[發明專利]一種長距離水下隧道礦山盾構動態自聯合敷設型式及方法

在審

• 申請號: 201811092903.1
• 申請日: 2018-09-18
• 公開（公告）號: CN109026043A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 宋超業;賀維國;李少波;段悟哲;杜寶義;黃寶龍;檀業霖;劉遠法;李凱;范國剛
• 申請（專利權）人: 中鐵第六勘察設計院集團有限公司
• 主分類號: E21D9/08
• 分類號: E21D9/08;E21D11/08;E21D11/10
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本發明公開一種長距離水下隧道礦山盾構動態自聯合敷設型式及方法，兩個所述車站之間設有陸域盾構段、岸邊施工風井、水域硬巖礦山段、工法對接段、水域土層盾構段；所述陸域盾構段、岸邊施工風井、水域硬巖礦山段、工法對接段、水域土層盾構段依次相連；所述陸域盾構段、水域土層盾構段分別與鄰近的車站接通；施工兩端車站和岸邊施工風井，施工斜井的施工，施工正線區間，施工陸域盾構段和水域土層盾構段，水域礦山段和盾構段相向施工。本發明可達到適應復雜地層環境，工藝簡單、便于操作、安全可靠的有益效果。

技術領域

本發明屬于城市軌道交通工程設計與施工技術領域，涉及一種軌道交通區間隧道在長距離穿越水域或海底時，基于不同地質條件采用礦山法與盾構法動態自聯合敷設型式和相應的設計施工方法，特別涉及一種長距離水下隧道礦山盾構動態自聯合敷設型式及方法。

背景技術

隨著我國經濟的發展，需要更多便利的交通設施來適應發展的需要。越來越多地區和城市規劃或正在建設穿江越海的交通工程，而安全性能好、對環境影響小的地下隧道型式更多的被采用。目前修建水下隧道常用的施工方法主要有以下幾種：礦山法、盾構法、TBM法、沉管法、圍堰明挖法等，各種施工方法的選擇主要依據工程地質和水文條件、隧道斷面尺寸、長度、施工技術水平、兩岸建筑物和隧道功能需要等因素綜合研究確定，同時要求所選擇的施工方法應體現出安全適用、技術先進和經濟合理。

沉管法和圍堰法屬于在水域中的明挖法，施工快速，但明挖法需在水域內進行施工作業，對所述水域或海域的生態環境有一定影響，同時對航線、錨地、港口等都有一定的影響。礦山法和盾構法作為暗挖工法，對周邊環境影響小，在城市隧道和地下工程中采用較多，在水下隧道中也都被較多的采用。盾構法在深堆積中等軟弱的不透水地層中最為適用，因而在港灣下的淺水區和沿海地帶經常采用。盾構水底隧道最為集中的地點在紐約，其在赫德森河、東河、哈萊姆河下采用盾構施工了39座隧道。1989年日本首先采用八臺直徑為14.14m的超大型泥水平衡盾構施工東京灣公路隧道。我國應用盾構施工技術始于20世紀50年代末，如黃浦江水底隧道(φ10.2m、φ11.32m)、武漢長江隧道(φ11m)、廣深港客運專線獅子洋隧道(φ10.8m)等。礦山法是國內外修建隧道和其它工程常用的施工方法。世界上已建最長的礦山法海底隧道是日本的青函海底隧道，全長54km，采用礦山法修建海底隧道最多的國家是挪威，累計總長度超過100km。國內礦山法也成功地修建了多條越江(河)隧道，例如青島膠州灣隧道、武廣客運專線瀏陽河隧道、長沙營盤路過江隧道以及廈門翔安隧道等。

根據目前工程實踐經驗，盾構法特別適合于軟土(或軟巖)地層，在軟弱地層中具有掘進速度快、施工風險小的優勢，但對于全斷面硬巖、軟硬不均地層或斷層破碎帶，相對于礦山法其掘進速度不占優勢，同時，對地質勘察的準確性要求比較高，一旦發生險情或事故，能夠采取的措施有限。采用礦山法隧道修建水下隧道，其地層宜位于巖石中，巖石穩定和強度高較好，為盡量避免軟弱地層，隧道一般采用深埋方式。礦山法機動靈活，實施組織方便，造價低，但控制地層變形能力稍差，在水下富水軟弱地層中施工困難。軌道交通水下隧道根據具體的地質條件，選擇盾構法或者礦山法進行施工。

但當穿越水域的軌道交通海底隧道或水下隧道經過的地層條件差別較大時，如受地質構造影響，一邊是以硬巖為主的巖石地層，一邊是以第四系或全強風化地層為主的軟弱透水地層，施工方法的選擇就比較困難了。目前解決的方案一般有兩種：一是采用圍堰明挖或沉管法，明挖的方式回避地質條件的問題，但是此種方法對環境影響大，如存在限制條件將無法實施，同時沉管法投資也更多，經濟上不合理；二是采用盾構和礦山兩種不同施工方法，在地層變換分界處的水域設置人工島，在人工島上修建豎井，通過豎井組織盾構接收，分段實施整個隧道。但是人工島影響航道通行，投資費用和施工難度都將顯著增加，水深較深時無法實現。所以在海底或水下軌道交通隧道采用兩種工法時，一般也都是在岸邊設置豎井，實現盾構法和礦山法的連接。