1隧道施工技術發(fā)展歷程

水下隧道是穿越水域阻隔的重要手段，是人類克服自然障礙、與自然和諧共處的重大技術發(fā)明。盾構法：施工安全、質量好、速度快、地質適應性強、洞內作業(yè)環(huán)境好，適于各種地層不同斷面大小的隧道；礦山法：造價低、埋深大、質量差、施工風險較大；適于完整基巖中修建隧道；沉管法：造價高，對通航影響大，適于多車道、水深較淺、河床沖淤變化幅度小的水域；圍堰明挖法：適于水深小、無通航且水域寬度不大的情況。水下隧道主要施工方法隧道施工技術發(fā)展歷程（一）水下隧道的修建方法隧道施工技術發(fā)展歷程（二）盾構法的歷史盾構法起源于19世紀40年代，以往主要適用于單一的軟弱地層，且斷面較小；隨著“復雜地質、大直徑、高水壓、長距離”隧道建設的需要，上世紀末出現(xiàn)了現(xiàn)代盾構技術。

至今，世界上已修建了大直徑盾構隧道（直徑大于10m）數(shù)百座，國內已在黃浦江、長江、珠江、錢塘江、湘江等河流采用大直徑盾構修建了數(shù)十條水下隧道。隧道施工技術發(fā)展歷程（三）沉管法的歷史

1894年美國在波士頓采用沉管法建成了下水管線，但真正意義上的沉管隧道是1910年美國建成的底特律水下鐵路隧道（鋼殼）。

到目前為止，全球有大約150座交通隧道和45座市政隧道采用沉管法修建，以北美、歐洲和亞洲應用較多。我國大陸采用沉管法修建的隧道有上十座。隧道施工技術發(fā)展歷程（四）鉆爆法的歷史鉆爆法最早用于山嶺隧道，日本在1944年修建了關門海底鐵路隧道，1985年建成了著名的青函海底隧道。世界上采用鉆爆法已建成的水下隧道有數(shù)百公里。我國采用鉆爆法修建的水下隧道約10座，包括武廣高鐵瀏陽河隧道、長沙市湘江大道瀏陽河隧道、廈門東通道翔安海底隧道、長沙市營盤路湘江隧道、青島膠州灣海底隧道等。隧道施工技術發(fā)展歷程（五）圍堰明挖法的歷史

圍堰明挖法是修建水下隧道最古老的方法，但在合適的條件下至今仍是最經(jīng)濟的施工方法。

我國大陸采用該工法已建和在建的水下隧道有10余座，其中水深最大的是澳門大學橫琴校區(qū)海底隧道，水深最大約9m；長度最長的是武漢東湖隧道，長度超過7km。隧道施工技術發(fā)展歷程（六）水下隧道的技術進步與發(fā)展趨勢（1）長距離化

英法海峽隧道長49.5km，青函海底隧道長53.9km，廣深港高鐵獅子洋隧道長10.8km。長度已難以成為水下隧道修建的制約因素。（2）大直徑化

美國西雅圖SR99項目，盾構隧道開挖直徑17.48m；武漢三陽路公鐵合建長江隧道開挖直徑15.65m。荷蘭多德雷赫特沉管隧道寬度為48.6m。武廣高鐵瀏陽河隧道最大開挖面積達170m2。隧道直徑的加大，為隧道工程的推廣應用創(chuàng)造了有利條件。隧道施工技術發(fā)展歷程（六）水下隧道的技術進步與發(fā)展趨勢（3）大埋深與高水壓化盾構法水面下最大深度已突破100m（我國蘇通GIL特高壓網(wǎng)長江隧道為80m），沉管法最大水深為58m（土耳其的Bosphorus隧道），鉆爆法水面下最大深度為250m（日本青函海底隧道）。水下隧道克服大埋深高水壓能力的提高，為向更大水深發(fā)展奠定了堅實基礎。（4）地質條件復雜化盾構法已有很多大直徑隧道穿越各種復雜地質，包括土巖復合地層、斷層、巖溶等。沉管法采用樁基礎處理軟土已是成熟技術。鉆爆法穿越水下斷層、全強風化層也較為常見。各種工法對地質適應性的增強，可以突破越來越多的“地質禁區(qū)”，大幅拓展了水下隧道的應用范圍。隧道施工技術發(fā)展歷程（六）水下隧道的技術進步與發(fā)展趨勢（5）隧道多功能化隧道由以往單一交通功能向多功能方向發(fā)展。如武漢三陽路長江隧道為城市道路與地鐵合建的盾構隧道，丹麥-瑞典的Oresund隧道、廣州珠江隧道等均為公鐵合建的沉管隧道。（6）斷面布置多樣化盾構隧道由以往單一的單層結構向雙層結構發(fā)展，可以減少土地占用，也便于兩岸通道資源的利用，如武漢三陽路公鐵合建長江隧道、揚州瘦西湖隧道、美國西雅圖SR99隧道均為雙層布置。隧道施工技術發(fā)展歷程（六）水下隧道的技術進步與發(fā)展趨勢（7）施工裝備現(xiàn)代化盾構設備由以往單一功能的土壓盾構、泥水盾構等向雙模式盾構發(fā)展，如德國斯圖加特菲爾德斯塔特隧道采用直徑10.82m的雙模式盾構機；巴塞羅那地鐵9號線采用直徑11.9m雙模式TBM。

沉管法和鉆爆法均已形成了機械化作業(yè)線，裝備也越來越現(xiàn)代化。（8）工程技術交叉化

如盾構隧道采用超前注漿技術，沉管隧道采用預應力技術，鉆爆法隧道采用抗水壓襯砌技術，盾構法與沉管法隧道采用復合地基技術等，均體現(xiàn)了大土木、大巖土的特點，也推進了水下隧道的技術進步。（七）我國大直徑盾構隧道技術發(fā)展歷程與趨勢1.由單一軟土地層向復雜地層發(fā)展我國上海市于1966年和1984年分別修建了外徑10.22m的打浦路越江隧道和外徑11.3m的延安東路越江隧道，由此開啟了我國大直徑水下隧道建設歷史。上世紀90年代又先后修建了外徑11.0m的延安東路南線隧道、大連路隧道、復興東路隧道三條越江道路隧道。武漢長江隧道：2004年11月開工，開啟了我國在復雜地層修建大直徑盾構隧道的歷史。南京長江隧道：2005年8月開工，開啟了我國在復雜地層修建超大直徑盾構隧道的歷史。廣深港高鐵獅子洋隧道：2006年5月開工，開啟了我國在土巖復合地層修建大直徑盾構隧道的歷史。武漢三陽路長江隧道：2014年12月開工，開啟了我國在土巖復合地層修建超大直徑盾構隧道的歷史。隧道施工技術發(fā)展歷程（七）我國大直徑盾構隧道技術發(fā)展歷程與趨勢2.由大直徑向超大直徑發(fā)展已建的超大直徑盾構隧道有：（1）上海上中路隧道：隧道外徑14.5m；（2）上海長江隧道：隧道外徑15.0m；（3）南京長江隧道：隧道外徑14.5m；（4）杭州錢江隧道：隧道外徑15.0m；（5）揚州瘦西湖隧道：隧道外徑14.5m。在建的超大直徑盾構隧道有：

武漢三陽路長江隧道（15.2m）、上海虹梅路隧道（15.0m）、上海沿江快速路長江隧道（15.0m）、汕頭蘇埃海底隧道（14.5m）、南京長江五橋夾江隧道（15.0m）等。隧道施工技術發(fā)展歷程（七）我國大直徑盾構隧道技術發(fā)展歷程與趨勢3.由中等水壓向高水壓和超高水壓發(fā)展武漢長江隧道之前，在上海黃浦江修建的大直徑盾構最大水壓力不超過45m。武漢長江隧道57m→南京長江隧道65m→廣深港高鐵獅子洋隧道67m→南京緯三路長江隧道75m→佛莞城際鐵路獅子洋隧道78m→蘇通GIL特高壓網(wǎng)長江隧道80m→廣佛城際鐵路東環(huán)隧道125m（非水下）。隧道施工技術發(fā)展歷程（七）我國大直徑盾構隧道技術發(fā)展歷程與趨勢4.由一般地質地層向不良地質地層發(fā)展

（1）揚州瘦西湖隧道：穿越Q3老粘土地層，具有膨脹性；（2）南京和燕路長江隧道（14.5m）：穿越巖溶地層和水下斷層；（3）蘇通GIL特高壓網(wǎng)長江隧道（11.6m）：穿越沼氣地層；（4）杭州望江路錢塘江隧道（11.3m）：穿越沼氣地層；（5）武漢黃鶴樓隧道（15.4m）：穿越巖溶地層。（6）穿越水下斷層的隧道還有：廣深港高鐵獅子洋隧道、佛莞城際鐵路獅子洋隧道、蕪湖城南長江隧道等。隧道施工技術發(fā)展歷程（七）我國大直徑盾構隧道技術發(fā)展歷程與趨勢5.由中等烈度地震區(qū)向高烈度地震區(qū)發(fā)展汕頭蘇埃海底隧道、汕汕高鐵汕頭灣海底隧道、北京地下直徑線、天津地下直徑線、京張高鐵清華園隧道等均位于8度地震區(qū)。隧道施工技術發(fā)展歷程（七）我國大直徑盾構隧道技術發(fā)展歷程與趨勢6.由單模式盾構向雙模式盾構發(fā)展

佛莞城際鐵路獅子洋隧道：原設計采用土壓—泥水雙模式盾構，后施工單位改為可常壓換刀的復合式泥水平衡盾構。廣佛城際東環(huán)隧道：2個區(qū)間采用了土壓—單護盾TBM雙模式盾構。隧道施工技術發(fā)展歷程（七）我國大直徑盾構隧道技術發(fā)展歷程與趨勢7.由單一工法向多工法組合發(fā)展深茂鐵路珠江口隧道和汕汕高鐵汕頭灣海底隧道：采用鉆爆法+盾構法隧道施工技術發(fā)展歷程（七）我國大直徑盾構隧道技術發(fā)展歷程與趨勢8.由公路、地鐵隧道向鐵路隧道發(fā)展已建和即將修建的大直徑盾構法鐵路隧道較多，代表性項目有：（1）廣深港高鐵獅子洋隧道