蘇埃通道工程

1 工程意義

蘇埃通道工程是中國汕頭市交通路網規(guī)劃中4條跨海通道之一，是連接汕頭中心城區(qū)南北兩岸的重要交通工程，對形成高效的綜合立體交通網絡，充分發(fā)揮汕頭市作為粵東地區(qū)“區(qū)域中心城市”的功能將起到重要作用。

2 工程概況

2.1工程設計

蘇埃通道工程按Ⅰ級公路技術標準設計，兼具城市道路功能，雙向6車道，設計行車速度為60 km/h。路線全長6 680 m，隧道長5 300 m，北岸明挖隧道長1 540 m，南岸明挖隧道長712.5 m。明挖隧道采用連續(xù)墻和工法樁圍護結構，基坑最大深度32.49 m，海域段3 047.5 m采用盾構法施工。蘇埃通道工程隧道布置見圖1。

(a) 線路平面

(b) 線路縱斷面

盾構隧道區(qū)間覆土厚度為9.7(0.65D)～17.2 m，最小覆土位于南岸始發(fā)端頭。隧道最低點位于主航道下方，覆土厚度為13.7 m，至海面埋深21.3 m，盾構段隧道中部最大水土壓力為0.4 MPa。盾構段設計為2條單洞隧道(見圖2(a))，隧道內徑為13.3 m，外徑為14.5 m，內設安全通道、應急通道、電纜管廊、管溝及煙道(見圖2(b))。

2.2工程地質與水文地質

蘇埃通道處于8度地震區(qū)，地層以海積、海陸交互相沉積和沖積類型為主，主要穿越淤泥、淤泥質土、粉質黏土、黏土、粉細砂、中粗砂、礫石以及花崗巖層(見圖3)，砂層為孔隙承壓水層。

(a)(b)

圖2盾構隧道橫斷面

圖3 地質剖面圖

海中主航道下方隧道盾構段存在3段基巖凸起(見圖4)，長度約182 m，侵入隧道最大高度約6 m，平均抗壓強度為127.4 MPa，最大抗壓強度約210 MPa，切入隧道斷面的基巖RQD均在80%左右?；鶐r凸起段隧道斷面上部為淤泥質土、粉質黏土、中粗砂，②1淤泥標貫擊數(shù)為1.16，承載力50 kPa； ②2淤泥質土標貫擊數(shù)為4.42，承載力60 kPa。該段覆土厚約13 m，主航道水深約8 m，水面至洞頂約21 m?？辈熨Y料顯示，南岸海域段在花崗巖⑥1全風化層、⑥2強風化層共10個鉆孔存在球狀風化體，直徑為0.5～5.6 m，一般為1～3 m，巖芯一般成柱狀—長柱狀，中風化,強度達90 MPa。

圖4 基巖突起段縱斷面示意圖(單位: m)

3 工程難點及解決對策

3.1工程難點

蘇埃通道工程是我國首座位于8度地震烈度區(qū)的超大直徑海底盾構隧道，也是國內首條采用超大直徑盾構穿越復雜地層的海底隧道，工程綜合難度和風險在目前我國同類型工程中最高，對隧道結構的設計理念和施工創(chuàng)新提出了很高的要求，其特點和難點概括如下。

1)大。采用直徑15.03 m泥水盾構，是世界上直徑最大的盾構之一。

2)淺。本工程水域段全部采用盾構掘進，小于1D淺覆土段占到線路總長的57%，且上部覆土層以淤泥和淤泥質土等軟土為主，具有高觸變性，存在掘進時掌子面極易變形失穩(wěn)和盾構栽頭、管片易上浮、刀盤結泥餅形成堵塞等風險。

3)高。該工程為中國第一條設防烈度為9度的海底盾構隧道，我國尚無類似工程經驗。結構設計需充分考慮結構抗震性能、地震下結構防水及接頭抗震(含材料)等相關新內容。

4)強。盾構穿越3段花崗巖凸起地段，基巖強度高、地層力學性質差異性強，在極端軟硬不均復合地層中掘進。下部中微風化花崗巖強度高，刀具非正常損壞嚴重，頂部軟土本身自穩(wěn)性差，易受擾動坍塌，且海中硬巖爆破處理效果不理想，出現(xiàn)“人造孤石”。

5)險。隧道穿越震陷軟土、液化砂土、花崗巖硬巖凸起、孤石等各類挑戰(zhàn)性地層，存在不明障礙物的風險。尤其是孤石體量小且分布不具有明顯規(guī)律性，難以預測,且與其周圍的風化體強度相差巨大，掘進風險大。

3.2解決對策

1)開展超大斷面盾構隧道的地震物理模型試驗研究，有針對性地采取管片結構防震、薄弱環(huán)節(jié)消能減震、隔震等綜合措施。

2)通過國際招標采購、專家論證等選擇有經驗的制造商，充分發(fā)揮中鐵隧道局集團施工經驗豐富和對地質條件認知準確的優(yōu)勢，實現(xiàn)與盾構制造商的對接融合，確保盾構設計性能可靠，并做好全過程制造質量監(jiān)控。

3)針對本工程在不良地質(如基巖突起、花崗巖球狀風化體、淺覆土、軟土震陷等地層)中掘進，存在的刀具磨損、高頻率換刀、刀盤結泥餅、工作面失穩(wěn)等風險，對盾構進行創(chuàng)新性設計，使其具備常壓換刀、軟硬刀具可互換、主軸承伸縮、刀盤刀具耐磨保護和檢測系統(tǒng)、防泥餅沖刷系統(tǒng)、防海水對盾構的銹(腐)蝕等功能。

4)在常壓刀盤的設計基礎上，通過優(yōu)化刀具配備、刀間距和全方位磨損檢測裝置，使其具備高效破巖能力，在常壓下更換刀具，盾構直接掘進通過3段基巖凸起段。掘進時采用超壓平衡方式，保持上部軟土地層的穩(wěn)定性，同時采用低轉速掘進，減輕掘進對軟土地層的擾動。

5)在淺覆土淤泥地層及淤泥質黏土地層中掘進時，采取徑向大流量沖刷(流量1 100 m3/h)，使渣土快速進入到泥水艙以減小結泥餅的可能； 分區(qū)操作推進油缸壓力，保持盾構整體重心在合理的區(qū)段內，防止盾構栽頭； 同步注漿采用快凝漿液及時充填空隙，遏制管片上?。?利用預留超前注漿功能，必要時對淤泥軟弱地層進行超前注漿預加固，確保隧道施工過程中方向可控以及運營期隧道沉降與變形可控。

6)通過掘進前地質物探、鉆探、補勘鉆探等方法和掘進中盾構設備配置的孤石探測裝置，對海域球狀風化體(孤石)進行提前探測，做到早發(fā)現(xiàn)、早處理。周圍地層較好時，孤石不隨刀盤轉動，優(yōu)化盾構掘進參數(shù)直接破碎通過； 周圍地層較差時，孤石易隨刀盤轉動，對孤石周邊土層進行洞內注漿加固，然后盾構掘進通過。

4 工期

工程于2016年4月開工，計劃2020年3月30日建成通車。

5 工程參建單位

項目采用PPP模式建設，由中鐵隧道局集團有限公司與湖南省交通規(guī)劃設計院負責設計施工總承包。

6 供稿人

中鐵隧道局集團有限公司： 王超峰。