伊斯坦布爾博斯普魯斯海峽海底第1座公路隧道

伊斯坦布爾博斯普魯斯海峽海底第1座公路隧道

1 伊斯坦布爾跨海的橋隧工程

伊斯坦布爾博斯普魯斯海峽海底第1座公路隧道于2015年8月22日貫通，這座公路隧道即將開通，將使歐亞兩洲之間的旅行時間從100 min縮短到15 min，大大減輕現(xiàn)有的2座公路橋梁的交通壓力。

伊斯坦布爾跨越博斯普魯斯海峽的工程（包括既有的、在建的和規(guī)劃擬建的）有：早先建成的2座公路橋梁，2013年開通的1座鐵路海底隧道。本文敘述的是繼鐵路海底隧道之后，即將在2016年12月開通的第1座海底公路隧道（雙層路面），隧道全長5.4 km，隧道開挖直徑13.71 m，拼裝式襯砌內(nèi)徑12 m（圖1、圖2）。還計劃修建第2座海底公路隧道（3層路面），隧道全長6.5 km，隧道開挖直徑16.8 m，預計在2020年建成。

圖1 既有的、在建的伊斯坦布爾跨海的橋隧工程

圖2 伊斯坦布爾第1座海底雙層路面的公路隧道

2 大直徑公路海底隧道工程的挑戰(zhàn)性

伊斯坦布爾第1座海底公路隧道，與所有其他跨海的橋隧工程一樣，具有連接歐亞大陸的特殊意義，值得關注的是，這座海底公路隧道在設計、施工方面所面臨的巨大挑戰(zhàn)，以及為了克服這些困難所采取的技術措施。

2.1 對應復雜地質(zhì)條件采用的大直徑混合型泥漿盾構(gòu)

博斯普魯斯海峽連接黑海和小馬爾馬拉海、地中海，地質(zhì)條件相當復雜（圖3）。在隧道兩端為嚴重破裂的硬巖，隧道中部是軟弱的海底沉積土。大約每隔50 m 就會遇到夾有火山噴發(fā)的侵入物的巖層。為了對付這2種極端的地層，海瑞克公司提供了混合型泥漿盾構(gòu)機。切削刀盤裝有盤刀、刮刀和鏟斗，以及出渣的開口。

圖3 第1座公路海底隧道地質(zhì)斷面

盾構(gòu)開挖從亞洲一側(cè)的始發(fā)井開始，盾構(gòu)開挖直徑為13.71 m，占世界上盾構(gòu)機最大直徑的第6位。從水面到隧道底部的深度為 -106 m，出發(fā)井的深度為-54.6 m，接收井的深度為 -38 m。隧道全長5.4 km，其中盾構(gòu)開挖長度（從始發(fā)井到接收井）為3.34 km。

連接隧道兩端出入口的1 km 隧道，采用新奧法或明挖法施工。亞洲一側(cè)連接盾構(gòu)隧道的是箱形隧道，其結(jié)構(gòu)凈空容許與雙層路面的盾構(gòu)隧道相銜接；歐洲一側(cè)的明挖隧道斷面滿足接收、拆卸盾構(gòu)的條件。

除建造主隧道外，該工程還包括擴寬隧道兩端出入口的引道、修建高架橋、人行天橋等與其他交通線路相交的立交工程。

2.2 在高壓條件下更換盾構(gòu)刀具

在盾構(gòu)控制室設有盤刀監(jiān)測系統(tǒng)，用以量測盤刀的轉(zhuǎn)動和溫度，監(jiān)測結(jié)果將顯示在屏幕上，正常情況顯示綠色，不正常時顯示紅色。在高壓條件下更換盤刀可以說是一項特殊的技術，這項技術首先用于德國漢堡盾構(gòu)隧道施工中，但是漢堡的盾構(gòu)尺寸沒有這里的大，隧道的位置沒有這里的深。這里需要更換的是直徑約為49 cm 的雙刃盤刀。要取下磨損的盤刀及其機座，安裝新的盤刀及其機座，一次更換需耗時2～3 h。這項高難度的技術對于大直徑盾構(gòu)來說是不可避免的。在高壓條件下進入盾構(gòu)前面操作困難很大，在這次盾構(gòu)隧道掘進中，在高壓條件下更換刀具共進行了3次，其中有一次最高壓力達10.8 bar，有一次最長工作時間達10天，每天每班工作7 h，兩班交替輪換。這項工作進行得迅速、安全，未發(fā)生任何事故。為了使人員進入（或退出）高壓區(qū)工作，需要在隧道內(nèi)建立可拆式的隔離墻，在隔離墻的上部設置氣閘，作為增大（或減小）壓力的過渡區(qū)。

盾構(gòu)的另一特點是，在盾構(gòu)切削刀盤的開口處，設置了特別堅固的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，擋住切削刀盤前方的大塊巖石。只有在盾構(gòu)切削刀盤的作用下，大塊巖石變成小塊，方可通過開口進入碎石機，將其粉碎后通過泥漿輸送管道泵出。

2.3 能承受7.5級地震的海底隧道結(jié)構(gòu)抗震縫

多變地質(zhì)的挑戰(zhàn)性還表現(xiàn)在，海底隧道鄰近北阿納托里昂斷層，隧道設計中考慮采用能承受7.5級地震的、由橡膠與鋼板2種材料組成的抗震縫結(jié)構(gòu)，抗震縫分別設置在隧道兩端從硬巖過渡到軟弱沉積層的襯砌中（圖4）。安裝抗震縫結(jié)構(gòu)時采用了安裝襯砌砌塊的舉重臂，并用臨時支護保證盾構(gòu)的巨大推力，不致于擠壞抗震縫接頭。抗震縫結(jié)構(gòu)容許壓縮時位移75 mm、拉伸時位移75 mm、剪切時位移50 mm，使襯砌具有橫向、縱向可變形的柔性。抗震接頭還具有足夠的防水性。

圖4 抗震縫

2.4 隧道其他的應急措施

用于隧道中的襯砌塊是耐火的。沿隧道每隔200 m設置應急扶梯，通向防火避險室。隧道內(nèi)裝備了閉路電視，監(jiān)視哪些扶梯不能再使用；隧道內(nèi)每隔600 m 設置可以停放故障車輛的安全車道。

3 隧道可望提前開通

隧道上層路面的鋼筋混凝土板在盾構(gòu)后面就地灌注，每天推進12 m；下層路面采用的是在隧道外預制的鋼筋混凝土板，運進隧道鋪設，每天可鋪設100 m。

盾構(gòu)機2014年4月正式從始發(fā)井出發(fā)開挖，每天進尺平均7 m。盡管工程遇到許多挑戰(zhàn)，盾構(gòu)隧道的貫通比預期仍提前了84天。該隧道可望2016年12月開通，比原定的2017年3月提前3個月。

[1] Keren Fallwell. Strait Talking[J]. Tunnels & Tunnelling International,2015(12) ：16-19.

邵根大 編譯

責任編輯 冒一平

2016-07-08