厦门翔安海底隧道是连接厦门本岛和翔安区的重要通道,是我国大陆修建的第一座双向三车道大断面海底隧道,全长8.695公里,其中隧道长5.948km,两岸接线长2.747km。该隧道工程穿越深海地段2860m,潮间带1540m, 陆域地段1548m,设计为两孔三车道隧道,并在两主隧道之间修建一服务隧道,设计行车速度为80km/h。该隧道采用钻爆法施工,地质条件比较复杂,涌水突泥风险很大。该隧道分4个标段施工,其中中铁隧道集团承建的A1主要负责施工进口左线隧道和服务隧道,左线施工范围为ZK6+540~+9+700,F1风化深槽主隧道开挖断面为17.04*12.56m2,建筑限界为13.5*5.0m2 ;服务隧道施工范围为ZK6+542~+9+700, F1风化深槽服务隧道开挖断面为7.92*7.39m2 ,二次衬砌后净宽 5.5m,高6.5m。

三个隧道的断面

工程地质

F1风化槽岩性以W3强风化花岗岩为主,夹强风化二长岩岩脉:强风化花岗闪长岩以褐黄色为主,杂少量白斑,岩石风化严重,呈硬塑砂质粘性土状,并含有中粗砂;强风化二长岩脉因高岭土矿物含量较高,具有弱膨胀潜势,含少量风化残块。

服务洞F1风化槽开始里程为NK8+300,覆盖层36.0~53.7m,最大水深18m,设计拱顶最大静水压力0.68MPa,设计勘探纵向长度为89m,两端影响带为20m。

全强风化花岗岩力学参数

水文地质

F1风化深槽海域地下水总体上富水性弱,渗透性较差,为弱或微含水层;该段地下水主要受海水的垂直入渗补给,全强风化地层渗透系数如表2。厦门港1995年海水平均温度为21.3℃,最高月平均温度为28.8℃(8月),最低月平均温度为12.6℃(2月)。1995年海水平均含盐度为27.6‰,最高月平均含盐度30.8‰(7月),最低月平均含盐度22.5‰(5月)。

工程海域海水水质分析表明,海水对混凝土具有结晶类弱腐蚀及分解类强腐蚀。

洞内开挖面水平超前钻探探测证实: F1风化槽最大水压力为0.3~0.5MPa,超前探孔单孔最大涌水量为50m3/h。

注浆加固断面布置图

服务洞F1风化槽采用全断面注浆加固和堵水,帷幕注浆加固范围为掌子面内及隧道开挖轮廓线外4m,隧道纵向加固长度为22m(不含止浆墙),设计钻孔106个,检查孔15个,其中取芯孔5个,另外增加了6个补充注浆孔,本循环总计完成注浆孔127个。

注浆开孔位置

全断面帷幕注浆以前进式分段注浆为主,结合后退式注浆和下管孔底注浆。

注浆参数

注浆材料主要选用MFC超细水泥单液浆、 MC超细水泥单液浆 HSC水泥单液浆和超细水泥—水玻璃双液浆。

分段前进式注浆工艺

主要采用安装孔口管分段前进方式进行,首先钻直径较大的孔,安装孔口管和高压球阀及止水装置,然后钻3~5m退出钻杆,进行注浆,注浆完成后再钻下一段,如此往复,直到完成。

前进注浆

钻杆后退式注浆工艺

主要采用安装孔口管钻杆后退方式进行,首先钻直径较大的孔,安装孔口管和高压球阀,然后钻杆向前钻进,钻到设计孔深后,在孔口安装上排砂和止浆装置,并将钻杆后的水便接头拆下,换成注浆装置,进行注浆,注浆过程中边旋转,边后退,根据地层吸浆情况和注浆压力,决定后退速度,防止浆液粘住钻杆。

后退注浆

钢管孔底注浆工艺

主要通过钢管向孔底送浆,浆液通过孔底返浆方式注入地层,首先钻直径较大的孔,安装孔口管和高压球阀,然后通过前进式注浆方式成孔,并沿钻孔全长安装钢管,在孔口安装上排砂和止浆装置,通过钢管,将浆液注入孔底,在较高的注浆压力作用下,浆液返回孔口。该工艺主要适应成孔条件较好,基本无水的周边注浆孔和开挖面上的个别孔。

孔底注浆