1、1胶州湾海底隧道断层带注浆方案探讨长距离、太直径隧道设计与施工技术胶州湾海底隧道断层带注浆方案探讨卓越“。王梦恕（北京交通大学北京；中隧集团科研所洛阳）摘要即将设计和修建的青岛胶州湾海底隧道要穿越朝连岛断裂等条断层带，断层带地下水丰富，并与海水有水力联系，如何确定断层带的注装堵水方案是保证施工安全、降低投资风险、促进施工进度、减少运营维修费用的关键。本文借鉴国内外海底厦岩溶高压富水隧道修建技术，探讨胶州湾海底隧道断层带注浆堵水方案：为以后的设计和施工提供技术支持。关键词海底隧道断层带；探讨，注泉堵水方案2，。，3，；目前，正在施工的厦门翔安隧道，以及年计划4开工的青岛胶州湾海底隧道，正在规划、
2、勘探、设计中的大连湾海底隧道、杭州海底隧道、渤海湾海底隧道、海南岛海底隧道等都在进行紧张的前期技术准备和勘探、设计阶段。由于海底隧道具有一些特殊性：隧道涌水源广、涌水速度快、水压大、要求的注浆堵水技术含量高，如何安全、优质、快速修建，注浆堵水技术是重点研究的对象，也是海底隧道修建成败的技术关键。工程概况已经殳计的青岛胶州湾海底隧道北起团岛路，南至薛家岛于北庄村和后岔湾村之间出洞，隧道全长约，穿越海底地段约，隧道为双向六车道，间距，断面为椭圆形，宽，高，复合式衬砌，两隧道问设有服务隧道，拟采用钻爆法施工。隧道区域内基岩主要由下白垩纪青山群火山岩及燕山晚期崂山超单元侵入岩系组成。该项目注浆堵水课题
3、由中隧集团科研所进行前期科研攻关。地形地貌隧址区地貌为湾口海床及两岸滨海低山丘陵区。隧道轴线处海面宽约，最大水一地下工程施工与风险防范技术深约；最深处靠近水域中央，在中部形成一宽阔的海底面，向两侧分别成两个较陡的斜坡，斜坡间发育宽5窄不一的缓坡平台，潮问带多为礁石。团岛岸为滨海缓丘地貌，地形较平坦，地面高程多在间，地面建筑物众多。薛家岛岸为低山丘陵地貌，隧道通过处地面高程多在之问，地面起伏不平，并有较多采石陡坎，局部发育冲沟，段为村庄，地表民房密集。地质构造隧址区地质构造以中、新生代脆性断裂构造最主。区域地质图显示，区域性的朝连岛断裂从湾口通过，与隧道中线呈大角度相交，另外，隧址还夹于北东向仓
4、口断裂和劈石口断裂之间，隧址处存在上述区域性断裂的组成部分或次级断裂。国家海洋局第一海洋研究所于年进行了多种方法的海域物探和资料收集、分析工作，认为湾口海域有，和等条向断裂及，和等条向断裂与隧道相交，主要断层破碎带为和，隧道通过宽度达数百米。水文地质条件（）水文地质单元划分根据地下水补给贮藏条件及水化学类型等特征，可将场区水文地质单元划分为低山丘陵基岩裂隙水分布区、低山丘陵松散岩类孑隙水分布区、滨海基岩裂隙水分布区、滨海松散岩类孔隙水分布区和海域基岩裂隙水分布区。6（）地下水补排条件地下水运动主要受地形、地貌的控制。低山丘陵松散岩类孔隙水除接受大气降雨补给外，主要接受基岩裂隙水的侧向和顶托补给
5、，各自向低处汇流，排泄于沟口；滨海松散岩类孑隙水主要接受海水侧向补给，流向随海水涨落往复改变；滨海基岩裂隙水既接受低山丘陵基岩裂隙水的侧向补给，也接受海水补给，地下水运动缓慢；海域基岩裂隙水接受海水垂直补给，地下水在自然状态下基本不运动。国内外海底或高压富水隧道断层带注浆堵水方案日本青函海底隧道日本青函海底隧道穿过津轻海峡连接日本北海道的函馆和本州的青森，全长，为一条双线铁路隧道加一条辅助坑道。隧道的海底部分长，陆地部分长。隧道在海面下最大埋深，其中，水深，岩层平均埋深。隧道通过地层突然性涌水发生在条较大断层带，并与海水有水力联系。涌水压力值约为。在海面下最大埋深，海底长度达的青函隧道内，断层
6、带施工采用排水工法无法保证施工安全，采用了在包含整个开挖区域的范围内进行全断面预注浆堵水注浆加固的方法，解决了断层7带涌水与塌方的问题。日本关门公路海底隧道关门公路海底隧道，总长，海底部分为，陆地部分，以矿山法施工为主。为了防止海底断层带涌水采用了注浆技术，顶部导坑开挖后，衬砌厚混凝土，最厚的达，以此为隔墙，并在其上埋设直径注浆钢管，对断层带实施周边超前注浆堵水方案，解决了断层带涌水与塌方的难题。日本新关门海底隧道新关门隧道是穿越关门海峡连接日本本州和九州岛的山阳新干线上的铁路隧道，全长，海底段，海底最大埋深为，最小埋深为，采用矿山法施工。隧道通过长距离大直径隧道设计与施工技术的断层带，最大宽
7、度为以上，涌水压力为。海底段正洞施工接近该断层时，采用了大管棚和周边超前导管注浆堵水方案，安全通过了断层带。斯多贝尔特越海工程斯多贝尔特越海工程是连接东、西丹麦的一条由桥梁和隧道组成的铁路隧道，全长，其中隧道长，隧道基本位于冰碛层和泥灰岩之问，冰碛层8中含有料状融水土壤，及直径达的花岗岩和片麻岩，层渗漂砾。隧道埋深平均为。隧道由两条直径为，总长的主隧道和直径为的条横通道组成。主隧道采用盾构机开挖，引道以及横通道采用钻爆法施工。对横通道的断层带采用了三种处理法：第一种是降水处理；第二种是灌浆处理；第三种是冻结处理。在特别困难的断层带，常常足三管齐下。如横通道上方和上半部用盐水冻结法，中部局部（主
8、要是两）用旋喷高压注浆法，底部用降水法。渝怀铁路圆梁山隧道圆粱山隧道是新建铁路渝怀线上最长的单线电化铁路隧道，全长，隧道穿越的主要地质构造为毛坝向斜、桐麻岭背斜及其伴生或次生断裂构造，隧道最大埋深。全隧最小涌水量为，最大涌水量为，最高涌水水压达，其主要工程地质问题为高水压、富水、岩溶及断层。隧道开挖揭示，毛坝向斜为一封闭的可溶岩不透水的盆状构造，共三组大型、充填型溶洞和一组岩溶管道。在圆梁山隧道注浆堵水技术中，针对高压、富水、岩溶区不同的地质条件，应用了超前注浆、径向注浆、局部注浆等几种主要注浆方案，解决了高压、富水难题，保证了工程安全，攻克9了被称为“地质博物馆”的溶洞及断层带的注浆堵水关键
9、技术。城陵矶长江穿越隧道城陵矶长江穿越隧道位于湖南岳阳市城陵矶下游约处，越江隧道线路全长，工程包括南岸盾构始发竖井一座，北岸矿山法施工竖井一座，施工段隧道长度，隧道穿越断层破碎带条一旦发生涌水涌泥，将造成隧道淹没及人员伤亡事故，因此，在隧道断层破碎带及受地下水及长江水位的影响带，采用了全断面注浆方案对围岩进行加固堵水，保证了施工安全。注浆堵水方案在海底隧道中的应用在以往海底隧道的施工中，为了防止发生海底涌水，采取水平超前钻孔探水、注浆加固围岩等，但涌水仍是防不胜防。这些事故多发生在断层地带。这些事例说明高压涌水的防治问题是海底隧道施工成败的关键技术。中隧集团科研所承担的城陵矾越江隧道、厦门翔安
10、隧道常规的做法是，超前钻孔探水，全断面预注浆或帷幕注浆方案对地层进行加固止水。全断面预注浆法是在包含整个开挖区域的范围内进行注浆加固的方法帷幕注浆法与全断面预注浆法的区别只在于注浆范围不包含被开挖的部分或开挖的部分注浆量减少，10强度不高，被加固的地层在隧道周围形成一个止水帷幕。全断面预注浆全断面预注浆一般注浆段长为，采用分段注浆，注浆步距根据地层状况和施工设备实际确定，注浆完成后开挖，预留作为下一循环注浆施工的止浆岩墙。在该注浆设计中，针对钻孔注浆盲区，在深孔注浆完成后，每开挖，采取超前小导管进行补充注浆，以提高注浆质量，确保开挖施工安全。超前预注浆设计加固范围以开挖轮廓线外为宜。注浆结束标准以定压为主，注浆终压：，当注浆过程中长时间压力一地下工程施工与风险防范技术不上升时，应缩短浆液的凝胶时间，并采取间歇注浆措施，同时控制注浆量。（）注浆设计参数注浆圈加固厚度主要应满足开挖施工安全要求，开挖后抗水压要求。根据力学模拟计算，注浆加固圈厚度一般情况下应满足：一（）式中注浆加固圈厚度（） ；开挖断面宽度或高度（） 。浆液扩散半径应根据堵水要求、隧道地质特点及注浆材
