隧道施工技术发展历程.pptx

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1、1 1隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程2 水下隧道是穿越水域阻隔的重要手段，是人类克服自然水下隧道是穿越水域阻隔的重要手段，是人类克服自然障碍、与自然和谐共处的重大技术发明。障碍、与自然和谐共处的重大技术发明。盾构法：盾构法：施工安全、质量好、速度快、地质适应性施工安全、质量好、速度快、地质适应性强、洞内作业环境好，适于各种地层不同断面大小强、洞内作业环境好，适于各种地层不同断面大小的隧道；的隧道；矿山法：矿山法：造价低、埋深大、质量差、施工风险较大；造价低、埋深大、质量差、施工风险较大；适于完整基岩中修建隧道；适于完整基岩中修建隧道；沉管法：沉管法：造价高，对通航影响大，适于多车道、

2、造价高，对通航影响大，适于多车道、水深较浅、河床冲淤变化幅度小的水域；水深较浅、河床冲淤变化幅度小的水域；围堰明挖法：围堰明挖法：适于水深小、无通航且水域宽度不大适于水深小、无通航且水域宽度不大的情况的情况 。水水下下隧隧道道主主要要施施工工方方法法隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程（一）水下隧道的修建方法（一）水下隧道的修建方法3隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程（二）盾构法的历史（二）盾构法的历史 盾构法起源于盾构法起源于19世纪世纪40年代，以往主要适用于单一的软弱地层，年代，以往主要适用于单一的

3、软弱地层，且断面较小；随着且断面较小；随着“复杂地质、大直径、高水压、长距离复杂地质、大直径、高水压、长距离”隧道建隧道建设的需要，上世纪末出现了设的需要，上世纪末出现了现代盾构技术现代盾构技术。至今，世界上已修建了大直径盾构隧道（直径大于至今，世界上已修建了大直径盾构隧道（直径大于10m）数百数百座座，国内已在黄浦江、长江、珠江、钱塘江、湘江等河流采用大直，国内已在黄浦江、长江、珠江、钱塘江、湘江等河流采用大直径盾构修建了径盾构修建了数十条数十条水下隧道。水下隧道。4隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程（三）沉管法的历史（三）沉管法的历史 1894

4、年美国在波士顿采用沉管法建成了下水管线，但真正意义上的年美国在波士顿采用沉管法建成了下水管线，但真正意义上的沉管隧道是沉管隧道是1910年美国建成的底特律水下铁路隧道（钢壳）。年美国建成的底特律水下铁路隧道（钢壳）。到目前为止，全球有大约到目前为止，全球有大约150座座交通隧道和交通隧道和45座市政隧道采用沉管座市政隧道采用沉管法修建，以北美、欧洲和亚洲应用较多法修建，以北美、欧洲和亚洲应用较多。我国大陆采用沉管法修建的。我国大陆采用沉管法修建的隧道有隧道有上十座上十座。5隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程（四）钻爆法的历史（四）钻爆法的历史 钻爆

5、法最早用于山岭隧道，日本在钻爆法最早用于山岭隧道，日本在1944年修建了关门海底铁路隧年修建了关门海底铁路隧道，道，1985年建成了著名的青函海底隧道。世界上采用钻爆法已建成的年建成了著名的青函海底隧道。世界上采用钻爆法已建成的水下隧道有水下隧道有数百公里数百公里。我国采用钻爆法修建的水下隧道约我国采用钻爆法修建的水下隧道约10座座，包括武广高铁浏阳河隧，包括武广高铁浏阳河隧道、长沙市湘江大道浏阳河隧道、厦门东通道翔安海底隧道、长沙市道、长沙市湘江大道浏阳河隧道、厦门东通道翔安海底隧道、长沙市营盘路湘江隧道、青岛胶州湾海底隧道等。营盘路湘江隧道、青岛胶州湾海底隧道等。6隧道施工技术发展历程隧道

6、施工技术发展历程隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程（五）围堰明挖法的历史（五）围堰明挖法的历史 围堰明挖法是修建水下隧道最古老的方法，但在合适的条件下至今围堰明挖法是修建水下隧道最古老的方法，但在合适的条件下至今仍是最经济的施工方法。仍是最经济的施工方法。我国大陆采用该工法已建和在建的水下隧道有我国大陆采用该工法已建和在建的水下隧道有10余余座座，其中水深最，其中水深最大的是澳门大学横琴校区海底隧道，水深最大大的是澳门大学横琴校区海底隧道，水深最大约约9m；长度最长的是武；长度最长的是武汉东湖隧道，长度超过汉东湖隧道，长度超过7km。7隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程隧道施工技术

7、发展历程隧道施工技术发展历程（六）水下隧道的技术进步与发展趋势（六）水下隧道的技术进步与发展趋势（1）长距离化）长距离化 英法海峡隧道英法海峡隧道长长49.5km，青函海底隧道青函海底隧道长长53.9km，广深港高铁狮子洋，广深港高铁狮子洋隧道长隧道长10.8km。长度已难以成为水下隧道修建的制约因素。长度已难以成为水下隧道修建的制约因素。（2）大直径化）大直径化 美国西雅图美国西雅图SR99项目，盾构隧道开挖直径项目，盾构隧道开挖直径17.48m；武汉三阳路公铁合；武汉三阳路公铁合建长江隧道开挖直径建长江隧道开挖直径15.65m。荷兰多德雷赫特。荷兰多德雷赫特沉管沉管隧道宽度为隧道宽度为48

8、.6m。武广。武广高铁浏阳河隧道最大开挖面积达高铁浏阳河隧道最大开挖面积达170m2。隧道直径的加大，为隧道工程的推。隧道直径的加大，为隧道工程的推广应用创造了广应用创造了有利有利条件。条件。8隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程（六）水下隧道的技术进步与发展趋势（六）水下隧道的技术进步与发展趋势（3）大埋深）大埋深与与高水压化高水压化盾构法水面下最大深度已突破盾构法水面下最大深度已突破100m（我国苏通（我国苏通GIL特高压网长江特高压网长江隧道隧道为为80m），），沉管沉管法最大水深为法最大水深为58m（土耳其的土耳其的Bosphorus隧道隧道

9、），钻爆法，钻爆法水面水面下最大深度为下最大深度为250m（日本青函海底隧道日本青函海底隧道）。水下隧道克服大埋深高水压能。水下隧道克服大埋深高水压能力的提高，为力的提高，为向向更大水深更大水深发展发展奠定了坚实基础。奠定了坚实基础。（4）地质条件复杂化）地质条件复杂化盾构法已有很多大直径隧道穿越各种复杂地质，包括土岩复合地层、断盾构法已有很多大直径隧道穿越各种复杂地质，包括土岩复合地层、断层、岩溶等。沉管层、岩溶等。沉管法法采用采用桩基础处理软土桩基础处理软土已是成熟技术。钻爆法穿越水下已是成熟技术。钻爆法穿越水下断层、全强风化层也较为常见。各种工法对地质适应性的增强，可以突破断层、全强风化

10、层也较为常见。各种工法对地质适应性的增强，可以突破越来越多的越来越多的“地质禁区地质禁区”，大幅拓展，大幅拓展了了水下隧道的应用范围。水下隧道的应用范围。9隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程（六）水下隧道的技术进步与发展趋势（六）水下隧道的技术进步与发展趋势（5）隧道多功能化）隧道多功能化隧道由以往单一交通功能向多功能方向发展。如武汉三阳路长江隧隧道由以往单一交通功能向多功能方向发展。如武汉三阳路长江隧道为城市道路与地铁合建的盾构隧道道为城市道路与地铁合建的盾构隧道，丹麦丹麦-瑞典的瑞典的Oresund隧道、广隧道、广州珠江隧道等州珠江隧道等均为公

11、铁合建的沉管隧道均为公铁合建的沉管隧道。（6）断面布置多样化）断面布置多样化 盾构隧道由以往单一的单层结构向双层结构发展，可以减少土地盾构隧道由以往单一的单层结构向双层结构发展，可以减少土地占用，也便于两岸通道资源的利用，如武汉三阳路公铁合建长江隧道、占用，也便于两岸通道资源的利用，如武汉三阳路公铁合建长江隧道、扬州瘦西湖隧道、美国西雅图扬州瘦西湖隧道、美国西雅图SR99隧道均为双层布置。隧道均为双层布置。10隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程（六）水下隧道的技术进步与发展趋势（六）水下隧道的技术进步与发展趋势（7）施工装备现代化）施工装备现代化盾

12、构设备由以往单一功能的土压盾构、泥水盾构等向双模式盾构发展，盾构设备由以往单一功能的土压盾构、泥水盾构等向双模式盾构发展，如德国斯图加特菲尔德斯塔特隧道采用直径如德国斯图加特菲尔德斯塔特隧道采用直径10.82m 的双模式盾构机；巴塞的双模式盾构机；巴塞罗那地铁罗那地铁9号线采用直径号线采用直径11.9m双模式双模式TBM。沉管沉管法和钻爆法均法和钻爆法均已形成了机械化作业线已形成了机械化作业线，装备也越来越现代化。装备也越来越现代化。（8）工程技术交叉化）工程技术交叉化 如如盾构隧道采用盾构隧道采用超前注浆技术，超前注浆技术，沉管隧道采用沉管隧道采用预应力技术，预应力技术，钻爆法隧钻爆法隧道采

13、用道采用抗水压衬砌技术，抗水压衬砌技术，盾构法与沉管法隧道采用盾构法与沉管法隧道采用复合地基技术等，均体复合地基技术等，均体现了大土木、大岩土的特点，也推进了水下隧道的技术进步。现了大土木、大岩土的特点，也推进了水下隧道的技术进步。11（七）我国大直径盾构隧道技术发展历程与趋势（七）我国大直径盾构隧道技术发展历程与趋势1.由单一软土地层向复杂地层发展由单一软土地层向复杂地层发展我国上海市于我国上海市于1966年和年和1984年分别修建了外径年分别修建了外径10.22m的打浦路越江隧道的打浦路越江隧道和外径和外径11.3m的延安东路越江隧道，由此开启了我国大直径水下隧道建设的延安东路越江隧道，由

14、此开启了我国大直径水下隧道建设历史。上世纪历史。上世纪90年代又先后修建了外径年代又先后修建了外径11.0m的延安东路南线隧道、大连的延安东路南线隧道、大连路隧道、复兴东路隧道三条越江道路隧道路隧道、复兴东路隧道三条越江道路隧道。武汉长江隧道武汉长江隧道：2004年年11月开工，开启了我国在复杂地层修建月开工，开启了我国在复杂地层修建大直径大直径盾盾构隧道的历史构隧道的历史。南京长江隧道南京长江隧道：2005年年8月开工，开启了我国在复杂地层修建月开工，开启了我国在复杂地层修建超大直径超大直径盾构隧道的历史盾构隧道的历史。广深港高铁狮子洋隧道广深港高铁狮子洋隧道：2006年年5月开工，开启了我

15、国在月开工，开启了我国在土岩复合地层土岩复合地层修建修建大直径大直径盾构隧道的历史盾构隧道的历史。武汉三阳路长江隧道武汉三阳路长江隧道：2014年年12月开工，开启了我国在月开工，开启了我国在土岩复合地层土岩复合地层修修建建超大直径超大直径盾构隧道的历史盾构隧道的历史。隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程12（七）我国大直径盾构隧道技术发展历程与趋势（七）我国大直径盾构隧道技术发展历程与趋势2.由大直径向超大直径发展由大直径向超大直径发展已建的超大直径盾构隧道有：已建的超大直径盾构隧道有：（1）上海上中路隧道：隧道外径）上海上中路隧道：隧道外径14.

16、5m；（2）上海长江隧道：隧道外径）上海长江隧道：隧道外径15.0m；（3）南京长江隧道：隧道外径）南京长江隧道：隧道外径14.5m；（4）杭州钱江隧道：隧道外径）杭州钱江隧道：隧道外径15.0m；（5）扬州瘦西湖隧道：隧道外径）扬州瘦西湖隧道：隧道外径14.5m。在建的超大直径盾构隧道有：在建的超大直径盾构隧道有：武汉三阳路长江隧道（武汉三阳路长江隧道（15.2m）、上海虹梅路隧道（）、上海虹梅路隧道（15.0m）、上海）、上海沿江快速路长江隧道（沿江快速路长江隧道（15.0m）、汕头苏埃海底隧道（）、汕头苏埃海底隧道（14.5m）、南京）、南京长江五桥夹江隧道（长江五桥夹江隧道（15.0m

17、）等。）等。隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程13（七）我国大直径盾构隧道技术发展历程与趋势（七）我国大直径盾构隧道技术发展历程与趋势3.由中等水压向高水压和超高水压发展由中等水压向高水压和超高水压发展 武汉长江隧道之前，在上海黄浦江修建的大直径盾构最大水压力武汉长江隧道之前，在上海黄浦江修建的大直径盾构最大水压力不超过不超过45m。武汉长江隧道武汉长江隧道57m南京长江隧道南京长江隧道65m广深港高铁狮子洋隧道广深港高铁狮子洋隧道67m南京纬三路长江隧道南京纬三路长江隧道75m佛莞城际铁路狮子洋隧道佛莞城际铁路狮子洋隧道78m苏苏通通GIL特高压

18、网长江隧道特高压网长江隧道80m广佛城际铁路东环隧道广佛城际铁路东环隧道125m（非水下）。（非水下）。隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程14（七）我国大直径盾构隧道技术发展历程与趋势（七）我国大直径盾构隧道技术发展历程与趋势4.由一般地质地层向不良地质地层发展由一般地质地层向不良地质地层发展 （1）扬州瘦西湖隧道：穿越）扬州瘦西湖隧道：穿越Q3老粘土地层，具有老粘土地层，具有膨胀性膨胀性；（2）南京和燕路长江隧道（）南京和燕路长江隧道（14.5m）：穿越）：穿越岩溶地层和水下断层岩溶地层和水下断层；（3）苏通）苏通GIL特高压网长江隧道（特高压网

19、长江隧道（11.6m）：穿越）：穿越沼气沼气地层；地层；（4）杭州望江路钱塘江隧道（）杭州望江路钱塘江隧道（11.3m）：穿越）：穿越沼气沼气地层；地层；（5）武汉黄鹤楼隧道（）武汉黄鹤楼隧道（15.4m）：穿越）：穿越岩溶岩溶地层。地层。（6）穿越）穿越水下断层水下断层的隧道还有：广深港高铁狮子洋隧道、佛莞城际的隧道还有：广深港高铁狮子洋隧道、佛莞城际铁路狮子洋隧道、芜湖城南长江隧道等。铁路狮子洋隧道、芜湖城南长江隧道等。隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程15（七）我国大直径盾构隧道技术发展历程与趋势（七）我国大直径盾构隧道技术发展历程与趋势5.

20、由中等烈度地震区向高烈度地震区发展由中等烈度地震区向高烈度地震区发展 汕头苏埃海底隧道、汕汕高铁汕头湾海底隧道、北京地下直径线、汕头苏埃海底隧道、汕汕高铁汕头湾海底隧道、北京地下直径线、天津地下直径线、京张高铁清华园隧道等均位于天津地下直径线、京张高铁清华园隧道等均位于8度地震区。度地震区。隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程16（七）我国大直径盾构隧道技术发展历程与趋势（七）我国大直径盾构隧道技术发展历程与趋势6.由单模式盾构向双模式盾构发展由单模式盾构向双模式盾构发展 佛莞城际铁路狮子洋隧道：原设计采用土压佛莞城际铁路狮子洋隧道：原设计采用土压泥

21、水双模式盾构，后施工泥水双模式盾构，后施工单位改为可常压换刀的复合式泥水平衡盾构单位改为可常压换刀的复合式泥水平衡盾构。广佛城际东环隧道：广佛城际东环隧道：2个区间采用了土压个区间采用了土压单护盾单护盾TBM双模式盾构。双模式盾构。隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程17（七）我国大直径盾构隧道技术发展历程与趋势（七）我国大直径盾构隧道技术发展历程与趋势7.由单一工法向多工法组合发展由单一工法向多工法组合发展深茂铁路珠江深茂铁路珠江口隧道和口隧道和汕汕高汕汕高铁汕头湾海底隧铁汕头湾海底隧道道：采用钻爆法：采用钻爆法+盾构法盾构法隧道施工技术发展历程隧

22、道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程18（七）我国大直径盾构隧道技术发展历程与趋势（七）我国大直径盾构隧道技术发展历程与趋势8.由公路、地铁隧道向铁路隧道发展由公路、地铁隧道向铁路隧道发展已建和即将修建的大直径盾构法铁路隧道较多，代表性项目有：已建和即将修建的大直径盾构法铁路隧道较多，代表性项目有：（1）广深港高铁狮子洋隧道：隧道外径）广深港高铁狮子洋隧道：隧道外径10.8m；（2）北京地下直径线隧道：隧道外径）北京地下直径线隧道：隧道外径11.6m；（3）天津地下直径线隧道：隧道外径）天津地下直径线隧道：隧道外径11.6m；（4）广深港高铁益田路隧道和深港隧道：隧道外径）广深港高铁益田路隧道和深港隧道：隧道外径12.8m；（5）佛莞城际铁路狮子洋隧道：隧道外径）佛莞城际铁路狮子洋隧道：隧道外径13.1m；（6）沪通铁路二期吴淞口长江隧道：隧道外径）沪通铁路二期吴淞口长江隧道：隧道外径10.3m，首座在软土，首座在软土地层修建的客货共线铁路隧道。地层修建的客货共线铁路隧道。隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程隧道施工技术发展历程