李增軍

(天津 300461)

0 引言

隨著國(guó)家海洋戰(zhàn)略的推進(jìn)，在深水海域建設(shè)水下工程的需求越來(lái)越多，對(duì)跨越水深百米以上的海峽建設(shè)水下隧道的工程項(xiàng)目前瞻性技術(shù)要求也越來(lái)越多，但其結(jié)構(gòu)和構(gòu)筑方法的相關(guān)研究卻較少報(bào)道。傳統(tǒng)水下隧道結(jié)構(gòu)和工法對(duì)未來(lái)建設(shè)需求的適應(yīng)性研究以及如何提升和加強(qiáng)推廣其應(yīng)用十分必要。

傳統(tǒng)的水下隧道一般采用盾構(gòu)法隧道或沉管式隧道2種結(jié)構(gòu)形式。

盾構(gòu)法隧道施工對(duì)地質(zhì)條件要求較高，常見(jiàn)的問(wèn)題包括： 因?yàn)榈貙榆浻膊煌斐啥軜?gòu)姿態(tài)難控制、掘進(jìn)過(guò)程中地表沉陷和掘進(jìn)緩慢等問(wèn)題；或因?yàn)榛鶐r強(qiáng)度高，造成較大的盾構(gòu)掘進(jìn)成本； 還有由于盾構(gòu)掘進(jìn)排渣與管片拼裝交替進(jìn)行，制約了整體的推進(jìn)速度。

而沉管式隧道施工受水深條件、管節(jié)之間止水結(jié)構(gòu)和止水材料性能的限制，較難適應(yīng)未來(lái)超大水深，如150～300 m水下隧道工程建設(shè)的需求。水下對(duì)接過(guò)程中，對(duì)沉管位置和姿態(tài)的測(cè)控要求高。此外，一方面，沉管管節(jié)構(gòu)件體量大，預(yù)制周期較長(zhǎng)，制約總工期；另一方面，大型構(gòu)件浮運(yùn)安裝受氣象海況影響很大，存在安全風(fēng)險(xiǎn)。

本文在傳統(tǒng)盾構(gòu)隧道和沉管隧道結(jié)構(gòu)和工法特點(diǎn)的分析基礎(chǔ)上，對(duì)隧道的地基基礎(chǔ)處理、土石開(kāi)挖掘進(jìn)、隧道受力和防水主體結(jié)構(gòu)等技術(shù)元素進(jìn)行分解、分析和重新組合，提出先導(dǎo)管盾構(gòu)隧道的構(gòu)想，從盾構(gòu)和沉管隧道的施工經(jīng)驗(yàn)對(duì)其可行性進(jìn)行論述，并對(duì)三者的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析。

1 問(wèn)題的提出

面向未來(lái)超大水深隧道建設(shè)的需要，從持續(xù)改進(jìn)的觀念出發(fā)，有必要研究新的隧道構(gòu)筑法。盾構(gòu)隧道和沉管隧道等水下隧道傳統(tǒng)構(gòu)筑方法所存在的短板，歸納起來(lái)主要有如下方面：

1)對(duì)自然條件要求高。盾構(gòu)隧道對(duì)地質(zhì)條件要求較高，覆蓋層太薄，土層過(guò)軟、過(guò)硬或軟硬不均等都會(huì)造成掘進(jìn)困難或地面沉陷[1]；沉管隧道對(duì)風(fēng)、浪、流和水深條件均有嚴(yán)格的要求，風(fēng)力、浪高和流速直接影響浮運(yùn)安裝的施工操作和生產(chǎn)安全。

2)施工速度受限。盾構(gòu)隧道掘進(jìn)速度額定可以達(dá)到80 mm/min[2]，但由于不同地段土質(zhì)變化會(huì)大大影響掘進(jìn)速度，加之掘進(jìn)和管片拼裝交替進(jìn)行、互相等待，實(shí)際平均推進(jìn)速度一般只有15～25 mm/min；沉管安裝周期一般為每月2個(gè)管節(jié)，但大型管節(jié)預(yù)制周期一般每月只能完成1個(gè)管節(jié)，大大限制了沉管隧道的施工速度。

3)現(xiàn)有沉管和盾構(gòu)隧道的防水結(jié)構(gòu)無(wú)法適應(yīng)未來(lái)更大水深的建設(shè)需求。盾構(gòu)隧道會(huì)由于管片預(yù)制質(zhì)量、注漿質(zhì)量、管片姿態(tài)、膠條脫落等原因造成滲水或漏水，所能適應(yīng)的工作水壓一般不超過(guò)0.85 MPa[3]；沉管隧道會(huì)由于管節(jié)預(yù)制質(zhì)量或相鄰管節(jié)不均勻沉降等原因造成滲漏問(wèn)題。面對(duì)未來(lái)可能提出的150～300 m水下隧道建設(shè)需求，隧道的防水結(jié)構(gòu)需要改進(jìn)。

2 解決方案

基于上述分析，提出先導(dǎo)管盾構(gòu)隧道(構(gòu)筑法)解決方案[4]。以下從先導(dǎo)管盾構(gòu)隧道(構(gòu)筑法)概念、結(jié)構(gòu)、方法和專用設(shè)備等4個(gè)方面進(jìn)行說(shuō)明。

2.1 概念

先在水下地基上鋪設(shè)管道作為先導(dǎo)管，并將其端部與隧道出入口結(jié)構(gòu)相連通，安裝并操作水盾構(gòu)由隧道出入口結(jié)構(gòu)進(jìn)入先導(dǎo)管，用以隔開(kāi)先導(dǎo)管內(nèi)的水形成干施工條件。隨著水盾構(gòu)在先導(dǎo)管內(nèi)的推進(jìn)拼裝隧道管片，通過(guò)壓力注漿填充隧道管片與先導(dǎo)管之間的縫隙，使先導(dǎo)管和隧道管片形成整體，構(gòu)成隧道主體結(jié)構(gòu)。這一水下隧道構(gòu)筑方法，稱之為先導(dǎo)管盾構(gòu)隧道構(gòu)筑法,用這種方法構(gòu)筑的隧道稱作先導(dǎo)管盾構(gòu)隧道。先導(dǎo)管盾構(gòu)隧道構(gòu)筑法示意如圖1所示。

2.2 隧道結(jié)構(gòu)

2.2.1 主體結(jié)構(gòu)組成部分及其作用

采用2.1節(jié)所述的施工方法構(gòu)建的水下先導(dǎo)管隧道，主要包括設(shè)于水下的隧道本體，以及用于銜接隧道本體端口與隧道外部大氣空間的隧道口結(jié)構(gòu)。其中，隧道本體包括3層結(jié)構(gòu)： 由隧道管片拼裝而成的主承壓管道、套設(shè)于主承壓管道外的防水約束先導(dǎo)管，以及由填充于主承壓管道與先導(dǎo)管之間的注漿料構(gòu)成的充填加壓層。實(shí)際工程中，水下先導(dǎo)管隧道結(jié)構(gòu)還需包括用于將管道構(gòu)件埋設(shè)固定于水下地基上的錨碇結(jié)構(gòu)或鎖固回填料。先導(dǎo)管盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)剖面如圖2所示。

(a) 先導(dǎo)管-水盾構(gòu)-管片剖視圖

(b) 先導(dǎo)管盾構(gòu)施工透視圖

(c) 水盾構(gòu)盾尾和頂推機(jī)構(gòu)示意圖

(a) 先導(dǎo)管隧道斷面及回填埋壓圖

(b) B-B剖面圖

先導(dǎo)管采用抗拉管體，可承受注漿壓力引起的環(huán)向拉應(yīng)力以及隧道橫、縱斷面彎拉應(yīng)力。先導(dǎo)管套設(shè)于主承壓管道之外，形成了可靠的永久性防水層，可以從根本上解決施工缺陷造成的滲漏水問(wèn)題。玻璃鋼等高分子復(fù)合管道質(zhì)量輕、耐腐蝕，在泥面以下的封閉環(huán)境中還具有長(zhǎng)壽命的特點(diǎn)，可從整體上提高隧道工程的使用壽命和防水可靠性，是理想的先導(dǎo)管材料。

相鄰的隧道管片之間采用螺栓連接，安裝完成后的隧道管片構(gòu)成主承載管道，承擔(dān)環(huán)境水土壓力和隧道使用荷載[5]。主承載管道的應(yīng)力狀態(tài)可通過(guò)施工工藝參數(shù)、施工荷載大小及其施加順序進(jìn)行調(diào)整[6]。例如，通過(guò)改變隧道管片背后注漿壓力，可以借助先導(dǎo)管的約束作用，在管片環(huán)內(nèi)產(chǎn)生不同水平的預(yù)壓應(yīng)力； 通過(guò)采取“先兩側(cè)后頂部”的順序進(jìn)行鎖固回填，可利用兩側(cè)回填料的土壓力和地層反力來(lái)降低管片環(huán)的彎矩[7]。

2.2.2 方案的可行性分析

先導(dǎo)管盾構(gòu)隧道方案的可行性在于，盡管它是一種新結(jié)構(gòu)和新技術(shù)，但其構(gòu)成元素卻是現(xiàn)有技術(shù)或是對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的簡(jiǎn)化。其創(chuàng)新方向是在現(xiàn)有成熟技術(shù)的基礎(chǔ)上加以簡(jiǎn)化和組合，形成新的技術(shù)方案。當(dāng)然，也存在一些新技術(shù)產(chǎn)品有待研發(fā)。

先導(dǎo)管的鋪設(shè)所用到的船機(jī)設(shè)備和技術(shù)與沿?；痣姀S冷卻水取排管道鋪設(shè)相似，但所鋪管道的直徑不同。直徑4 m左右管道的海底鋪設(shè)已有成熟經(jīng)驗(yàn)，可用于設(shè)施隧道的構(gòu)筑。目前尚無(wú)6 m以上大直徑管道的水底鋪設(shè)經(jīng)驗(yàn)，相關(guān)工藝技術(shù)有待進(jìn)一步研究。

水盾構(gòu)是在現(xiàn)有盾構(gòu)的基礎(chǔ)上，去掉切削排渣機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化而成。水盾構(gòu)在先導(dǎo)管內(nèi)推進(jìn)，只需克服正面水壓和側(cè)壁摩阻，承受的荷載明確而穩(wěn)定，其設(shè)計(jì)建造技術(shù)相對(duì)來(lái)說(shuō)更加簡(jiǎn)化。管片的設(shè)計(jì)施工技術(shù)與目前盾構(gòu)隧道相同。

水底基槽的開(kāi)挖和隧道填埋防護(hù)技術(shù)與裝備，通風(fēng)豎井和橋隧轉(zhuǎn)換人工島的建設(shè)技術(shù)與裝備等，均隨著近年來(lái)海底沉管隧道的建設(shè)實(shí)踐發(fā)展和成熟起來(lái)。

總之，先導(dǎo)管盾構(gòu)隧道方案具有現(xiàn)實(shí)可行性。

2.3 施工方法

先導(dǎo)管盾構(gòu)隧道施工流程如圖3所示，水下先導(dǎo)管盾構(gòu)隧道施工包括如下5個(gè)步驟。

圖3 先導(dǎo)管盾構(gòu)隧道施工流程圖

1)施工前準(zhǔn)備。包括隧道出入口結(jié)構(gòu)施工和水底基槽開(kāi)挖。隧道出入口結(jié)構(gòu)將水下隧道與岸上大氣空間連通(見(jiàn)圖4)。根據(jù)需要可在水底泥面以下開(kāi)挖基槽，將水下隧道埋置在適當(dāng)?shù)纳疃壬稀?/p>

圖4 先導(dǎo)管盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)剖面圖

2)先導(dǎo)管鋪設(shè)。將先導(dǎo)管沉放安裝到水下地基上，將其端口分別與對(duì)應(yīng)的隧道出入口結(jié)構(gòu)銜接且相互貫通。先導(dǎo)管是1根鋪放在海底的連續(xù)管道，用于給水盾構(gòu)的推進(jìn)提供導(dǎo)向，并為隧道管片背后壓力注漿提供約束反力。

3)施工設(shè)備裝配。在先導(dǎo)管的始發(fā)端管道外架設(shè)具有推進(jìn)機(jī)構(gòu)的水盾構(gòu)(見(jiàn)圖4)，并在水盾構(gòu)內(nèi)安裝適配的油脂加注加壓設(shè)備、注漿裝置、隧道管片吊運(yùn)設(shè)備和隧道管片拼裝裝置。安裝完成后，水盾構(gòu)可以沿著先導(dǎo)管從始發(fā)端推進(jìn)至末端。

4)管片安裝和充填加壓層施工。隧道管片在水盾構(gòu)的盾殼內(nèi)拼裝，構(gòu)建形成主承壓管道。水盾構(gòu)的盾尾刷密接已拼裝就位的隧道管片，以臨時(shí)封閉盾尾和隧道管片的間隙[8]。啟動(dòng)注漿裝置向隧道管片與先導(dǎo)管之間的縫隙中注入注漿料，形成充填加壓層。隧道管片拼裝裝置和注漿裝置分步交替完成主承壓管道的拼裝和充填加壓層的施工，從而完成隧道本體施工。在此過(guò)程中，水盾構(gòu)不斷將水從隧道本體內(nèi)推出，完成水下隧道的構(gòu)建。

5)收尾。移除施工設(shè)備，完成水下隧道施工。

在先導(dǎo)管鋪設(shè)過(guò)程中，應(yīng)保持管道內(nèi)外水體相通，使管道免受內(nèi)外壓差，最大限度降低對(duì)其強(qiáng)度和剛度的要求。鋪設(shè)完成的先導(dǎo)管需采用錨碇結(jié)構(gòu)固定于水下地基上，以抵抗水盾構(gòu)經(jīng)過(guò)時(shí)管道內(nèi)的水被排空后產(chǎn)生的上浮力。錨碇結(jié)構(gòu)可以采用安裝于管道內(nèi)部或管道外部的配重塊，也可采用鎖固回填料對(duì)管道進(jìn)行埋壓。管道內(nèi)、外的配重和鎖固回填料的組合施加方式和時(shí)間順序，不但決定了管道的抗浮安全性，還決定了管道結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)是否有利。

在隧道管片和先導(dǎo)管之間，可采用改進(jìn)的盾尾刷同時(shí)密接隧道管片和先導(dǎo)管管壁，以完全封閉兩者的間隙，為壓力注漿和提高注漿壓力創(chuàng)造條件。注漿壓力可顯著高于對(duì)應(yīng)的隧道施工位置的環(huán)境壓力，壓差可遠(yuǎn)大于盾構(gòu)隧道注漿施工通常采用的限值0.1～0.2 MPa，可根據(jù)設(shè)計(jì)需要進(jìn)行優(yōu)選。根據(jù)需要可利用增大的注漿壓力在管片內(nèi)施加預(yù)壓應(yīng)力，以改善管道結(jié)構(gòu)的整體應(yīng)力狀態(tài)。

2.4 專用設(shè)備

水盾構(gòu)是所述技術(shù)方案所需的專用設(shè)備。水盾構(gòu)組成裝置主要包括： 可容納隧道管片拼裝裝置的盾殼、用于連接注漿裝置的注漿孔道、盾尾密封機(jī)構(gòu)，以及驅(qū)動(dòng)水盾構(gòu)行進(jìn)的推進(jìn)機(jī)構(gòu)。

水盾構(gòu)的主要作用是排開(kāi)先導(dǎo)管內(nèi)的水，為管片拼裝和壓力注漿等后續(xù)施工創(chuàng)造干施工條件。與通常使用的盾構(gòu)不同，水盾構(gòu)無(wú)需掘土，故不設(shè)置刀盤和清除渣土的排渣機(jī)構(gòu)?？蛇x擇裝備用于清除盾身前方淤積物的清淤機(jī)構(gòu)和在盾身外壁設(shè)置用于減小盾身及先導(dǎo)管間摩擦力的潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)。水盾構(gòu)及其清淤和潤(rùn)滑裝置示意如圖5所示。

圖5 水盾構(gòu)及其清淤和潤(rùn)滑裝置示意圖

盾尾密封機(jī)構(gòu)能夠密接拼裝就位的隧道管片和先導(dǎo)管內(nèi)壁，以封閉先導(dǎo)管和隧道管片間的縫隙，在盾殼內(nèi)和盾殼后側(cè)形成干施工條件。為此，需研制和采用新型盾尾刷。

3 先導(dǎo)管盾構(gòu)隧道方案的技術(shù)效果

1)利用管道作導(dǎo)向?qū)崿F(xiàn)盾構(gòu)在水體中推進(jìn)，是一種具有創(chuàng)造性的新方法。

2)與沉管沉放對(duì)接相比，先導(dǎo)管在安裝過(guò)程中內(nèi)外水體相通，消除了內(nèi)外壓差，大幅降低了對(duì)管道剛度和強(qiáng)度的要求，減輕了其質(zhì)量，降低了對(duì)大型起重設(shè)備的需求，規(guī)避了漂浮安裝的施工風(fēng)險(xiǎn)，取消了壓載水系統(tǒng)，簡(jiǎn)化了施工操作，降低了施工風(fēng)險(xiǎn)。

3)無(wú)需大型構(gòu)件浮運(yùn)安裝，不但節(jié)省了大型浮運(yùn)船舶的建造使用費(fèi)和深塢區(qū)的建設(shè)運(yùn)行費(fèi)用，還規(guī)避了水上施工的各種風(fēng)險(xiǎn)因素，大大降低了海況氣象條件對(duì)施工的影響。

4)利用先導(dǎo)管管壁的抗拉承載力和隧道管片的抗壓抗彎能力，通過(guò)壓力注漿使之成為整體，組合創(chuàng)新形成一種新型復(fù)合結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)可在施工過(guò)程中施加預(yù)應(yīng)力，達(dá)到調(diào)整應(yīng)力狀態(tài)、限制裂縫和提高結(jié)構(gòu)壽命的目的。

5)通過(guò)簡(jiǎn)化盾構(gòu)結(jié)構(gòu)，創(chuàng)造了一種新的盾構(gòu)類型——水盾構(gòu)。

6)傳統(tǒng)盾構(gòu)一般需根據(jù)特定項(xiàng)目的具體地質(zhì)條件進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，其通用性和對(duì)地質(zhì)變化的適應(yīng)能力較低，設(shè)備攤銷費(fèi)較高。相比之下，水盾構(gòu)由于使用條件單一，可進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)和制造，可重復(fù)使用，從而降低設(shè)備費(fèi)成本。

7)相對(duì)于盾構(gòu)法隧道，先導(dǎo)管盾構(gòu)隧道構(gòu)筑法省去了盾構(gòu)掘土排渣，代之以挖泥船基槽挖泥，類似于硬巖段盾構(gòu)空推[9]，優(yōu)勢(shì)如下： ①把掘進(jìn)與管片拼裝的接續(xù)交替施工改成了挖泥、鋪管和管片拼裝的平行流水作業(yè)，可大大加快施工進(jìn)度。②相比盾構(gòu)，挖泥船對(duì)所挖土質(zhì)變化的適應(yīng)性強(qiáng)、敏感性低，大大降低了施工難度和對(duì)地質(zhì)條件的要求；盡管挖泥量增加了，但由于挖泥船施工效率高，單方成本低，可縮短工期、降低成本。

8)不需要進(jìn)行沉管等大型構(gòu)件預(yù)制，預(yù)制廠建設(shè)費(fèi)用可顯著降低，也解除了大型構(gòu)件預(yù)制的長(zhǎng)周期對(duì)項(xiàng)目總工期的制約。

9)與沉管法相比，先導(dǎo)管盾構(gòu)隧道構(gòu)筑過(guò)程中取消了大型沉管管節(jié)的預(yù)制、浮運(yùn)和沉放安裝，代之以先導(dǎo)管的制作鋪設(shè)和管片的預(yù)制拼裝，降低了施工難度和對(duì)大型設(shè)備的依賴，提高了構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化程度和質(zhì)量，更加符合建筑工程產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)發(fā)展潮流。

4 主體結(jié)構(gòu)造價(jià)對(duì)比分析

目前最大的公路隧道斷面為雙向8車道。以現(xiàn)有的8車道沉管隧道(見(jiàn)圖6)和盾構(gòu)隧道(見(jiàn)圖7)初步設(shè)計(jì)斷面為基礎(chǔ)，擬定相同施工條件下的先導(dǎo)管隧道(見(jiàn)圖8)斷面，計(jì)算工程量，然后在同一價(jià)格體系中進(jìn)行造價(jià)對(duì)比分析，得到先導(dǎo)管隧道、沉管隧道和盾構(gòu)隧道相比造價(jià)的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。先導(dǎo)管隧道斷面的擬定遵循結(jié)構(gòu)等效的原則，保持其開(kāi)挖邊坡、頂面埋深、防護(hù)回填、地基處理和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)與沉管隧道相同，管片內(nèi)徑及配筋、隧道內(nèi)部鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)與盾構(gòu)隧道相同。在此基礎(chǔ)上增設(shè)先導(dǎo)管，并增加25%的管片混凝土用量，用于加厚管片，以克服對(duì)稱同步回填過(guò)程中同步控制偏差可能造成的管片內(nèi)力增大。

圖6 沉管隧道典型斷面圖

圖7 盾構(gòu)隧道典型斷面圖

圖8 先導(dǎo)管隧道擬定斷面圖

4.1 主體結(jié)構(gòu)工程范圍

選擇構(gòu)成主體所必須的結(jié)構(gòu)作為造價(jià)對(duì)比的工程內(nèi)容，具體如表1所示。

表1 隧道主體結(jié)構(gòu)選定工程內(nèi)容表

4.2 主體結(jié)構(gòu)費(fèi)用構(gòu)成

以實(shí)際工程價(jià)格體系為參照，計(jì)算得到3種不同結(jié)構(gòu)形式隧道的費(fèi)用組成，如圖9—11所示。需要說(shuō)明的是：

1)先導(dǎo)管價(jià)格。由于市場(chǎng)上沒(méi)有類似產(chǎn)品，故以直徑4 m的玻璃鋼管道的采購(gòu)費(fèi)用和鋪設(shè)施工費(fèi)用為基礎(chǔ)進(jìn)行組價(jià)，以4倍的鋪設(shè)施工費(fèi)用和16倍的采購(gòu)費(fèi)用組成直徑16 m玻璃鋼管道的采購(gòu)鋪設(shè)費(fèi)用。

2)水盾構(gòu)掘進(jìn)費(fèi)用。由于市場(chǎng)上沒(méi)有類似產(chǎn)品，故以盾構(gòu)隧道中盾構(gòu)掘進(jìn)費(fèi)用和盾構(gòu)租賃費(fèi)為基礎(chǔ)進(jìn)行組價(jià)。考慮到盾構(gòu)制造費(fèi)用中，切削排渣機(jī)構(gòu)的費(fèi)用約占50%[10]，而水盾構(gòu)無(wú)切削排渣機(jī)構(gòu)，故以盾構(gòu)隧道中盾構(gòu)租賃費(fèi)的50%計(jì)入先導(dǎo)管隧道的掘進(jìn)費(fèi)[11]?？紤]到頂進(jìn)開(kāi)挖排土費(fèi)占盾構(gòu)掘進(jìn)費(fèi)的99%以上[12]，而先導(dǎo)管隧道盾構(gòu)推進(jìn)過(guò)程無(wú)需挖土排渣，故將盾構(gòu)隧道中掘進(jìn)費(fèi)的1%計(jì)入先導(dǎo)管隧道的掘進(jìn)費(fèi)。

4.3 主體結(jié)構(gòu)工程經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比分析

將3種隧道結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比(見(jiàn)圖12)，可明顯看出先導(dǎo)管隧道的特點(diǎn)。

由圖12可知：

1)同沉管隧道相比，先導(dǎo)管隧道主體鋼筋混凝土方量減少了48%以上，完全抵消了基槽開(kāi)挖和回填量增大所增加的費(fèi)用，同時(shí)全額節(jié)省的沉管浮運(yùn)安裝費(fèi)補(bǔ)償了增設(shè)先導(dǎo)管造成的隧道防水結(jié)構(gòu)費(fèi)用的增加，主體結(jié)構(gòu)費(fèi)用總額減少了11%以上。

字母代號(hào)為表1所列隧道結(jié)構(gòu)及所列結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)工程內(nèi)容； 數(shù)字為費(fèi)用占比百分?jǐn)?shù)。

字母代號(hào)為表1所列隧道結(jié)構(gòu)及所列結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)工程內(nèi)容； 數(shù)字為費(fèi)用占比百分?jǐn)?shù)。

字母代號(hào)為表1所列工程隧道結(jié)構(gòu)及所列結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)內(nèi)容； 數(shù)字為費(fèi)用占比百分?jǐn)?shù)。

2)同盾構(gòu)隧道相比，先導(dǎo)管隧道掘進(jìn)費(fèi)用的減少基本補(bǔ)償了所增加的地基基礎(chǔ)和回填的費(fèi)用；如不考慮增設(shè)先導(dǎo)管所造成的隧道防水結(jié)構(gòu)費(fèi)用的增加，其他部分主體結(jié)構(gòu)總費(fèi)用只增加了不到6%?？紤]到先導(dǎo)管防水層所帶來(lái)的防水可靠性的提高和先導(dǎo)管隧道對(duì)大水深應(yīng)用適應(yīng)能力的提高，這個(gè)代價(jià)并不算高。

圖12 3種隧道經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比圖

3)同沉管隧道和盾構(gòu)隧道相比，先導(dǎo)管隧道防水結(jié)構(gòu)費(fèi)用占比大幅增加，增幅達(dá)主體結(jié)構(gòu)總費(fèi)用的17%以上，體現(xiàn)了先導(dǎo)管隧道防水結(jié)構(gòu)的強(qiáng)化。同時(shí)也說(shuō)明，隨著防水先導(dǎo)管研發(fā)工作的開(kāi)展和其制造鋪設(shè)成本的降低，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)和降低成本措施[13-14]，先導(dǎo)管隧道的總造價(jià)將有較大的下降空間。

5 結(jié)論與體會(huì)

通過(guò)比較分析，提出了先導(dǎo)管盾構(gòu)隧道的結(jié)構(gòu)、方法和專用設(shè)備方案，并論述了其技術(shù)可行性。與現(xiàn)有技術(shù)相比，先導(dǎo)管盾構(gòu)隧道放寬了對(duì)地質(zhì)、氣象和水文條件的限制，降低了風(fēng)險(xiǎn)，簡(jiǎn)化了施工工藝，為未來(lái)超大水深隧道建設(shè)提供了一種可選方案，能大幅提高隧道的防水性。

先導(dǎo)管盾構(gòu)隧道的概念、結(jié)構(gòu)和方法還只是初步提出，由此帶來(lái)了一系列需要研究的技術(shù)問(wèn)題，包括水盾構(gòu)的設(shè)計(jì)研發(fā)，6 m以上大直徑先導(dǎo)管的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)和制作加工技術(shù)，先導(dǎo)管從鋪設(shè)、拼裝管片、壓漿到回填埋壓過(guò)程中的受力轉(zhuǎn)換及其臨時(shí)和永久配重壓載鎖固結(jié)構(gòu)等，需要相關(guān)行業(yè)的技術(shù)人員共同研究解決。