1、棗莊至魚臺高速公路微山湖過湖工程隧道方案匯報山東省交通運輸廳2013年8月本次匯報高速公路項目位置示意圖棗莊至魚臺公路二、方案比選及論證一、工程概況三、隧道方案設計四、隧道方案的風險及應對措施匯報內容 區域路網布局區域路網布局濟寧市濟寧市棗莊市棗莊市金鄉縣金鄉縣魚臺縣魚臺縣微山縣微山縣滕州市滕州市沛縣沛縣單縣單縣菏澤市菏澤市臨沂市臨沂市豐縣豐縣微微山山湖湖工程概況棗莊至魚臺路段是日照（嵐山）-菏澤公路的重要組成部分，是山東省高速公路網“五縱四橫一環八連”中南環的重要組成部分，該項目的實施將對促進全省高速公路網的形成，推進全省交通現代化建設起到積極作用。2 2、制約因素湖區概況環保要求高南四湖：

2、由微山、邵陽、獨山、南陽四個彼南四湖：由微山、邵陽、獨山、南陽四個彼此相連的湖泊組成，南北此相連的湖泊組成，南北長長123公里公里，東西，東西寬寬6.827.6公里公里，平均水深平均水深1.8m左右，可左右，可控蓄水量為控蓄水量為17.3億立方米億立方米。是省級保護區，。是省級保護區，南水北調主通道。南水北調主通道。京京杭大運河縱貫南北，是杭大運河縱貫南北，是我國北方最大的我國北方最大的淡水湖淡水湖；是國家級風景名勝是國家級風景名勝區，國家級生態示范區，國家級濕地公園，區，國家級生態示范區，國家級濕地公園，國家重點紅色國家重點紅色旅游區，環境脆弱。旅游區，環境脆弱。工程概況核心區核心區緩沖區試

3、驗區隧址區京杭運河航道京杭運河航道2 2、制約因素湖區概況資源豐富、采空區多煤炭資源分布廣泛，礦權復雜，開采久遠，采空區眾多，塌陷區多見。工程概況2 2、制約因素- -魯蘇省界湖區概況土地權屬復雜山山 東東 省省江江 蘇蘇 省省工程概況2 2、制約因素湖區概況二級壩二級壩位于南四湖中部，橫跨湖腰，將南四二級壩位于南四湖中部，橫跨湖腰，將南四湖分為上下兩級湖，全長湖分為上下兩級湖，全長7360m7360m。包括：攔湖。包括：攔湖土壩、第一、二、三、四節制閘，船閘，溢土壩、第一、二、三、四節制閘，船閘，溢洪道等。為保證大壩穩定，此處洪道等。為保證大壩穩定，此處預留了保護預留了保護煤柱（壩周煤柱（壩

4、周500m范圍內）。范圍內）。工程概況緩沖區棗莊至魚臺公路二級壩核心區核心區京杭運河航道京杭運河航道二級壩隧道線位500二、方案比選及論證一、工程概況三、隧道方案設計四、隧道方案的風險及應對措施匯報內容方案研究過程方案比選及論證5月8日，省政府專題會議，確定抓緊研究論證本項目；6月14日，省廳與高速集團召開專題會，研究項目方案；6月19日，省廳與高速集團召開座談會，聽取各部門對跨湖方案的意見建議；6月25日，省廳與高速集團召開方案技術咨詢會。同時，高速集團進行煤炭壓覆和開采情況調查評估、省交通規劃設計院進行現場地址勘探、濟寧市政府赴江蘇協商對接；7月15日，張超超副省長召開專題會，討論研究方案

5、。會后，省廳與高速集團共同組織設計單位，進一步優化、細化方案。路線方案 全長（公里）所經省域情況跨湖段結構物長度（公里）所經煤礦個數壓覆煤炭規模（噸）經自然保護區情況65.5江蘇境內6.5公里10.07個(山東5個、江蘇2個) 約5050萬噸 (山東3959萬噸、江蘇1091萬噸)經緩沖區歡城鎮歡城鎮化工園區化工園區方案比選及論證路線方案全長（公里）所經省域情況跨湖段結構物長度（公里）所經煤礦個數壓覆煤炭規模（噸）經自然保護區情況67.6江蘇境內12.3公里7.88個(山東5個、江蘇3個) 約11485萬噸 (山東5126萬噸、蘇6359萬噸)經實驗區歡城鎮歡城鎮化工園區化工園區方案比選及論證

6、方案確定方案比選及論證8月12日，孫偉副省長、張超超副省長赴棗莊、濟寧就本項目召開現場會，與會人員就兩個方案進行了深入討論，形成了一致意見：原則同意路線方案二，要求邀請隧道知名專家再論證隧道方案。二、方案比選及論證一、工程概況三、隧道方案設計四、隧道方案的風險及應對措施匯報內容建設條件采空區情況隧道方案設計根據濟寧市煤炭局提供的根據濟寧市煤炭局提供的關于棗莊至魚臺高速公路跨微山湖段省界及資源壓覆情況的說明關于棗莊至魚臺高速公路跨微山湖段省界及資源壓覆情況的說明，“跨微山湖大橋進入該礦井（姚橋煤礦）后，壓覆該礦東部井田為東六（新東四）采區，目前該跨微山湖大橋進入該礦井（姚橋煤礦）后，壓覆該礦東部

7、井田為東六（新東四）采區，目前該采取正在開采采取正在開采7 7層煤，同時配采層煤，同時配采8 8層煤，為湖下開采，預計層煤，為湖下開采，預計20282028年回采完畢，該部分現有采空區采年回采完畢，該部分現有采空區采高平均高平均5.4m5.4m，開采年限自，開采年限自20032003年年9 9月至今。月至今。”，7 7，8 8層煤埋深層煤埋深165985 m m 。姚橋煤礦崔莊煤礦 水深水深擬微山湖全湖平均水深擬微山湖全湖平均水深1.8m左右，上級湖水位較下級湖水位深，主航道局部區域深度最左右，上級湖水位較下級湖水位深，主航道局部區域深度最深約達深約達8m。微山湖常年蓄水，并有多條東西向河流匯

8、入，受季節性降雨影響，枯水期與豐水。微山湖常年蓄水，并有多條東西向河流匯入，受季節性降雨影響，枯水期與豐水期水位相差約期水位相差約1.5m左右。左右。建設條件地質概況隧道方案設計 區域地層區域地層本場區勘察深度（本場區勘察深度（65m65m）范圍內，）范圍內，地基土自上而下分為如下地基土自上而下分為如下15層：層：1 1層素填土、層素填土、2 2層粘土、層粘土、3 3層粘土、層粘土、4 4層粉質粘土、層粉質粘土、5 5層細沙、層細沙、6 6層粘土層粘土、7 7層中砂、層中砂、8 8層粘土、層粘土、9 9層粗砂、層粗砂、9-19-1層粘土、層粘土、1010層粘土、層粘土、10-110-1層粗層粗

9、砂、砂、1111層粘土、層粘土、11-111-1層粗砂、層粗砂、1212層粉質粘土，其中隧道穿越層粉質粘土，其中隧道穿越8 81111層。層。建設條件平、縱面指標隧道方案設計 平面指標平面指標隧道總長隧道總長7952m7952m，其中跨湖段，其中跨湖段6538m6538m，隧道兩端圓曲線半徑，隧道兩端圓曲線半徑2500m2500m、7000m7000m，中間為直線段。，中間為直線段。 縱段面縱段面指標指標為便于積水的排出，隧道縱坡設計為為便于積水的排出，隧道縱坡設計為W W形，進出口端最大坡度形，進出口端最大坡度2.5%2.5%，湖心區最小坡度，湖心區最小坡度0.301%0.301%。 施工方

10、法選擇施工方法選擇常見的水下隧道施工方法有鉆爆法、明挖暗埋法、盾構法、沉管法等，其各自的適應條件常見的水下隧道施工方法有鉆爆法、明挖暗埋法、盾構法、沉管法等，其各自的適應條件如下表所示。如下表所示。隧道施工方法及結構選型隧道方案設計施工方法適應條件及優缺點國內案例代表工程地質概況盾構法巖質、土質及混合類圍巖均可上海長江隧道淤泥質軟土、粉土、砂等明挖暗埋法適應于水深較淺、無通航要求的水域，施工期水域環境影響大臨沂沂河隧道淤積土、粉土、砂等沉管法河床穩定和水流并不過急的水道，施工期水域環境影響大港珠澳大橋海底隧道軟、硬巖混合鉆爆法圍巖較好的水下隧道青島海底隧道花崗巖鑒于盾構法施工技術條件較為成熟，

11、且湖區環境要求高，地質條件為較均一的粘土及粉質鑒于盾構法施工技術條件較為成熟，且湖區環境要求高，地質條件為較均一的粘土及粉質粘土層，故推薦采用盾構法（泥水加壓式盾構機）施工。粘土層，故推薦采用盾構法（泥水加壓式盾構機）施工。隧道斷面形式1 圓管隧道隧道斷面形式2 箱形斷面隧道斷面形式3 U型槽斷面隧道施工方法及結構選型隧道方案設計 結構形式結構形式根據埋深及施工方法的不同，分別選用盾構法施工的圓管隧道（如圖根據埋深及施工方法的不同，分別選用盾構法施工的圓管隧道（如圖1 1所示）、明挖暗埋所示）、明挖暗埋法施工的箱形斷面（如圖法施工的箱形斷面（如圖2 2所示）、敞開式斷面（如圖所示）、敞開式斷面

12、（如圖3 3所示）所示） 。方案一：雙向六車道，設計速度80km/h 建筑限界 凈寬：0.75+33.75+0.75=12.75m 凈高：5.0m盾構隧道橫斷面 選用國內既有盾構機，外徑15.0m，內徑13.7m； 隧道上層頂部為專用排煙通道，中部為三車道高速公路層，下部為電纜通道和安全疏散通道。泥水平衡盾構機隧道凈空橫斷面圖隧道方案設計隧道建筑限界盾構隧道橫斷面圖方案二：雙向四車道建筑限界凈寬：0.75+23.75+0.75=9.0m凈高：5.0m盾構隧道橫斷面 選用國內既有盾構機，外徑11.5m，內徑10.2m； 隧道上層頂部為專用排煙通道，中部為兩車道高速公路層，下部為電纜通道和安全疏散

13、通道。隧道方案設計隧道凈空從盾構施工安全角度考慮，隧道覆土厚度取1.01.5D（D為開挖外徑），但隧道縱斷面布置一般多根據隧道的使用目的和工作井的可施做深度等情況來決定，所以覆土厚度局部會出現小于1.0D的情況。雙向六車道：圓管盾構隧道頂部覆土厚度取732m，明挖暗埋段1.510m。雙向四車道：圓管盾構隧道頂部覆土厚度取724m，明挖暗埋段1.510m。盾構段埋深設計1.01.5D隧道方案設計 18m襯砌選型借鑒國內其它盾構隧道（如上海長江隧道、打浦路隧道等）的經驗，綜合技術、經濟的比較，本工程圓隧道采用有一定接頭剛度的單層鋼筋混凝土襯砌。襯砌設計管片組裝圖襯砌分塊總結國內外大直徑盾構隧道的設

14、計經驗，結合本工程實際情況，以及管片預制、運輸及盾構機拼裝能力，襯砌圓環分為10塊：7塊標準塊，2塊鄰接塊和一塊封頂塊。隧道方案設計襯砌拼裝方式襯砌環的拼裝方式有兩種：通縫拼裝和錯縫拼裝。在國內，上海的盾構隧道一般采用通縫拼裝；廣州地鐵、深圳地鐵等皆用錯縫拼接。本項目擬采用錯縫拼裝，可提高管片接頭剛度，加強結構的整體性。襯砌設計管片拼裝示意圖隧道方案設計防水設計n 圓隧道防水設計圓隧道防水設計設計原則“以結構自防為主，以接縫防水為重點，多道設防，確保高壓水下接縫張開時的長久防水性能”防水措施（1）預制混凝土管片結構自防水（2）現澆混凝土段按照不同的埋深，確定不同的抗滲等級。（3）加強各式結構自

15、身及結構件接縫防水設計。隧道方案設計連接通道雙線圓管隧道間凈距18m，設有橫向連接通道，縱向間距約750m，緊急情況時救援人員就近救人及部分現場人員疏散用。隧道方案設計工作井方案設計根據隧址區地質情況，始發井及接收井深基坑采用地下連續墻維護結構。隧道方案設計隧道通風、排煙方案通風系統設計采用設流風機誘導型縱向通風，結合重點排煙的通風模式；每管隧道內懸掛射流風機，兩端風井設置大型軸流排風（煙）機；排煙道下部設置大規格排煙風口；隧道內擬采用細水霧噴淋降溫。隧道方案設計廢水排水系統在隧道最低點設置湖中廢水泵房，收集消防廢水、沖洗廢水、結構滲漏水等，分級提升排出隧道。雨水排水系統在隧道兩端洞口各設一座

16、雨水泵房攔截雨水并排出隧道。消防系統滅火器及消火栓；泡沫-水噴霧聯用系統；地面水消防系統。在每條隧道內單側每隔50m設置一組消火栓箱。在每條隧道的暗埋段及盾構段內設置泡沫水噴霧聯用系統，以25米為一個區間，在車道側墻上方設置近、遠程噴頭；消防時兩組噴頭同時作用，前期噴泡沫滅火，后期噴霧防止復燃。隧道外部排水及消防系統隧道方案設計隧道內采用光帶照明方式；在隧道出入口段采用天然光過渡和人工加強照明光過渡混合光過度的方式。采用LED燈作為隧道照明的主光源，加強照明選用光效高、透霧性能良好的高壓鈉燈。應急照明切換時間不大于0.1秒，應急時間為90分鐘。隧道照明系統隧道方案設計隧道監控系統組成監控子系統

17、（含中央計算機信息系統、交通監控、設備監控、結構體健康監 測系統）；閉路電視監視子系統（CCTV）；通信子系統(含綜合傳輸、電話、無線、廣播、時鐘子系統)火災報警子系統（FAS）監控和通訊系統隧道方案設計建設工期及工程造價路線方案雙向六車道方案雙向四車道方案隧道方案 建設工期隧道方案建設工期工程規模（m）工程造價（億元）工程規模（m）工程造價（億元）路線方案795242.236795223.032建設工期及工程造價比較表隧道方案設計二、方案比選及論證一、工程概況三、隧道方案設計四、隧道方案的風險及應對措施匯報內容未知采空區風險及應對措施 根據煤炭部門提供的資源壓覆情況說明，隧址區存在多處未知采

18、空區，根據煤炭部門提供的資源壓覆情況說明，隧址區存在多處未知采空區，施工及運營過程中可能發生局部沉陷，導致施工過施工及運營過程中可能發生局部沉陷，導致施工過程中出現工程事故、運營過程中發生襯砌漏水等嚴重后果。程中出現工程事故、運營過程中發生襯砌漏水等嚴重后果。應對措施：應對措施：加強地質選線，盡量避免路線穿越采空區；加強地質選線，盡量避免路線穿越采空區；兩隧道間連接通道避開采空區，避免敏感點發生開裂；兩隧道間連接通道避開采空區，避免敏感點發生開裂；對于淺層采空區采用注漿法、干砌支撐法和巷道加固法等進行處理；對于淺層采空區采用注漿法、干砌支撐法和巷道加固法等進行處理；對于深部采空區，進行嚴格的穩

19、定性評價，沉降值在允許范圍內的，通過選用可變形管片、對于深部采空區，進行嚴格的穩定性評價，沉降值在允許范圍內的，通過選用可變形管片、完善防排水設計等措施，沉降值過大的則需進一步論證隧道方案可行性。完善防排水設計等措施，沉降值過大的則需進一步論證隧道方案可行性。復雜地質條件下的盾構掘進風險及應對措施 隧道穿越地層以淤泥和粘土、亞粘土、砂土為主，地層復雜，穩定性差，且存隧道穿越地層以淤泥和粘土、亞粘土、砂土為主，地層復雜，穩定性差，且存在未知采空區，大斷面盾構掘進過程中的機械震動，易形成液化土層、塑性坍塌及在未知采空區，大斷面盾構掘進過程中的機械震動，易形成液化土層、塑性坍塌及蠕動破壞，導致河床塌陷、開挖面暴發性崩塌、水體涌入等安全事故。此外，微山蠕動破壞，導致河床塌陷、開挖面暴發性崩塌、水體涌入等安全事故。此外，微山湖地區水量豐富，特別是離二級壩較近的水域水頭相對較高，大斷面盾構掘進時注湖地區水量豐富，特別是離二級壩較近的水域水頭相對較高，大斷面盾構掘進時注漿止水困難，也增大了噴涌、塌陷等的風險。漿止水困難，也增大了噴涌、塌陷等的風險。應對措施：應對措施：加強地質勘