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1993年 英法海峽隧道:隧道地質和工程概況(二)

作者:阿樓編譯   阿樓博客裡  2003/5/29 23:56:00   来源:阿樓翻译
 (一)地質勘測
  自1865年起就對海峽隧道進行現場研究,在聖瑪格麗特海灣鑽孔並在海底取樣。
  1958~1959年海峽隧道研究組又進行了一些研究,包括海中鑽探、地球物理探測和海底取樣。1964~1965年再次進行大範圍的現場研究,包括近100個海上鑽孔、20個陸地鑽孔、岩石的現場和實驗室試驗以及在海上的地震波探測。
  1972~1974年海峽隧道地質勘測工作又進行了進一步研究,包括靠近海岸7處鑽孔勘測,海上進行15個鑽孔勘測,對特殊問題的地帶進行地球物理探測和對英國海岸一部分路線再作測量。
  1.地質確定
  海峽地質由一些白堊層覆蓋在泥灰質粘土和綠砂上面所組成。海峽的英國一側多褶皺,但極輕微。法國一側的褶皺情況較嚴重並且複雜。
  沿隧道的選擇線上有三個主要岩層,按從上到下的順序是中白堊、晚白堊和泥灰質粘土。中白堊和晚白堊的上面部分是脆弱的破碎白堊。晚白堊的下面部分是粘土與白堊混雜在一起,表現為白堊質泥灰岩。白堊質泥灰岩為中等強度、均質和用具塑性,並且一般沒有張開斷裂,使它成為實際上不透水的岩層,對開挖隧道十分理想。泥灰質粘土雖也不透水,但它較軟弱且有強塑性的性態,當加壓時變形不一致。
  裂縫和斷層是隧道開挖最不利的情況。裂縫能加重地層的透水性並因滲水量的加大而造成延誤工期。斷層也能增大滲水性或從斷裂面滲漏或從斷層附近被擾動的地層內裂縫滲漏。但是,有些跡象表明它對開挖工作面的穩定性不致於造成問題,並且滲漏水也無侵蝕作用。此外,白堊層內部既無縱向位移,斷裂層的位移且偏移也不大於15m。從勘測到的斷層看,一般是接近垂直的,儘管在局部地帶也有接近偏移很小的平行斷層。
  2.超前鑽探
  在制定英法海峽隧道設計和施工方案中,提出一個重要建議是利用服務隧道對前方滲透度很高的不穩定地層或地帶進行超前鑽探,以期掌握服務隧道前方的地層規律。服務隧道進行鑽探,在開挖工作面前經常保持至少20m的地層探查,鑽孔深達100m。勘探鑽機在工作面稍稍偏上部位鑽入,垂直地向下來找出泥灰質粘土層的位置,並向側面達到鐵路運行主隧道的位置。一旦查明確定是一個不穩定的高滲透性地帶,在盾構掘進機到達通過前使用速凝水泥漿進行注漿加固處理。
  (二)工程僅況
  英國和法國之間,海峽隧道經過的地質地形情況,有著極大的差異。這種地質情況差異導致英法兩側採取兩種不同的施工方法。
  英國一側的隧道工程,都在包含粘土質碳酸鹽泥岩的泥灰岩地層中施工。泥灰岩地層具有良好的自立性,比較適合於全斷面盾構掘進機施工。!
  法國一側的海峽隧道要穿越多處斷層的泥灰岩地層,所以採用了與英國一側不同類型的土壓平衡盾構掘進機。
  1.隧道理深和長度
  英國一側的隧道理深在21~70m之間,平均埋深40m。英國一側的隧道在莎士比亞峭壁工地開始掘進。一條直徑4.8m的服務隧道和兩條直徑7.6m的鐵路區間隧道在海峽掘進20km,與從法國方向推過來的隧道會合·還有8km陸地隧道,推進至希爾舒格洛夫。而法國一側的陸地隧道僅3km,海底隧道為15km。海峽隧道的英國西側,有0.5km長的隧道是採用新奧法腦工,還有0.5km長的隧道是採用隨挖隨填法施工,隧道通至希爾城堡。英國一側的海峽隧道出口距莎士比亞峭壁隧道工地約9km,見圖3。
  2.槽向通道設置
  除了一條服務隧道和兩條鐵路隧道外,英法海峽鐵路運行隧道每隔375m設置一條與服務隧道相連接的橫向通道,每隔250m設置連接兩條鐵路隧道的橫向活塞式泄壓風道,見圖。每第二條橫向通道為雙通道,以便每間隔375m設置一個人行通道,每間隔750m設置一個電力控制室或變電站。英法海峽隧道工程地質剖面圖
  3.交叉轉線段
  英法海峽隧道設立四個交叉轉線段,有利於火車編組和往復行駛。火車可從一條鐵路隧道駛入另一條鐵路隧道。兩個交叉轉線段設置在海底,將海底鐵路隧道分為三段。英國一側的交叉轉線段的隧洞長158m、寬22m、高15m,是建設在海底最大的隧洞。除了交叉轉線段外,英國還憑藉隧道施工技術,在自己一側建設兩個低位集水井。這兩個低位元集水井也列為主要工程。
 
  4.隧道襯砌
  英法海峽隧道使用兩種類型的隧道襯砌,一種是預製混凝土管片,另一種是鑄鐵管片。預製混凝土管片是根據100inch標準換形塊襯砌開發的。所有的襯砌接頭都是採用鉸接。還開發設計了焊接強度為20N/mm2的特殊梯形鋼筋網片用於襯砌接頭,以防襯砌破裂。
  隧道直徑為7.6m的鐵路區間隧道,每環需要8塊管片和一塊封頂塊管片。每塊管片外弧面上有4塊厚20mm的襯墊。封頂塊管片拼裝嵌入時,襯墊在壓力下壓向與泥灰岩層的接觸面,並留有20mm的環形空間,以便進行注漿加固。在採用其他手段進行襯砌密封之前,注漿加固是有效控制地下水侵入的第一步措施。海底隧道段管片,厚度約360mm;陸地隧道段管片要承受更大的壓力,其厚度約540mm。
  除了使用混凝土管片以外,英法海峽鐵路區間隧道之間的橫向通道襯砌,採用螺栓連接的鑄鐵襯砌管片。同時,為使橫向通道能在毗連接合口應用這些鑄鐵管片,鐵路隧道圓環中的預留接合口為混凝土結構。因此,一種混合襯砌也隨之開發和應用。
  5.莎士比亞峭壁隧道工程
  海峽工程的一條長1.6km交通公路於1987年8月開始施工,與莎士比亞峭壁上部隧道工地相連接。莎士比亞峭壁上下兩個隧道工地,水準高差達50m,由一條1974年建成的公路隧道相連接。莎士比亞峭壁下部工地的第二條坑道採用新奧法施工,與下方主隧道相連。英國一側首次應用新奧法進行這樣規進的隧道施工l974年建成的現有隧道用於出土運輸,新坑道則用於材料供應。列車編組、交叉轉線的隧洞,也採用新奧法施工。
  6.冷卻水管道和通風系統
  莎士比亞峭壁下部隧道工地的建築,將作為主要冷卻工廠的設施。兩條直徑400mm、水溫為5℃的冷卻水管道通過隧道,以防隧道作業環境溫度升高。隧道內還設置備用的通風系統,在遇到緊急情況下啟用。
  現有的工作風井作為主要通風系統的一部分。海峽服務隧道通風壓力保持在低正壓力值,以防發生火災時煙霧湧入安全通道。
  7.電力配置
  長距離海底鐵路區間隧道的通風,不能承受柴油機動力機車的廢氣排放,所以採用電氣機車。設計一個專用鐵路運輸系統,以確保大批乘客和物資順利通過英法海峽隧道。
  電力由架空線引入隧道內,在出土料斗機械和盾構掘進機處轉換成蓄電池供電。在鹽漬地層的潮濕條件下,漏電問題成為當時供電線路的一個重要問題,電力系統經常跳閘。當時又缺乏這方面的施工技術和經驗。為克服這些困難,做了許多開創性工作。經過12個月的努力,一種完全新型、具有180馬力的電力機車設計問世,並交付使用。
  8.施工安全體系
  英法海峽隧道大量投資于施工安全體系的開發和完善。TML國際建築集團同衛生和安全勞防行政部門(HSE)合作,1990年貫徹實施了重要措施,對施工安全體系完善改進起到了指導作用。
  9.設備安裝
  1990年2月開始隧道固定設備安裝。l991年底,部分隧道根據試車要求,提早進行區間短程低速運輸。隧道掘進、施工和設備安裝各階段按計劃完成,並投入使用。整個服務系統在1992年12月15日投入運轉。
  英法海峽隧道於1993年6月15日正式對外開放,規劃網路見圖。
 
 
 阿樓編譯自《國際隧道與隧道工程》
 
 
 

点数:24560 发布:順頌 编辑:阿樓翻译 联系:louruyue@sina.com
 
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