1海底隧道施工工艺工法

QB/ZTYJGYGF-SD-0501-2011 第五工程有限公司 李阳刚

1前言

1.1工艺工法概况

海底隧道施工工法众多，常见的有钻爆法、沉管法、盾构法和TBM法等，本工法是采用钻爆暗挖法修建海底隧道的施工工法，是通过厦门东通道翔安海底隧道工程四年施工实践和不断总结而形成的一套比较完善的施工工法。在国外采用钻爆法修建的海底隧道非常多，如日本长53.85km的青函隧道、关门铁路隧道、关门公路隧道、新关门隧道、瑞典的Forsmark1(2)隧道、英法海峡隧道等。厦门东通道翔安海底隧道是我国大陆第一条海底隧道，该工法的形成对我国海底隧道施工发展有一定的积极作用。

该工法是普通山岭隧道、过江隧道的发展与延伸，海底隧道与普通的山岭隧道相比，常会受探测手段的限制，对地质及其性质等情况掌握不全面，加之头顶无限量海水，在高水压和潮汐的影响下，施工存在很高的风险，施工安全难以受控，施工时容易发生突水涌砂等情况，甚至酿成重大安全事故、工程报废等灾难性的后果，产生不良的社会、经济影响。

该工法对海底隧道施工降低施工风险，确保施工安全有着积极的意义。 1.2工艺原理

海底隧道施工按照“新奥法”原理，遵循“少扰动、早喷锚、勤量测、紧封闭”原则，坚持动态设计、动态施工，重点突出“管超前、严注浆、勤量测”，采用物探（TSP-203预报系统、地质雷达、红外探水）和常规钻探相结合、区域地质重点分析和地质素描相结合、长距离地质预报和短距离地质预报相结合的综合超前地质预报手段，探明掘进工作面前方地质、水位情况，施工中加强地表和洞内的监控量测，据以优化、调整施工方法，将海底隧道施工的风险降低在可控范围内。 2工艺工法特点

2.1在施工过程中进行全面风险管理，建立健全风险预警和应急管理机制，完善电力、排水、通信、门禁、视频监控、报警、逃生救援系统，加强应急演练，强化防范施工风险的能力，使施工安全始终处于受控状态。

2.2将综合超前地质预测预报和系统监控量测纳入工序管理，较为全面的掌握隧道掘进面前方地质情况、支护系统的变形情况，定岗定责，建立信息反馈、沟通、处置机制，以进行风险预警，避免盲目施工，降低施工风险。

2.3将信息化施工理念贯穿施工过程，坚持动态设计、动态施工原则，及时调整施工工艺、方法。

2.4按照新奥法施工原理，尽可能减少对隧道周边围岩的扰动，严格执行新奥法“管超前、严注浆、短进尺、弱爆破、强支护、快封闭、勤量测”施工方针。

2.5采用地表加固和洞内普通小导管、TSS注浆小导管、超前锚杆、大管棚、全半断面超前帷幕注浆加固等措施的组合（同时采用一种或几种）利用，进行超前预加固，改善前方工作面的施工性能，降低施工风险，确保施工安全。

2.6对于水的治理，坚持采用“防、排、堵、截”相结合的综合治水处理原则，“以堵为主、限量排放”。 3适用范围

本施工工法适用于穿越海底、河底和水库、湖泊的公路、铁路、水工、电缆隧道施工。 4主要引用标准

4.1《公路隧道施工技术规范》(JTG F60)、《公路隧道施工技术细则》(JTG/T F60)、《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1)。

4.2设计图纸、合同文件。 5施工方法

以“新奥法”施工基本原理为依据，贯彻信息化施工理念，充分利用综合超前地质预报和监控量测等手段，坚持动态设计、动态施工，加强超前预加固、预支护，综合应用各种成熟施工工艺、方法，严格执行质量标准，认真落实设计意图，运用系统风险管理的理念组织隧道施工。采用CRD法、CD法、双侧壁导坑法、中导洞法、台阶法相结合的方法进行隧道开挖、支护施工，坚持“管超前、严注浆、短进尺、弱爆破、强支护、快封闭、勤量测”；防排水施工，坚持防、排、堵、截相结合，以堵为主、限量排放。 6工艺流程及操作要点 6.1施工工艺流程

施工工艺流程图见图1

图1 海底隧道施工工艺流程图

6.2操作要点

6.2.1综合超前地质预报

隧道工程地质条件具有较强多变性和不可确定性，而海底隧道施工更是一项高风险的建筑工程。因为不可能以地貌来预测海底断层等不良地质现象，海上钻探又十分

困难，要准确探明海底地质情况并预测隧道穿越段的地质情况并非易事。为了保证海底隧道施工的安全性和减少突发灾害事故的发生，必须在海底隧道施工的过程中，对隧道开挖前方的地质条件进行经常性的综合探测，对数据的分析和应用必须达到信息化和动态化。日本青函海底隧洞(53.850Km)成功的经验之一就是以综合手段做了大量的施工地质预报工作，确保了施工安全，确保了工期。

现行的地质预报手段均存在不同的局限性，要清楚的了解掌子面前方的地质情况，实行综合地质超前预报很有必要，尤其是地质情况极其复杂隧道更是如此。

海底隧道施工中采用综合超前地质预测预报技术，采用物探和钻孔相结合，长距离探测和短距离探测相结合、区域地质和细部地质相结合、构造探测和探水相结合、服务隧道和主隧道地质预报相结合的综合超前地质预报措施，将地质预报纳入施工工序管理，坚持有疑必探，将预报的结果互相参考，相互印证，提高地质预报精度，避免盲目施工，以降低施工风险。采用的地质预报方法有地面地质调查法、断层参数预测法、TSP、HSP、深孔钻探法、掘进工作面地质素描法、地质雷达、红外线超前探水、短距离钻探法等。超前地质预报的重点是隧道工作面前方岩体岩性及水文地质情况，工作面前方地质异常体位于隧道详细里程及规模，隧道开挖后周围未被揭露出隐伏地质异常体的分布情况的等。

海底隧道施工地质预报，对隧道顶板厚度的预测显得尤为重要，在施工过程中必须引起高度重视。

1 TSP203超前地质预报法：预测预报隧道工作面前方100～150m的地质特征，计划全隧道采用，TSP203预测预报具有适用范围广、预报距离长、对隧道施工干扰小、探测时间短、提交资料及时等特点。TSP203有效预报距离视可达100～150米，需要预报区段大于有效预报距离时应多次预报，两次预报重复长度不小于10米

2 长距离超前钻探法（50～100m）：主要应用于海底不良地质地段，超前钻孔是采用水平地质钻机完成的，这些钻孔对于进一步探明隧道区域内的地质状况，特别是探测含水构造体或地质异常体，预防隧道突水突泥，对隧道开挖及后期运营都是极其重要的。

3 红外线超前探水法：红外线超前地质预测预报系统是目前较为先进的地下水预测预报方法之一。红外探水的有效探测距离约为30m。每两次横洞探测应重复3m，正洞重复5m。

4 地质雷达（GPR）探测法：本工程采用SIR-10B型地质雷达探测。可以预报隧

道施工开挖面前方30m的地层的变化。其目的一是印证和补充TSP203长距离预报所得到的地质信息；二是结合掌子面地质素描，根据探测的地质剖面图，推断掌子面进深10～30m围岩具体状况，绘制出地质解释图，提出围岩具体信息预报和施工预案。

5 地质素描法：在隧道掘进施工时，每个工作面在爆破碴清运完毕后由1名有经验的地质工程师，利用罗盘仪、地质锤、放大镜、皮尺等简单工具对下一循环工作面进行地质素描。根据地质素描图的内容，绘制地质素描图，并做出开挖面前方较短距离内的岩体稳定性分析。必要时还可用数码摄相机摄像，根据岩体变化来推断前方地质变化趋势。

6 短距离超前探孔法（5～8m）

在地质不良地带，隧道开挖时，每循环还需要进行短距离超前地质钻探，此时一般可利用人工手持风钻或台车液压钻机对工作面进行补充加密钻探，钻孔深度5～8m，探孔数量不少于6个，探孔分别位于拱顶、两拱腰、两边墙、拱底。探孔探测若无异常情况出现，可进行钻爆开挖。在短距超前探孔预测预报过程中，若工作面局部出水量较大，应增加探水孔数量，以便更加准确地进行预测预报。

收集各种比例尺的地质图、构造体系图及其说明书等区域地质资料地表和洞内地质调查，获取第一手的地质资料收集详细勘查的地质资料综合预报理论的研究应用和主要不良地质分析与宏观预报宏观预报隧道的最主要不良地质类型、特征及其走向。宏观预报隧道可能发生的重大地质灾害类型、特征，大致部位。提出超前地质预报的方案、仪器选型及相互搭配，可能遇到的问题及解决方法。连续、长期采用的地质素描预测等方法的应用以TSP、地质雷达探测、红外探水为主的各种超前地质预报仪器的应用适度的长距离超前钻探手段的应用施工地质灾害发生可能性的判断 图2 综合超前地质预报流程图 TSP20地质雷红外探超前水平钻地质补钻图3 综合超前地质预报剪影

6.2.2超前预加固

根据超前地质预报结果，认真分析工作面前方岩体岩性及水文地质情况，地质异常体位于隧道详细里程及规模情况，实施动态设计，及时制订各类施工技术预案，制定相应的超前预加固方案，海底隧道常用的预加固方案大致可以分为两种情况：一种是在隧道地表进行的加固方案，如高压旋喷桩、地下连续墙等。地表加固方案一般只适用于陆域段和浅滩筑岛段。因为陆域段和浅滩筑岛段可以为地表加固提供施工条件，也不担心海水通过加固体缺陷发生倒灌，且地表加固可以提前实施，加快施工进度，缩短施工工期，海域段原则上不提倡地表加固；另一种就是在隧道洞内进行工作

面前方的围岩加固，提前对不良地质体进行处理。常采用的加固方法有普通小导管、TSS注浆小导管、超前锚杆、大管棚、全(半)断面超前帷幕注浆等，对于上述加固方法，一般采用一种或几种加固方案相结合的系统加固方案进行超前预加固。根据综合超前地质预报成果，根据不同的围岩情况，采取有针对性的加固措施。对于普通地质地段采用普通小导管、锚杆、TSS小导管注浆加固，而对于长度较长的不良地质体应该采用大管棚、全(半)断面帷幕注浆进行超前预加固，以确保施工安全。原则上能不用大管棚、全(半)断面帷幕注浆的就尽可能的不采用，因为隧道施工工作面狭小，且大管棚、全(半)断面帷幕注浆施工周期较长而不提倡使用。采用普通小导管和超前锚杆、TSS小导管进行注浆加固，导管长度控制在3～4m范围内，搭接长度不得低于1.5m，以确保施工安全。超前预加固必须注意超前预加固的效果检测，特别是注浆完成后的出水量控制是海底隧道超前预加固的重要指标，在施工过程中应引起高度重视，预加固效果检测常用且有效的办法就是进行探孔观测。

陆域浅埋段在洞口采用40m超前大管棚配合普通小导管进行超前预加固，洞身地段采用普通小导管和TSS注浆小导管进行超前加固，在地表采用高压旋喷桩进行预加固。

浅滩砂层段在地表采用地下连续墙进行封闭海水与砂层的联系，并采用深井降水，在洞内采用TSS小导管进行超前注浆加固。

海域风化槽地段采用大管棚配合全断面或半断面帷幕注浆进行超前预加固。 6.2.3开挖

严格按照新奥法施工原则，尽可能减少对隧道周边围岩的扰动，坚持先治水后开挖的原则，严格执行新奥法“管超前、严注浆、短进尺、弱爆破、强支护、快封闭、勤量测”施工原则。

根据超前地质预报结果制定相应的开挖方案，海底隧道常用的开挖方法有CRD法、双侧壁导坑法、台阶法和中导洞法。全断面开挖爆破振动大、对围岩的扰动大，且因开挖断面大而不利于抢险救援，一旦发生事故易造成灾难性后果等原因，海底隧道开挖施工原则上不提倡采用。

CRD法、双侧壁导坑法施工适用于V级围岩地段，CRD法施工对围岩的收敛控制更为有利，而双侧壁导坑法对控制围岩下沉则更胜一筹。CRD法和双侧壁导坑法均可以预留核心土的办法来确保施工工作面的稳定和安全。但CRD法与双侧壁导坑法又存在着施工工序繁多，工序衔接难度大，岀碴和进料比较困难，施工组织难度大，施工

进度缓慢等缺点。

台阶法则适用于IV、III级围岩，台阶法根据隧道施工断面的大小，可以分为上下台阶和三台阶法等，台阶法施工时各台阶长度不宜留得过长，一般控制在10m以内，有利于支护结构的及时封闭，有利于结构的稳定。若有必要，可采用三台阶七步法施工，进行平行推进。台阶的预留高度要以方便出碴、施工支护结构为原则。

中导洞法则适用于II、I级围岩，中导洞法与全断面法相比，不仅存在施工断面小，炸药用量小，爆破振动小，利于光面爆破控制等优点，而且具有在出现突水情况下便于处置等优点。建议海底隧道开挖采用中导洞施工代替全断面进行施工。中导洞施工中先行导洞面积控制在40～50m，导洞施工超前扩挖控制在10m内，以方便岀碴和施工风水管线的布置。

各种施工方法，施工原则就是把大断面划分成若干个小断面，最大限度的利用围岩的自稳能力，有利于围岩的稳定。在施工过程中经常会遇到各种施工方法的相互转换，在转换中应该遵循差围岩向好围岩延伸的原则，延伸长度一般不小于10m，然后再进行施工方法的转换。

陆域浅埋段、浅滩砂层段主要采用的开挖方法有CRD法和双侧壁导坑法进行开挖。海域风化槽地段采用三台阶法进行开挖。海域其他地段主要采用上下台阶法和中导洞法进行施工。

6.2.4初期支护

根据综合超前地质预报结果，针对不同的围岩和地质情况，采用不同的支护类型和参数，常见的初期支护有以下几种情况：

①喷射素混凝土，适用于I、II级围岩。

②钢筋网+喷射混凝土，适用于整体性不太好II级围岩和较好的III级围岩。 ③锚杆+钢筋网+喷射混凝土，适用于综合判断较差III级围岩和较好的IV级围岩。

④工字钢拱架或格栅拱架+锚杆+钢筋网+喷射混凝土。适用于IV、V级围岩。 针对不同的地质情况，喷射混凝土强度等级一般在C20、C25、C30之间，有些地方施工纤维混凝土；钢筋网一般采用Ф6、Ф8mm单层或双层钢筋网；锚杆一般采用螺纹钢锚杆、中空注浆锚杆、自进式锚杆等，根据不同的围岩情况选择锚杆间距和大小。对于工字钢拱架和格栅拱架，工字钢拱架应用范围较广，但是工字钢拱架存在着与喷射混凝土连接整体性不好和工字钢拱架背后不易喷射密实的问题。格栅拱架和

2

喷射混凝土连接好且容易喷射密实，后期的整体受力情况，格栅拱架高于工字钢拱架。格栅拱架刚度不及工字钢拱架，不建议在CRD法、双侧壁导坑法临时支护部分上使用格栅拱架，且后期拆除难度比工字钢拱架大，不利于回收。

对于喷射混凝土施工，隧道开挖后应及时初喷，以减小围岩的松动圈，有利于控制下沉和施工安全，初喷厚度不小于6cm，遇到渗水量较大的部位可以在初喷前先挂设柔性金属扩张网，然后进行初喷，并在基面预埋导流管。

初喷完毕后立即进行工字钢拱架(钢格栅)的安装，安装时要严格控制垂直度和法线，要确保各部工字钢拱架封闭成环后在同一个铅垂面上，确保整体受力。为防止支护结构的沉降和收敛变形，可在钢拱架落地脚板处安设方木或槽钢做扩大基础（大拱脚），并在每个落地脚板位置打设2根锁脚（小导管、锚杆)，锁脚是控制下沉的有利措施，锁脚必须和钢拱架焊接牢固。

钢拱架安装完毕后挂设钢筋网，进行喷射混凝土施工。 6.2.5监控量测

隧道监控量测是隧道信息化施工的重要依据之一，是风险预警的一项显性指标，通过对监控量测数据分析，可以反映出隧道支护结构的可靠程度，是隧道施工的第三只眼，对于海底隧道这种高风险隧道，监控量测显得尤为重要，必须将监控纳入正常的施工工序进行管理，成立专门的量测小组负责隧道日常的监控量测工作，并对日常采集的数据及时整理分析，及时反馈，根据监控量测数据及时修正施工工艺、参数，指导现场施工，为动态设计提供可靠的依据。建立监控量测风险预警机制，预测沉降收敛变形可能引起的后果，并制定针对性的措施，以确保施工安全。

对于海底隧道，应采取地表沉降观测（陆域、浅滩段）和洞内位移观测相结合的监控量测手段进行联合监测，通过地表沉降观测和洞内位移观测，找出其中的相关性，用以指导海域段施工，即在海域段隧道施工过程中洞内位移值达到多大可能对海床产生影响，为确定海域段隧道的最大变形量提供理论依据。

地表沉降观测洞内监控量测 图4 监控量测剪影

6.2.6防排水

水是隧道施工“万恶之源”，对于海底隧道水的治理问题显得尤为突出，海底隧道采用防、排、堵、截相结合的综合治水处理措施，采用“以堵为主、限量排放”的治水原则进行处理。海底隧道防排水施工主要有以下几种情况：

1对渗涌水量较大的围岩地段，通过超前预注浆进行堵水，如地下连续墙、全（半）断面帷幕注浆堵水、超前TSS小导管注浆堵水等。

2初期支护喷射混凝土采用抗渗等级S8防水混凝土进行堵水。

3在初期支护施工完毕后，进行补偿注浆施工，即在初期支护和围岩之间进行注浆堵水，要求注浆完毕后初期支护无明显滴水。

4采用防水板进行防水，防水板一般采用PVC、EVA防水板。防水板防水引入了分区防水理念，以每一组二次衬砌作为一个防水分区，确保因防水板局部破损不会导致整个二次衬砌出现背后积水。

5 二次衬砌采用高性能、耐腐蚀混凝土，抗渗等级为S12。

6 施工缝、沉降缝采用止水条、止水带、水泥基结晶、P201胶等堵水。 7 对于初期支护与防水板之间的少量积水，通过纵横向排水管排导入排水边沟。 6.2.7二次衬砌

海底隧道二次衬砌施工同山岭隧道施工基本相同，采用大型模板台车和输送泵进行施工，其不同之处在与二次衬砌混凝土本身的抗渗、耐腐蚀性能。海底隧道施工，由于隧道大部分处于水域之下，且周边环境地下水水质基本与海水相同，为了防止钢筋和混凝土的腐蚀，对二次衬砌混凝土采用了高性能耐腐蚀混凝土，抗渗等级S12，具体配合比见下表：

表1 高性能耐腐蚀混凝土配合比参考表

明洞衬砌C30配合比 仰拱衬砌C45配合比 二次衬砌C45配合比 原材料情况 水泥 257kg 245kg 水 砂 碎石 粉煤灰 矿渣粉 减水剂 140kg 150kg 3.74kg 3.29kg 3.91 kg X414 速凝剂 — — — 无碱 坍落度 210 150 210 / 164kg 696kg 1043kg 70kg 151kg 668kg 1088kg 75kg 713 kg 中粗 254 kg 155 kg P．Ⅱ.42.5 饮用水 1020 kg 78 kg 156 kg 5～25mm Ⅰ级 S95磨细

二次衬砌施工过程中应严格控制混凝土原材料的施工质量，原材料是混凝土施工质量好坏的前提。严格执行配合比，拌合采用强制式搅拌机，电子计量系统，要求各种计量器具应保持准确。加强混凝土运输过程的管理，防止混凝土提前凝结。混凝土入模前对混凝土提取试件，并进行坍落度试验和温度检查，塌落度为200±20mm，混凝土入模温度控制在环境温度＋2℃以下。

由于温度和应力的峰值均出现在早龄期(3天以前),此时，混凝土的抗拉强度小且不稳定，是产生裂缝的危险期，稍有疏忽大意即可导致裂缝的发生。所以，应特别重视早龄期的温度控制，早期温度控制对混凝土耐久性将产生较大的影响。

钢筋混凝土施工过程中混凝土保护层的控制是混凝土耐腐蚀的重要影响因素，在施工过程中应引起高度重视，必须严格施工工艺标准和施工过程质量控制，认真落实每个具体的措施，才能使混凝土施工质量缺陷降到最低。

图5 混凝土施工温度控制

7劳动力组织

对于海底隧道选用不同的设备，不同的施工工艺，其劳动力安排相差较大，在此只对常规情况下的劳动力安排做个参考建议。

表2 劳动力组织（单工作面）

序号 1 工作项目 超前预报 作业内容 地质工程师 地质预报员 钻机司机 2 钻孔注浆 注浆机司机 孔口管加工安装 人数 1 1 3 3 2 搅拌机上料、开机 开挖工 自卸车司机 3 开挖 挖机、装载机司机 爆破工 空压机司机 钢架、锚杆、钢筋下料 制作钢架 4 初期支护 洞内安装 混凝土喷射手 运料、搅拌机上料、开机 模板台车走行、就位 5 二次衬砌 搅拌站 混凝土浇筑 混凝土灌车、泵车司机 6 量测及测量 技术员 测量工 队长 技术负责人 7 管理及其他 专职安全员 试验员 电工 修理工 合计 6 25 12 6 3 4 2 4 6 2 8 4 6 6 8 1 2 1 1 3 2 3 3 128 8主要机具设备 对于海底隧道选用不同的设备，不同的施工工艺，其主要机具设备安排相差较大，在此只对常规情况下的机具设备安排做参考建议。

表3 主要机具设备

序号 作业 名称 规格型号 单位 数量 备注 红外探水仪 地质雷达 1 超前地质预报 TSP预报系统 深孔钻机 风钻 2 施工通风 照明 轴流式通风机 射流风机 低压变压器 深孔钻机 深孔钻机 3 钻孔注浆 注浆泵 注浆泵 高压空压机 高压空压机 叶片式搅拌机 多功能平台架 风钻 4 开 挖 自卸车 挖掘机 装载机 电动空压机 钢筋切断机 钢筋弯曲机 电焊机 5 初期支护 钢筋冷弯机 台式钻床 混凝土喷射机 混凝土搅拌机 整体钢模台车 混凝土泵 6 二次衬砌 混凝土罐车 捣固机 搅拌站 全站仪 7 量测及测量仪器 精密水准仪 水准仪 收敛计 锚杆拉拔仪 SIR-3000 TSP-203 ZDY1900S YT-28 110kw 37kw 36v,20Kw CasagrandeC6 KLEMM806 GZB-YS 2510-VA-00 LGCY-18/17 HXP900 YT-28 15T PC220 WA380 20m3/min GQ40-F GW40-1 BX-300 24025 TK-500 JS500 9m/台 HBT-60A EQ140 ZN35,ZN50 50m/min ,JS750 TPS1200 DP3000 NL24A JSS30A BL-150B 3台 套 套 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 台 套 套 台 台 台 台 台 台 台 台 1 1 1 1 10 4 6 2 1 1 1 1 1 1 1 1 40 6 2 2 5 1 1 4 1 2 4 2 2 2 6 10 2 2 1 2 1 1 钻孔 出碴 装碴 装碴 探水 短距离物探 长距离物探 中长距离钻探、取芯 超长炮孔 通风 通风 掌子面照明 钻孔 钻孔 注浆 注浆 高压供风 高压供风 制浆 开挖平台 中低风压供风 钢筋(型钢)加工 初期支护 二次衬砌混凝土施工 方向控制 下沉值测量 标高控制 收敛值 锚杆拉拔 9质量控制 9.1易出现的质量问题

9.1.1 地质预报情况探测不清楚，对存在疑问的地质情况报侥幸心理，盲目施工。 9.1.2监控量测结果不能指导现场施工。

9.1.3未对于超前支护效果的检查评估，盲目施工。 9.1.4开挖过程对周边围岩破坏较大。

9.1.5初期支护施工不及时性，未能使支护结尽快构封闭成环。

9.1.6防排水施工初期支护背后注浆堵水不重视，导致层层设防、层层漏的结果。 9.1.7二次衬砌混凝土施工温度控制不严，导致混凝土出现温度裂缝，影响混凝土的防腐性和耐久性。 9.2保证措施

9.2.1 对于海底隧道，地质探测受到很多客观原因的限制，加之各个地质预报手段均存在一定的缺陷，所以海底隧道地质预报必须采用综合超前地质预报手段，且综合超前地质预报必须坚持有疑必探的原则，对地质情况有疑问不得盲目进行施工。对隧道顶板厚度的探测也显得尤为重要，应引起高度重视。

9.2.2监控量测必须建立风险预警机制，纳入正常工序管理，做到及时量测、及时反馈、及时修正，指导施工。

9.2.3海底隧道施工必须设定严格的标准和程序对超前支护效果进行检查评估，达标后方可进行开挖作业。

9.2.4海底隧道开挖的方法较多，但各种开挖方法均必须确保对周边围岩最大程度的保护，并且将该理念贯穿开挖施工全过程。

9.2.5初期支护施工应注意及时性，尽快使支护结构封闭成环，严格控制施工部距，控制仰拱及二次衬砌施做时间。

9.2.6防排水施工应做到最大范围的堵水，对施工过程中的堵水应引起高度重视，对每个防水层设定一定的检验标准并严格控制，以降低施工风险，减少后期运营排水费用。

9.2.7二次衬砌混凝土施工应做到内实外美，对高性能耐腐蚀防水混凝土施工温度控制是比较关键的，施工温度的偏差对混凝土性能的影响相对较大，应引起重视。 10安全措施

10.1主要安全风险分析

海底隧道施工主要安全风险为坍塌、突水、涌泥、涌沙、台风、暴雨等，在施工过程中应建立健全风险预警机制，建立应急救援与演练机制，增强系统风险防范。

10.2保证措施

10.2.1始终贯彻“安全高于一切、质量重于生命、责任重于泰山、防患胜于补救”的原则进行安全管理, 坚持安全交底制度和安全学习制度，提高全员安全意识。

10.2.2针对施工过程中可能出现的坍塌、突水、涌泥、涌沙等灾难性事故，在施工前编制应急救援预案，成立应急救援组织机构，明确相关负责人的工作职责。应急救援组织机构设置包括：救援抢险组、技术支持组、通讯联络组、医疗救护组、后勤保障组、安全保卫组、事故调查组、善后处理组，并设组长和副组长。应急救援小组在本单位应急领导小组的直接领导下实施应急救援工作。应急救援组织机构对外联系业主、兄弟单位、政府相关部门、医院、消防等，内部联系企业上级单位和操作班组。

10.2.3施工现场配备足够的应急救援物资，定期开展应急救援演练，并针对演练中出现不不足及时进行修订完善。

10.2.4完善通信系统、门禁系统、监控系统、报警系统、救援逃生系统。 10.2.5按照工种,建立、完善各项作业标准和操作规程，据以指导施工作业。 10.2.6坚持执行持证上岗制度。 11环保措施

11.1建立健全环保保证体系，成立专门的环境保护组织机构，由项目经理担任组长，全面负责环保工作的检查、指导及环保措施的制定落实。施工期间加强环境管理，合理安排施工工序，做到文明施工。

11.2陆域施工,临时施工场地选择与布置，尽量使用永久征地，少占绿地面积，保护好周围环境，减少植被生态破坏。施工结束后，及时恢复绿化或整理复耕。

11.3海域施工,隧道内施工废水经抽排至沉淀池过滤处理达标后排放，防止高浊度污水漫流或直接流入海中；施工混凝土拌和，采取防雨水冲刷措施，以防雨季施工或台风暴雨时大量混凝土、水泥浆入海而污染海域。沉淀池分级设计，布置在岸边低洼地，单个容量估计1000m3。

11.4采用集中拌合混凝土，严格控制现场搅拌混凝土，减少空气、噪音污染。 11.5施工现场及道路采取洒水防尘、夯实或硬化等办法控制扬尘；土石方、建材运输时，采取设置挡板、加盖篱席、降低装载高度等，避免撒落及因风扬尘；料场尽量远距居民区设置（≥150m）。

11.6施工噪声敏感区段,夜间时段（22：00～06：00）和午间（12：00～14：00），

限制高噪声机械设备使用, 车辆经过居民区限速缓行。高考期间按照市政府和环保局要求，做好施工噪声控制。

11.7相对固定的施工机械，如空压机、发电机等，利用有隔音板的房屋，并尽可能远离声敏感目标布置。

11.8施工建筑垃圾,尽量作为填充材料进行回收利用，不得随意堆存或丢弃，不能回收一般废物送垃圾场统一处置。

11.9施工生活垃圾应及时分类收集，回收利用或送垃圾场处理。

11.10施工营地均配备临时生活污水处理设施，对生活污水进行处理后再排放，避免直接进入周围池塘或海域。

11.11隧道弃渣弃于设计指定的地点，弃碴应避免堵塞河道、改变水流方向和抬高水位而淹没或冲毁农田、房屋。用地四周应根据地势和周围环境情况,做好围挡。

11.12针对工程会出现的水土流失情况，制定相应水土保持措施，积极落实。已完弃碴场坡面应及时植草种树绿化，增加植被覆盖率，减少土壤被雨水冲刷。 12应用实例 12.1工程简介

由中铁一局集团第五工程有限公司参建的厦门东通道翔安隧道位于厦门岛东北端的湖里区五通码头与翔安区西滨下店村之间，隧道全长6.051km，线路纵剖面呈V形，穿越陆域、浅滩带及海域三种地貌，经过基岩全～强风化带、海底F2强风化基岩深槽和F3风化囊三种地质条件，跨越海域总长4.459km，隧道轴线上海水最深27m，分段最大涌水量达6.2m3/d/m，是我国第一座大断面的海底隧道。

该隧道按照高等级公路设计标准，设计为双向三车道隧道，并在两隧道中间修建一服务隧道，使用年限按百年设计，二次衬砌采用C45高性能防腐混凝土，抗渗等级S12，初期支护采用具有抗海水侵蚀的喷射混凝土，抗渗等级S8，锚杆进行防腐处理。隧道暗挖最大断面尺寸17.04m×12.56m（宽×高），建筑限界净宽×净高为13.5×5.0m。隧道施工采用钻爆暗挖法，涉及采用CRD法、双侧壁导坑法、上下台阶法等多种不同工法修建。

中铁一局集团第五工程有限公司承建的岸端隧道工程长度2910m（其中陆域地段长0.390Km，海域地段长2.520Km），其中V级软岩达1435m占主隧道的49.3%，且主隧道不能利用服务隧道施工，因此工期非常紧张。 12.2施工情况

本工程2005年8月开工，2005年11月进洞，2010年4月建成通车，共历时56个月。

隧道陆域浅埋段、浅滩砂层段采用CRD法施工，海域弱风化地段采用上下台阶法施工，海域硬岩段采用中导洞法施工。海域段施工中，为保证安全渡过，采取了洞内真空降水、高压旋喷桩、地表连续墙及井点降水、洞内TSS管注浆等施工技术；风化槽施工采取了综合地质预报手段和超前注浆加固措施；竖井施工，由于地质情况复杂，采取了钢板桩、钻孔桩等围护措施。 12.3工程结果评价

通过本工程施工，取得了一系列成果，其先进性主要表现在以下几个方面： （1）陆域浅埋段CRD法施工月开挖记录达到75m，处于国内领先，连续采用CRD法开挖长达897m。

（2）通过对海底隧道浅滩富水砂层段施工工法研究，经过方案比选，确定了地表地下连续墙+深井降水方法；经过对超前预支护方案、技术的研究，确定采用TSS小导管固结砂层、注浆堵水，在超前支护的保护下采用CRD方法进行开挖；经过对初期支护方案、技术的研究，从而提高围岩的自承能力，充分发挥对围岩的加固作用，组成围岩—支护体系；经过对周边位移、拱顶下沉量测成果进行分析，确定最佳预留变形量及最佳的二次衬砌施作时间；经过防水技术的研究，采取各种措施使海底隧道二衬前初支面做到不渗不漏，贯彻设计“以堵为主，限量排放”的防水排水理念；通过研究海底隧道如何顺利通过浅滩富水砂层段的施工方案、方法、施工机具和人员组织，形成了《浅滩富水砂层大跨度海底隧道施工工法》，对同类隧道的施工将有很重要的指导意义。

（3）通过对海底隧道穿越风化槽施工技术研究，采用多种方法综合探测前方地质情况，提高了地质预报的准确性，并根据地质预报结果制定相应的施工方案和措施，提前作好施工准备，实施信息化指导施工，避免隧道施工中易产生的坍塌和涌水、突水现象的发生；通过对隧道围岩地质情况分析，对加固堵水注浆方法和注浆方式进行比较，最后选择“上半断面周边帷幕注浆+超前长管棚+超前注浆小导管”最佳组合方式进行超前注浆和超前支护，为国家节约建设投资1069.46万元，缩短工期97天。

通过对隧道围岩地质情况分析，根据围岩“上软下硬”的实际情况，改变原设计CRD开挖方法，采用三台阶法施工，遵循“短进尺、强支护、快封闭、勤量测”方针

具体实施方案，达到安全、快速穿越风化槽。为国家节约建设投资661.69万元，为项目部节约成本355.99万元，缩短工期约123天。

（4）竖井及竖井辅助正洞快速施工技术研究主要通过完善钢板桩、高压旋喷桩的施工工艺，提高加固竖井周围地层的效果，保证竖井的顺利开挖；竖井发生涌砂后，通过对竖井围护结构的研究，最后采用钻孔咬合桩进行围护，顺利穿越砂层，针对竖井施工的特殊性，编写了《浅滩沙层大直径竖井施工工法》，对同类竖井的施工将有很重要的指导意义。竖井进入正洞后，根据竖井的提升能力，对正洞各施工工序进行分析，充分让各工序间进行平行作业，尽可能缩短关键工序的作业循环时间，制定出合理的施工网络图，竖井辅助正洞开挖600多米，确保了施工工期。

（5）海底隧道施工信息化管理技术研究主要通过综合地质预报和监控量测获得的信息来判断隧道围岩的好坏及支护结构的安全性；具体过程主要通过研究选择简单、高效的信息采集手段；对已经采集到的信息进行安全性判断，确定判断方法和原则；根据分析的结果进行变更，采用有效合理的施工方案和措施，实施信息化指导施工，信息化施工贯穿整个海底隧道修建过程，对于海底隧道科学施工具有指导性意义。 12.4建设效果及施工图片

图6 厦门海底隧道施工剪影