蘇埃通道工程

蘇埃通道工程

1 工程意義

蘇埃通道工程是中國汕頭市交通路網規劃中4條跨海通道之一，是連接汕頭中心城區南北兩岸的重要交通工程，對形成高效的綜合立體交通網絡，充分發揮汕頭市作為粵東地區“區域中心城市”的功能將起到重要作用。

2 工程概況

2.1工程設計

蘇埃通道工程按Ⅰ級公路技術標準設計，兼具城市道路功能，雙向6車道，設計行車速度為60 km/h。路線全長6 680 m，隧道長5 300 m，北岸明挖隧道長1 540 m，南岸明挖隧道長712.5 m。明挖隧道采用連續墻和工法樁圍護結構，基坑最大深度32.49 m，海域段3 047.5 m采用盾構法施工。蘇埃通道工程隧道布置見圖1。

(a) 線路平面

(b) 線路縱斷面

盾構隧道區間覆土厚度為9.7(0.65D)～17.2 m，最小覆土位于南岸始發端頭。隧道最低點位于主航道下方，覆土厚度為13.7 m，至海面埋深21.3 m，盾構段隧道中部最大水土壓力為0.4 MPa。盾構段設計為2條單洞隧道(見圖2(a))，隧道內徑為13.3 m，外徑為14.5 m，內設安全通道、應急通道、電纜管廊、管溝及煙道(見圖2(b))。

2.2工程地質與水文地質

蘇埃通道處于8度地震區，地層以海積、海陸交互相沉積和沖積類型為主，主要穿越淤泥、淤泥質土、粉質黏土、黏土、粉細砂、中粗砂、礫石以及花崗巖層(見圖3)，砂層為孔隙承壓水層。

(a)(b)

圖2盾構隧道橫斷面

圖3 地質剖面圖

海中主航道下方隧道盾構段存在3段基巖凸起(見圖4)，長度約182 m，侵入隧道最大高度約6 m，平均抗壓強度為127.4 MPa，最大抗壓強度約210 MPa，切入隧道斷面的基巖RQD均在80%左右。基巖凸起段隧道斷面上部為淤泥質土、粉質黏土、中粗砂，②1淤泥標貫擊數為1.16，承載力50 kPa； ②2淤泥質土標貫擊數為4.42，承載力60 kPa。該段覆土厚約13 m，主航道水深約8 m，水面至洞頂約21 m。勘察資料顯示，南岸海域段在花崗巖⑥1全風化層、⑥2強風化層共10個鉆孔存在球狀風化體，直徑為0.5～5.6 m，一般為1～3 m，巖芯一般成柱狀—長柱狀，中風化,強度達90 MPa。

圖4 基巖突起段縱斷面示意圖(單位: m)

3 工程難點及解決對策

3.1工程難點

蘇埃通道工程是我國首座位于8度地震烈度區的超大直徑海底盾構隧道，也是國內首條采用超大直徑盾構穿越復雜地層的海底隧道，工程綜合難度和風險在目前我國同類型工程中最高，對隧道結構的設計理念和施工創新提出了很高的要求，其特點和難點概括如下。

1)大。采用直徑15.03 m泥水盾構，是世界上直徑最大的盾構之一。

2)淺。本工程水域段全部采用盾構掘進，小于1D淺覆土段占到線路總長的57%，且上部覆土層以淤泥和淤泥質土等軟土為主，具有高觸變性，存在掘進時掌子面極易變形失穩和盾構栽頭、管片易上浮、刀盤結泥餅形成堵塞等風險。

3)高。該工程為中國第一條設防烈度為9度的海底盾構隧道，我國尚無類似工程經驗。結構設計需充分考慮結構抗震性能、地震下結構防水及接頭抗震(含材料)等相關新內容。

4)強。盾構穿越3段花崗巖凸起地段，基巖強度高、地層力學性質差異性強，在極端軟硬不均復合地層中掘進。下部中微風化花崗巖強度高，刀具非正常損壞嚴重，頂部軟土本身自穩性差，易受擾動坍塌，且海中硬巖爆破處理效果不理想，出現“人造孤石”。

5)險。隧道穿越震陷軟土、液化砂土、花崗巖硬巖凸起、孤石等各類挑戰性地層，存在不明障礙物的風險。尤其是孤石體量小且分布不具有明顯規律性，難以預測,且與其周圍的風化體強度相差巨大，掘進風險大。

3.2解決對策

1)開展超大斷面盾構隧道的地震物理模型試驗研究，有針對性地采取管片結構防震、薄弱環節消能減震、隔震等綜合措施。

2)通過國際招標采購、專家論證等選擇有經驗的制造商，充分發揮中鐵隧道局集團施工經驗豐富和對地質條件認知準確的優勢，實現與盾構制造商的對接融合，確保盾構設計性能可靠，并做好全過程制造質量監控。

3)針對本工程在不良地質(如基巖突起、花崗巖球狀風化體、淺覆土、軟土震陷等地層)中掘進，存在的刀具磨損、高頻率換刀、刀盤結泥餅、工作面失穩等風險，對盾構進行創新性設計，使其具備常壓換刀、軟硬刀具可互換、主軸承伸縮、刀盤刀具耐磨保護和檢測系統、防泥餅沖刷系統、防海水對盾構的銹(腐)蝕等功能。

4)在常壓刀盤的設計基礎上，通過優化刀具配備、刀間距和全方位磨損檢測裝置，使其具備高效破巖能力，在常壓下更換刀具，盾構直接掘進通過3段基巖凸起段。掘進時采用超壓平衡方式，保持上部軟土地層的穩定性，同時采用低轉速掘進，減輕掘進對軟土地層的擾動。

5)在淺覆土淤泥地層及淤泥質黏土地層中掘進時，采取徑向大流量沖刷(流量1 100 m3/h)，使渣土快速進入到泥水艙以減小結泥餅的可能； 分區操作推進油缸壓力，保持盾構整體重心在合理的區段內，防止盾構栽頭； 同步注漿采用快凝漿液及時充填空隙，遏制管片上浮； 利用預留超前注漿功能，必要時對淤泥軟弱地層進行超前注漿預加固，確保隧道施工過程中方向可控以及運營期隧道沉降與變形可控。

6)通過掘進前地質物探、鉆探、補勘鉆探等方法和掘進中盾構設備配置的孤石探測裝置，對海域球狀風化體(孤石)進行提前探測，做到早發現、早處理。周圍地層較好時，孤石不隨刀盤轉動，優化盾構掘進參數直接破碎通過； 周圍地層較差時，孤石易隨刀盤轉動，對孤石周邊土層進行洞內注漿加固，然后盾構掘進通過。

4 工期

工程于2016年4月開工，計劃2020年3月30日建成通車。

5 工程參建單位

項目采用PPP模式建設，由中鐵隧道局集團有限公司與湖南省交通規劃設計院負責設計施工總承包。

6 供稿人

中鐵隧道局集團有限公司： 王超峰。