的設(shè)計要求也是比較高的；由于海水腐蝕性較高，在海底隧道設(shè)計施工中，對海底隧道施工中的混凝土的配制、相關(guān)的工藝及結(jié)構(gòu)性、安全性的要求相對也較高。此外還要考慮海底隧道的運營、防災(zāi)、救災(zāi)及交通問題。要想使這些問題得到有效的解決，就應(yīng)該采取相應(yīng)的措施。要做好相應(yīng)的工程地質(zhì)勘測、水文勘察與預(yù)測等工作，以便更好的提高遇險應(yīng)變能力，作出切實可行的險情預(yù)案。

2 海底隧道工程設(shè)計施工技術(shù)內(nèi)容

2.1 對地質(zhì)、水文進行勘測

在海隧道工程設(shè)計施工技術(shù)中，對相應(yīng)的地質(zhì)、水文進行預(yù)測是必不可少的。首先要對相應(yīng)的海底隧道資料進行相應(yīng)的研究，特別是海床地質(zhì)勘測信息和相應(yīng)的技術(shù)數(shù)據(jù)。只有掌握大量、可靠的海底地質(zhì)勘測信息，才能更好的對新型的海底隧道工程設(shè)計進行可行性研究。在海底隧道施工前，就應(yīng)該做好各種地質(zhì)勘察工作。要根據(jù)海洋實際狀況，采用相應(yīng)的設(shè)備、配套工藝在海上鉆井；通過地震測試法對海底巖層進行分析、研究，找出基巖界限及不良地質(zhì)缺陷，并采取相應(yīng)的措施；要用聲納探測方法對海底地形、海底沉積物進行探測，并分析出其厚度，并對地質(zhì)、地形、水文等進行綜合預(yù)測。

2.2 要對施工中地質(zhì)進行預(yù)測

在海底隧道施工之中，要對相應(yīng)的地質(zhì)進行預(yù)報，以保證海底隧道工程順利的進行。事實上對海底地質(zhì)進行預(yù)報，是施工期補充勘察手段。要對施工中可能遇到的不良地質(zhì)進行預(yù)報，并對不良地段采取相應(yīng)的措施，可以在隧道中做好注漿加固及止水工作。并在此基礎(chǔ)上做好相應(yīng)的分析，必要的時候可以根據(jù)相應(yīng)的資料對服務(wù)隨到進行調(diào)整或修正；要對海底隧道中出現(xiàn)的動態(tài)問題進行相應(yīng)的預(yù)測和控制。

2.3 要對隧道最小覆蓋層厚度進行分析

在海底隧道中，對最小覆蓋層的厚度進行預(yù)測是有必要的，在隧道設(shè)計中一旦選定了隧道設(shè)計路線方案，就需要對巖石覆蓋的厚度進行相應(yīng)的分析，畢竟海底隧道的剖面設(shè)計是以巖石覆蓋層厚度為依據(jù)的。當巖石覆蓋層比較薄的時候，海底隧道的施工面就可能失去穩(wěn)定性，甚至會出現(xiàn)海水涌入危險。雖然很多時候可以用其他的方法進行彌補，但是會增加隧道施工工程成本；當覆蓋層過厚的時候，就會襯砌結(jié)構(gòu)上的水壓力帶來一定的影響，會使其水壓增大。水壓增大，海底隧道的長度也會隨之變大，同時也會增加海底隧道施工工程成本。對于覆蓋層厚度而言，其是沒有技術(shù)限度的，不管最小巖石的覆蓋厚度薄，還是厚，都不會影響海底隧道的修復(fù)工作，但其卻要用開挖支護技術(shù)或是投入較高的費用才能修復(fù)；要想確定合適的覆蓋層厚度，可以根據(jù)流入水量進行相應(yīng)的預(yù)測。當最小巖層的厚度下面，流入水量增加的時候，最小巖石覆蓋厚度就會達到一個極限，這時這種最小巖石覆蓋厚度是海底隧道工程設(shè)計施工技術(shù)中首選。

2.4 對水壓力值進行分析

在海底隧道中，不僅要考慮最小巖石覆蓋厚度，也要考慮海水的壓力。最小巖石覆蓋層的荷載可能會被地層的拱現(xiàn)象降低，但是水壓力荷載并不受地層拱壓的影響。因此，在海底隧道施工設(shè)計中，海水水壓值的大小與對隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計是有一定影響的。其不僅與相應(yīng)的水源有一定關(guān)系，與排水方式也是有一定關(guān)系的。為了防止水源進入隧道，可以對相應(yīng)的防水方式和排水方式進行相應(yīng)分析，并從中選取最優(yōu)方案。在采用全堵水方式的時候，襯砌背后的水壓力是不能減少的，采用附加法，水壓也不會減少；在采用排導系統(tǒng)進行排水的時候，可以相應(yīng)的降低水壓力，但是必須保證其在排水的過程中沒有盲管堵塞。一旦有盲管堵塞，即使有出水孔，也是沒有作用的，但是這種排水系統(tǒng)是可以進行修復(fù)的。可見。排水系統(tǒng)在海底隧道施工中是有一定作用。在排水的時候，圍巖的滲透系數(shù)與襯砌上的水壓力是有一定關(guān)系的。同種排水系統(tǒng)參數(shù)下，圍巖滲透系數(shù)越小，襯砌上的水壓力也會隨之降低。

2.5 對襯砌面和防排水進行設(shè)計

在對襯砌面和防排水進行設(shè)計的時候，要考慮海水的深度及最小巖石覆蓋厚度，并以此為依據(jù)采取全封堵方案或是排導方案。在采取全封堵方案的時候，水壓力對襯砌結(jié)構(gòu)是有一定影響的，要想選擇這種方案，就要考慮其成本問題，最好是選擇一種隧道結(jié)構(gòu)受力和開挖面積較小的斷面形式；在選擇排導方案的時候，需要對注漿加固圈和滲透系數(shù)的大小進行相應(yīng)的分析，畢竟注漿加固圈和滲透系數(shù)的大小與水壓力的大小是有關(guān)系的。當這種設(shè)計無法滿足相應(yīng)需求的時候，注漿加固圈就會失去原有的穩(wěn)定性，其排放量也不能得到有效的控制，甚至會給隧道帶來一定的安全隱患。在這種情況下，可以采取限量排水方式，對加固圈的厚度及相應(yīng)的滲透系數(shù)進行相應(yīng)的分析，并在此基礎(chǔ)上確定出合理的加固范圍。在采用限排方案的時候，最好對隧道周圍的注漿效果及注漿加固圈的厚度進行相應(yīng)的研究，以便更好的進行海底隧道工程設(shè)計施工技術(shù)的順利進行。

3 結(jié)束語：

實施海底隧道工程是為了更好的解決海峽、海灣之間的交通問題而設(shè)計的。然而其在設(shè)計施工中總會受到一些條件的限制，不僅受海洋巖層的限制，還受海洋水壓的限制。要想保證海底隧道交通暢通，解決陸地交通問題，就要對海底隧道施工中出現(xiàn)的問題進行研究，并在此基礎(chǔ)上找出解決問題的最佳方案。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，海底隧道施工技術(shù)會不斷的走向成熟，在未來的發(fā)展中大放異彩。

參考文獻：

[1]朱朝榮.關(guān)于湛江灣跨海盾構(gòu)隧道設(shè)計施工幾個問題的探討[J].廣東水利水電.2011.(04).

[2]傅洪賢，劉永勝. 海底隧道鉆爆施工關(guān)鍵技術(shù)及對策探討[J].工程爆破.2008.(01).

[3]孫鈞.廈門市東通道海底隧道工程設(shè)計施工若干技術(shù)關(guān)鍵的思考[A].大直徑隧道與城市軌道交通工程技術(shù)——2005上海國際隧道工程研討會文集[C].2005.

[4]李鵬飛.海底隧道圍巖穩(wěn)定性分析與控制研究[D].北京交通大學.2011.

[5]談瑾希.廈門海底隧道穿越風化槽段施工的風險控制[D].北京交通大學.2008.