鉆爆法水下隧道中服務(wù)隧道的作用

李翔

介紹鉆爆法水下隧道斷面布置形式，從超前掘進(jìn)地質(zhì)探明、工作面、逃生、救援、綜合管線布設(shè)、占地、造價(jià)、兩端接線等方面，分析鉆爆法水下隧道設(shè)置服務(wù)隧道的優(yōu)缺點(diǎn)，以廈門第二西通道為例，論述服務(wù)隧道在鉆爆法水下隧道中的作用。

鉆爆法施工對(duì)山嶺隧道來說，是一項(xiàng)非常成熟的施工方法，在比較復(fù)雜的條件下，有許多成功的先例。該技術(shù)擴(kuò)展到城市地下工程，形成了我國(guó)特有的淺埋暗挖施工法。同時(shí)，用于水底隧道工程，也成功地修建了多條越江（河）隧道，例如南水北調(diào)越江隧道和湖底隧道。挪威已建成的約100km的水下隧道均采用鉆爆法施工。

鉆爆法水下隧道

中國(guó)目前也在積極修建水下隧道，以緩解交通壓力?；诙嗄晟綆X隧道和城市淺埋暗挖地鐵隧道施工的經(jīng)驗(yàn)以及國(guó)外水下隧道成功經(jīng)驗(yàn)，目前已修建成的鉆爆法水下隧道有6.05km廈門翔安隧道、6.17km青島膠州灣灣口海底隧道，以及正在建設(shè)的廈門第二西通道等，還有些隧道正在商議擬建當(dāng)中。

已建成通車的廈門翔安隧道為六車道高速公路隧道，長(zhǎng)2*6050m，跨越海域長(zhǎng)約4200m，是我國(guó)大陸第一座海底隧道，也是目前世界上采用鉆爆法施工的建設(shè)規(guī)模最大的海底隧道。廈門翔安隧道位于廈門島東北側(cè)，左右行車隧道間距為50m，兩行車隧道之間另設(shè)一服務(wù)隧道。行車隧道建筑限界凈寬14.0m，凈高5.0m，服務(wù)隧道上方預(yù)留檢修車輛兼逃生空間3.0m（寬）×2.5m（高），下方內(nèi)設(shè)置供水管道預(yù)留空間2.6m（寬）×2.15m（高）和高壓電纜預(yù)留空間3.0m（寬）×2.15m（高）。而正在建設(shè)的廈門第二西通道，起于海滄吳冠采石場(chǎng)與海滄疏港快速路相接，經(jīng)馬青路與海滄大道平交口，在海警三支隊(duì)北側(cè)進(jìn)入廈門西海域，穿西海域后在象嶼碼頭14號(hào)泊位附近至本島，過疏港路，沿興湖路前行，下穿石鼓山立交后至本項(xiàng)目終點(diǎn)，與擬建的廈門第二東通道對(duì)接。路線長(zhǎng)約7.8km?？绾Ｓ?qū)挾葹?km。

隧道建筑限界

廈門第二西通道工程按照雙向六車道城市快速路的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，計(jì)算行車速度取80km/h，標(biāo)準(zhǔn)如下：隧道建筑限界凈寬：0.5+0.25+0.5+3.5+2×3.75+0.5+0.25+0.5=13.50m；隧道建筑限界凈高：5.0m。

鉆爆法水下隧道方案斷面布置形式

鉆爆方案海底隧道可采用的橫斷面形式有：A.兩管三車道并設(shè)置服務(wù)隧道；B.兩管三車道不設(shè)置服務(wù)隧道。

設(shè)置服務(wù)隧道優(yōu)缺點(diǎn)

設(shè)置服務(wù)隧道的雙管三車道隧道方案，主要有以下優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：可利用服務(wù)隧道超前掘進(jìn)來探明地質(zhì)情況和取得對(duì)局部不良地質(zhì)地段處理的方法和工藝經(jīng)驗(yàn)，為大斷面主洞的掘進(jìn)提供較準(zhǔn)確的地質(zhì)情況及施工安全保障。可利用服務(wù)隧道為主隧道開辟多個(gè)工作面。同時(shí)對(duì)于局部不良地質(zhì)地段，可借助服務(wù)隧道先行處理，不影響其余地段的施工，加快隧道施工進(jìn)度，保證隧道建設(shè)工期。服務(wù)隧道可作為緊急避難通道，解決隧道運(yùn)營(yíng)期間突發(fā)災(zāi)害時(shí)，人員的避難、逃生和救援。服務(wù)隧道可作為管線通道，適當(dāng)減小主隧道斷面，并在行車隧道發(fā)生火災(zāi)情況下，可保證運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)的安全有效；同時(shí)便于管理人員的日常維護(hù)，尤其是便于抽排水管路的巡檢。

缺點(diǎn)：由于設(shè)置服務(wù)隧道，在海域段施工時(shí)也增加了臨海工作面及洞室交叉，導(dǎo)致發(fā)生坍塌涌水事故的風(fēng)險(xiǎn)也相對(duì)增大。設(shè)置服務(wù)隧道將造成洞口橫斷面布置寬度、用地有一定增加，隧道凈距較小。費(fèi)用會(huì)一定程度增加。

不設(shè)置服務(wù)隧道的雙管三車道隧道方案，主要有以下優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：中間不設(shè)置服務(wù)隧道，洞口橫斷面布置間距相對(duì)靈活，有利于隧道平、縱面的布置；兩主洞之間的開挖相互影響較小。相對(duì)設(shè)置服務(wù)隧道方案，在海域段施工時(shí)減少了臨海工作面，發(fā)生坍塌涌水事故的風(fēng)險(xiǎn)也相對(duì)較低。

缺點(diǎn)：不設(shè)服務(wù)隧道，缺少探明地質(zhì)情況的先導(dǎo)洞，缺少為主隧道開辟工作面的條件。不設(shè)服務(wù)隧道，則全線隧道都必須在隧道下部增加布置隧道供配電電纜、通訊電纜及水電管線的空間，進(jìn)一步擴(kuò)大了隧道的斷面，同時(shí)，施工期間的組織較為困難。不設(shè)服務(wù)隧道，日常檢修車輛的進(jìn)出對(duì)隧道正常的交通會(huì)造成一定的影響。

綜合分析

本隧道在廈門島內(nèi)從興湖路下穿過，當(dāng)設(shè)置服務(wù)隧道，洞口段隧道斷面的布置可按16.0（主洞開挖寬度）+5.8（中間巖寬度）+7.7（服務(wù)隧道寬度）+5.8（中間巖寬度）+16.0（主洞開挖寬度）=51.3m。興湖路道路寬50m，兩側(cè)建筑之間寬約75m，因此，如設(shè)置服務(wù)隧道，基本不影響地面建筑。（2）為保障隧道敞口段地面交通的連接，可將服務(wù)隧道在暗洞出頭后即以較大縱坡爬升（<12%），可大大節(jié)約敞口段道路斷面布置空間；或服務(wù)隧道同主洞一起過海后，在平面上即與主隧道分離。（3）不設(shè)置服務(wù)隧道方案的主洞內(nèi)輪廓全斷面面積126.2m²，設(shè)置服務(wù)隧道方案的主洞內(nèi)輪廓全斷面面積122.08m²（路面以上95.02m²），服務(wù)隧道內(nèi)輪廓全斷面面積33.17m²，因此，跨海隧道設(shè)置服務(wù)隧道時(shí)，總開挖面積略大于不設(shè)服務(wù)隧道的情況。

服務(wù)隧道上方預(yù)留檢修車輛兼逃生空間3.0m（寬）×3.0m（高），下方內(nèi)設(shè)置供水管道預(yù)留空間2.55m（寬）×2.0m（高）和高壓電纜預(yù)留空間2.85m（寬）×2.0m（高），服務(wù)隧道施工期間應(yīng)滿足施工車輛運(yùn)行需要，按4.5×4.5m考慮，并設(shè)置錯(cuò)車道，錯(cuò)車道段凈空按7.0m×4.5m考慮。

從施工和運(yùn)營(yíng)綜合分析，在海底段設(shè)置服務(wù)隧道，有利于加快施工進(jìn)度，也為海底隧道救援提供安全通道，為運(yùn)營(yíng)提供獨(dú)立的綜合管線空間，方便隧道檢修。陸域段服務(wù)隧道根據(jù)地形地質(zhì)及周邊建筑物情況，可采用比主線隧道相對(duì)較大的縱坡提前出洞，或在陸域段平面上與主隧道分離，減少隧道的占地寬度及對(duì)隧道兩側(cè)的建筑物影響。