地下工程-水底隧道3.ppt

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1、地地 下下 工工 程程叶叶 洲洲 元元13975249589湖南科技大学能源与安全工程学院湖南科技大学能源与安全工程学院2006 年 9月 地下建筑之三地下建筑之三水水 底底 隧隧 道道指建造在水面以下的隧道。指建造在水面以下的隧道。1 1、定义定义(what)(what)：什么是水底隧道：什么是水底隧道隐蔽性好，抗自然灾害能力强对其他交通方式无影响可作多种用途2 2、特点（特点（whywhy）3 3、水底隧道设计（水底隧道设计（howhow）水底隧道奥根据具体用途来设计，包括横断面、纵断面水底隧道奥根据具体用途来设计，包括横断面、纵断面和平面设计等。和平面设计等。1、横断面设计、横断面设计横

2、断面形状横断面形状 圆形断面圆形断面国内外水底隧道，特别是河底段，多采用沉管法和盾构法国内外水底隧道，特别是河底段，多采用沉管法和盾构法施工，其断面多为圆形施工，其断面多为圆形 2、隧道纵断面、隧道纵断面 1）坡度坡度：0.3%纵坡纵坡3%，国外一般在，国外一般在0.2%和和4%之间；之间；2）深度深度（埋深）（埋深）水底隧道的埋置深度是指隧道在河床下的岩土的覆盖厚度。水底隧道的埋置深度是指隧道在河床下的岩土的覆盖厚度。埋深的大小，关系到隧道长短、工程造价和工期的确定。尤其埋深的大小，关系到隧道长短、工程造价和工期的确定。尤其重要的是覆盖层厚度关系到水下施工的安全问题。重要的是覆盖层厚度关系到

3、水下施工的安全问题。设计水底隧道的埋置深度需考虑以下几个主要因素设计水底隧道的埋置深度需考虑以下几个主要因素:拱形断面拱形断面采用矿山法施工时，一般用拱形断面。采用该断面形式，采用矿山法施工时，一般用拱形断面。采用该断面形式，受力与断面利用率均好。受力与断面利用率均好。矩形断面矩形断面圣比得堡卡诺尼尔水下隧道，为双车道公路隧道，具有旁圣比得堡卡诺尼尔水下隧道，为双车道公路隧道，具有旁侧的人行道侧的人行道1 1和通风道和通风道2 2，用沉管法施工。加拿大蒙特利尔市劳，用沉管法施工。加拿大蒙特利尔市劳伦河下的拉封基隧道也为矩形断面，亦采用沉管施工形成。伦河下的拉封基隧道也为矩形断面，亦采用沉管施工

4、形成。地质及水文地质条件地质及水文地质条件隧道穿越河床的地质特征、河床的冲刷和疏浚状况。隧道穿越河床的地质特征、河床的冲刷和疏浚状况。施工方法要求施工方法要求不同的隧道施工方法，对其顶部的覆盖厚度有不同的要求。不同的隧道施工方法，对其顶部的覆盖厚度有不同的要求。矿山法施工，埋深的经验数据依围岩的强弱程度取毛洞跨径矿山法施工，埋深的经验数据依围岩的强弱程度取毛洞跨径的的1.51.53 3倍。倍。沉管法施工，只要满足船舶的抛锚要求即可，约沉管法施工，只要满足船舶的抛锚要求即可，约1.5m1.5m左右。左右。盾构法施工，经国内外专家多年研究，认为最小覆盖层厚度盾构法施工，经国内外专家多年研究，认为最

5、小覆盖层厚度应为盾构直径的应为盾构直径的1 1倍。但不少成功的施工实例并未满足该数值要求。倍。但不少成功的施工实例并未满足该数值要求。抗浮稳定的需要抗浮稳定的需要埋在流砂、淤泥中的隧道，受到地下水的浮力作用。此浮力埋在流砂、淤泥中的隧道，受到地下水的浮力作用。此浮力该由隧道自重和隧道上部覆盖土体的重量加以平衡。为保险起见，该由隧道自重和隧道上部覆盖土体的重量加以平衡。为保险起见，该平衡力应是浮力的该平衡力应是浮力的1.101.101.151.15倍。检验抗浮稳定时，为偏于安倍。检验抗浮稳定时，为偏于安全不计摩擦力的作用。全不计摩擦力的作用。防护要求防护要求水底隧道应具备一定的抵御常规武器和核武

6、器的破坏能力。水底隧道应具备一定的抵御常规武器和核武器的破坏能力。根据在常规武器攻击中非直接命中、减少损失和早期核辐射的防根据在常规武器攻击中非直接命中、减少损失和早期核辐射的防护要求，覆盖层应有适当的厚度。护要求，覆盖层应有适当的厚度。3 3、平面线形、平面线形根据隧道位置的地形、地质特点及洞外道路的连接等多种根据隧道位置的地形、地质特点及洞外道路的连接等多种因素，经比较确定因素，经比较确定。目前，世界上已建成的水底隧道常采用目前，世界上已建成的水底隧道常采用“-”、“S S”、“U U”形等。形等。4 4、水底隧道施工（水底隧道施工（howhow）隧道防水隧道防水 材料本身材料本身外围环境

7、外围环境 防水混凝土的使用防水混凝土的使用 双层衬砌双层衬砌 变形止水逢的设置变形止水逢的设置 壁后回填壁后回填 围岩注浆围岩注浆 1、采用防水混凝土采用防水混凝土防水混凝土的制作，主要靠调整级配、增加水泥量和提高砂率，以便在粗骨料周围形成一定厚度的包裹层、切断毛细渗水沿粗骨料表面的通道，达到防水抗水的效果。2、双层衬砌双层衬砌水下隧道采用双层衬砌可以达到两个目的。其一是防护上的需要，在爆炸载荷作用下，围岩可能开裂破坏，只要衬砌防水层完好，隧道内就不致大量涌水、影响交通。其二是防范高水压力，有时虽采用了防水混凝土回填注浆、在高水压下仍难免发生衬砌渗水。在此情况下，双层衬砌可作为水底隧道过河段的防水措施。3、壁后回填壁后回填壁后回填是对隧道与围岩之间的空隙进行充填灌浆，以使衬砌与围岩紧密结合，减少围岩变形，使衬砌均匀受压，提高衬砌的防水能力。4、围岩注浆围岩注浆为使水底隧道围岩提高承载力、减少透水性，可以在围岩中进行预注浆。特别是采用钻眼爆破作业的隧道，通过注浆可以固结隧道周边的块状岩石，以形成一定厚度的止水带，并且填塞块状岩石的裂缝和裂隙，进而消除和减少水压力对衬砌的作用。