厦门海沧海底隧道设计关键技术课件.pptx
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1、厦门海沧海底隧道设计关键技术目 录Contents一、水下隧道的发展现状二、厦门海沧海底隧道设计关键技术三、水下隧道的发展趋势展望一、水下隧道的发展现状中国公路隧道发展现状截止到2016年底,全国公路隧道为15181座、14039.7km,其中,特长隧道815座、3622.7km,长隧道3520座、6045.5km。目前,中国已成为世界上隧道工程建设规模最大、数量最多和难度最高的国家,这不仅体现在隧道长度、埋深和断面尺寸的增长上,建设难度和技术创新也达到了空前的高度,各种新材料、新工艺等不断涌现。151811500010000500001400614039.7隧道里程(km)隧道数量(座)12
2、683.9124041135910756.7100229605.68052.720122013201420152016近5年全国公路隧道里程和数量增长情况水下隧道发展现状为了跨越江河湖海,世界发达国家自上世纪三十年代起,就不断地在修建跨海峡海底隧道。迄今有海峡海底隧道的国家主要包括日本、英国、法国、美国、挪威、澳大利亚、丹麦、冰岛等。常用的水下隧道施工方法包括钻爆法、盾构法、沉管法湖泊众多的国家,而跨海、过江通道的选择方式也逐渐由桥和堰筑法。我国是一个江河梁倾向于隧道,并体现出独特的优越性。钻爆法沉管法盾构法堰筑法钻爆法 我国采用钻爆法修建的水下隧道数量不多,中交二公院主持了其中两座钻爆法海底
3、隧道的设计 。竣工时间长度(km)6.05序号隧道名称地区用途围岩类别12厦门翔安海底隧道厦门海沧海底隧道福建 2010 公路 风化花岗岩福建 在建 公路花岗岩6.28花岗岩、角3青岛胶州湾海底隧道山东 2011 公路 砾熔岩、凝6.17灰岩456营盘路过江隧道浏阳河水下隧道湖南 2012 公路湖南 2010 公路沙卵石砂质粉土、圆砾土31.917.87南水北调东线穿黄隧道 山东 2010 输水盾构法 我国盾构技术在解放前是空白,一五期间起步,20世纪90年代以来,进步极为显著,向长距离、大直径,多样化及施工自动化方向发展。 武汉长江隧道:是万里长江第一隧。 南京扬子江隧道:目前国内规摸最大的
4、双管八车道盾构隧道序号隧道名称长度(km)建设规模12345678南京扬子江隧道南京建宁西路过江通道上海崇明通道长江隧道上海市军工路越江隧道工程武汉长江越江隧道5.34.418.8953.052.552.993.534.45双层八车道双向六车道双向六车道双向八车道双向四车道双向六车道双向四车道双向六车道南京长江越江隧道杭州庆春路过江隧道杭州钱江隧道盾构法南京建宁西路过江通道 位于长江大桥和扬子江隧道之间,距离上游扬子江隧道约1.8km,距离下游长江大桥约2.4km。主线工程全长约7885.6m,其中隧道段4408m,主线采用双向六车道建设标准。 江北大道至横江大道:城市快速路,横江大道至大桥南
5、路:城市主干道。 盾构隧道外径14.5m,内径13.3m,管片厚度60cm。沉管法 我国最初修建沉管隧道:1984年修建广州珠江沉管隧道、宁波甬江沉管隧道 港珠澳大桥工程:全长55公里,是目前综合难度最大的沉管隧道工程之一。 深中通道:建设中,跨度4655.76m。长度(km)序号国家 名称隧道名称建造时间12中国中国上海外环隧道2.88km2005年2016年港珠澳岛隧工程6.1km2.0734中国中国宁波甬江常洪隧道天津海河隧道19992002200820143.37堰筑法 堰筑法是先将水域全部或部分截流,挖除隧道部位的土体,然后修建隧道结构,再进行回填恢复水域的施工方法,已在国内许多城市
6、的湖泊或内河了广泛应用。序号1隧道名称澳门大学海底隧道独墅湖隧道地区澳门苏州昆明无锡广州武汉武汉无锡杭州南宁厦门南京用途公路/人行公路长度(km)1.573.462.231.182.123昆明草海隧道蠡湖隧道公路4公路5流花湖隧道公路6水果湖隧道公路1.5310.64.17东湖隧道公路8无锡太湖大道隧道西湖隧道公路9公路1.3101112南宁南湖隧道厦门机场隧道玄武湖隧道公路1.251.382.66公路公路中交二公院在公路隧道设计中的发展 在五十年的公路勘察设计历程中,共完成各类隧道施工图设计2500多座,累计长度超过2200km。 3km以上的特长隧道70余座,5km以上特长隧道35座,大跨
7、、连拱、分岔等复杂结构隧道等300余座。 国内最早从事水下隧道设计,完成20余项水下隧道设计、咨询项目,涉及钻爆、沉管、盾构及围堰等工法。 参与国家级课题3项、省部级课题12项,重大工程的科研项目30余项。 创造十多项国内乃至世界第一,获国家、省部级设计奖、科技进步奖30项。 获授权专利10项,主持和参与行业标准规范9部,技术专著5部。中交二公院在公路隧道设计中的发展特长隧道完成5km以上的特长隧道35座编号1隧道名称长度技术标准新疆乌尉天山胜利隧道湖南雪峰山隧道甘肃大坪里隧道重庆摩天岭隧道湖北峡口隧道20.76.9512.37.286.467.535.485.5100km/h,双向4车道80
8、km/h,四车道分离80km/h,双向4车道80km/h,双向4车道80km/h,双向4车道80km/h,双向4车道80km/h,双向4车道80km/h,双向4车道80km/h,双向4车道80km/h,双向4车道80km/h,双向4车道23456湖北石门垭隧道福建狮子炉隧道湖北火烧庵隧道青海拉脊山隧道重庆黔江仰头山隧道湖北保宜红岩寺隧道7895.510115.4L=6.3m中交二公院在公路隧道设计中的发展山岭隧道新疆天山胜利隧道20.7km,国内最长高速公路隧道甘肃麦积山隧道12.3km,国内第二长公路隧道高海拔隧道西藏拉林路米拉山隧道 西藏墨脱公路嘎隆拉隧道沪蓉西高速八字岭隧道国内首创的分岔
9、式隧道国内最高海拔特长隧道高地震烈度高地应力隧道中交二公院在公路隧道设计中的发展水下隧道完成20余项隧道隧道相关设计、咨询项目。编号1隧道名称长度6.051.406.282.718.405.0114.36类型海底海底海底海底海底海底海底江底江底江底海底工法钻爆法堰筑法钻爆法明挖+管幕法钻爆法盾构法钻爆法盾构+矿山法盾构法盾构法沉管法建设规模双向六车道双向八车道双向六车道双向六车道双向六车道双向六车道双向六车道地铁单线参与程度初设、施设初设、施设初设、施设初设、施设预可、工可预可、工可预可厦门翔安海底隧道厦门机场海底隧道厦门海沧海底隧道港珠澳工程拱北隧道大连湾海底隧道23456汕头苏埃湾海底隧道
10、厦漳跨海通道工程78武汉地铁3号线汉江区间 2.34南京纬三路过江通道 5.33孟加拉国卡纳普里河隧道 3.5初设、施设初设、施设工可、初设代部审查9双层八车道双向四车道双向八车道1011深中通道7中交二公院在公路隧道设计中的发展水下隧道厦门翔安海底隧道国内第一座海底公路隧道厦门海沧海底隧道国内环境条件最为复杂的海底 中国首次承担海外水下高速公路隧道 盾构隧道孟加拉吉达港水底盾构公路隧道港珠澳大桥工程珠海连接线拱北隧道国内首座下穿敏感建筑物的双层六车道超浅埋海底公路隧道南京纬三路江底隧道国内首座特长双管双层八车道公路过江盾构隧道中交二公院在公路隧道设计中的发展编号工程影响项目名称12345中国
11、大陆第一条海底隧道(六车道,6.05km)国内首座特长双管双层八车道公路过江盾构隧道国内首座下穿敏感建筑物的双层六车道超浅埋公路隧道第一座穿越规划机场跑道的海底隧道厦门翔安海底隧道南京纬三路越江隧道港珠澳工程拱北隧道厦门机场海底隧道新疆乌尉天山胜利隧道代表性创新工程国内最长的高速公路隧道首座穿越喜马拉雅山的高海拔、高寒、高地震区及现代冰川地区的隧道6西藏墨脱嘎隆拉隧道7国内首座采用地下风机房及斜井、竖井通风的公路隧道国内最长的单向坡(12.2km)高速公路隧道最长通风斜井(1367m)的公路特长隧道国内首座高速分岔隧道湖南雪峰山隧道甘肃大坪里隧道重庆摩天岭隧道湖北八字岭隧道湖北花园隧道8910
12、1112131415双洞间距最小(1.2m)的暗挖公路隧道最大跨度及填土厚度(25m)的大跨度明挖隧道最具影响力的环保型隧道烟台东口隧道南京老山隧道我国首次穿越岩溶区的高速公路隧道群我国首座(六车道)高速公路隧道京珠高速公路粤北段隧道群广深虎背山隧道二、厦门海沧海底隧道设计关键技术项目位置海沧海底隧道是完善厦门城市路网结构,缓解进出本岛交通压力的重要通道第二东通道 连接厦门市本岛海沧的第二条通道。第二西通道 兼具公路和城市道路双重功能 。翔安隧道仙岳路本岛海沧大桥隧道总体方案象屿码头东二通道海沧跨海隧道轴线兴湖路地下互通起点位于海沧马青路与海沧大道交叉口附近,采用暗挖隧道下穿厦门西海域,下穿象
13、屿码头、兴湖路,下穿石鼓山立交后隧道,隧道主线洞口本岛火炬北路,路线全长7.074km。隧道长6.28km,全线设地下互通1处,风塔2处,主线收费站1处。全线主要控制点:海沧大道、兴湖路、石鼓山立交、火炬北路 。主要技术标准主 要 技 术 标 准项 目参 数123道路等级设计车速一级公路标准80km/h车道数及宽度双向六车道:3.5+23.75m净宽:0.75+0.5+3.50+23.75+0.75+0.75=13.75m净高:5m45建筑限界道路最小平曲线半径700m67最大纵坡竖曲线最小半径坐标及高程系统设计使用年限荷载标准3.5%凸形4500m,凹形2700m8设计采用92厦门坐标系统,
14、国家1985高程9100 年1011121314公路 级地震基本烈度7度二级抗震设防标准隧道防水等级人防等级6 级消防等级A级工程规模石鼓山立交段兴湖路地下互通段暗挖段兴湖路地下互通段暗挖段石鼓山立交段本项目设计阶段,按项目工法的特点不同以及工程位置的不同,将隧道工程设计分为三大部分:暗挖隧道段、兴湖路地下互通段、石鼓山立交段。工程规模海沧海底隧道左线隧道6335m(BZK12+060BZK18+395)隧道划分明嘉禾路明暗挖明挖暗挖明挖明挖洞挖分段长度分段名称404715100016124274103跨海隧道段兴湖路明挖段下穿石鼓山立交段建设条件(1)工程地质海沧端象屿码头本岛端弱风化基岩面
15、花岗岩花岗岩花岗岩辉绿岩脉1#风化槽变粒岩2#风化槽3#风化槽象屿码头风化槽海域段地质条件:表层主要为流塑状淤泥、松散稍密状中粗砂及软可塑状粉质粘土,淤泥、粉质粘土具微透水性,中粗砂为强透水性;均具有产生震陷及砂土液化的可能 ;基岩以变粒岩、花岗岩为主,穿插辉绿岩脉;(1)全、强风化基岩厚度不均,呈硬塑粘性土状,弱透水性;(2)弱风化、微风化基岩较完整完整,岩体多呈块状整体结构,部分为块石、碎石状镶嵌结构,弱微透水,岩质坚硬 ;建设条件(1)工程地质对工程场区海域进行了高密度地震反射探测,右洞及服务隧道地质条件较好,弱微风化岩埋深较小,起伏不大;左线发现了3处地质异常带。左线隧道于BZK15+
16、260BZK15+330穿越象屿码头下风化槽。强风化带埋深及风化槽里程工程地质评价影响范围高程(m)强风化岩进入左洞隧道BZK13+510对左洞影响大,服务隧道及右洞影响较小1号43.80(-45.96) 3m,岩体自稳能力差,涌水量大,易突涌BZK13+610洞顶弱风化岩厚7.5m,37.70(-42.93) 一定自稳能力,涌水量大BZK13+820对左洞影响较大,服务隧道及右洞影有一定影响2号3号BZK13+880BZK14+925洞顶弱岩厚5m,有一定 对左洞影响较大,服务隧32.90(-49.40)BZK14+965自稳能力,涌水量一般 道及右洞基本无影响象屿码头风化槽BZK15+26
17、0整个隧道穿越风化带, 对左洞影响较大,服务隧-BZK15+330易突涌道及右洞基本无影响建设条件(1)工程地质花岗岩F1花岗岩F6花岗岩辉绿岩脉变粒岩风化槽围岩级别风化槽宽度(米)弱风化面高程A线位B线位F1F65010050100-20-50m-30-65m围岩级别累计长度(m)累计长度 比例比例(%)(m)(%)主要物理力学指标-145078587511909033.0317.8819.9327.112.052040 44.93670 14.761120 24.67620 13.66天然抗压强度f(MPa)饱和抗压强度frc (MPa )岩土名称弱风化花岗岩微风化花岗岩微风化辉绿岩31.
18、194.07104.4030.45901.9882.48建设条件(2)海沧海沧典型地形、地貌海沧岸现状地形、地貌以及重要构筑物情况建设条件(3)本岛暗挖段本岛暗挖段穿象屿码头堆载区、保税区、穿疏港路高架桥,沿兴湖路,保税区地面及兴湖路沿线具有密集的地面建筑物。物流贸易总公司外运公司嘉会大厦疏港路高架桥人行天桥保税区大门码头堆载区金庄花园鸿图苑通风竖井象屿大厦服务隧道出口三航大厦银盛大厦建设条件(4)兴湖路明挖段道路左侧重要建构筑物有欣家园、华通汽车有限公司、等。道路右侧建构筑物分布情况是,广州本田盛元店、悦华酒店等。主要工程特点 地质条件较复杂:已探明多处风化深槽/囊、透水砂层,基岩面起伏大,
19、施工中地质不确定性较大; 陆域明挖段环境敏感:陆域明挖段主要位于本岛区,周围建筑物较多且建筑物和区间隧道之间距离较近。同时施工期岛内交通保通的要求所限,施工导改为本项目的另一重点难点; 施工风险大:水压较高、富水,施工堵水、注浆加固难度大;存在突涌水、大塌方等灾害性事故的可能性。隧道方案(1)平面设计C 线孚莲路马銮路B 线兴 湖 路厦成高速公路成功大道疏港快速路湖里大道A 线路网规划路线控制节点根据两岸可能的接线点提出了A、B、C线3个可能的路线方案:研究及设计阶段分别对三条线位进行综合比选,最终形成线位B。建设条件控制因素(地质条件、水文条件、港口航道、厦门珍稀物种核心保护区、航空限高、与
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