海底隧道破碎带钻爆法安全快速施工技术研究

摘要

青岛胶州湾海底隧道是我国大陆修建的第一批海底隧道，隧道全长7.8km，具有地质复杂多变（穿越多条断层破碎带）、开挖断面超大(最大开挖断面积可达202m2)、施工工期紧等特点及难点，施工风险及施工压力极大。鉴于目前我国尚无此类隧道的相关设计、施工经验，因此，为保证隧道施工安全并加快其施工效率，有必要针对其安全快速施工技术进行系统深入地研究。
　　 本文以胶州湾海底隧道为工程依托，重点针对海底隧道破碎带处安全快速施工技术进行研究，本论文的主要研究工作主要体现在以下几个方面:
　　 1.对海底隧道断层破碎带进行分类，然后采用理论分析、室内试验、现场试验等方法，对不同类别断层破碎带适用的注浆方案、注浆材料、注浆参数、注浆工艺及注浆效果评价标准进行研究，由此获得不同类别断层破碎带围岩注浆成套技术。
　　 2.基于国内外探、钻孔机械设备现状分析，并结合胶州湾海底隧道工程实际，重点对三臂凿岩台车进行改进，以实现海底隧道断层破碎带处探、钻、注一体化高工效快速施工目标。
　　 3.在确保施工安全的前提下，对原设计CD施工工法进行优化，提出适用于海底隧道断层破碎带复杂地质条件的三台阶分步施工工法，即上台阶预留核心土，中、下台阶左右分部开挖施工工法，以提高施工效率。
　　 4.结合胶州湾海底隧道施工风险特点，依据工程实际，研究并制定了较为系统、完善的风险应急救援管理体系，以提高海底隧道施工安全的可靠性。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 依托工程背景

1．1．1 建设背景

1．1．2 工程概况

1．1．3 工程特点及难点

1．1．4 论文研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 钻爆法海底隧道施工现状

1．2．2 钻爆法海底隧道不良地质处理技术现状

1．2．3 钻爆法海底隧道快速施工技术现状

1．3 论文研究的主要内容

2 海底隧道断层破碎带注浆技术研究

2．1 断层破碎带分类

2．1．1 断层破碎带分类指标及其程度划分

2．1．2 断层破碎带分类结果

2．2 断层破碎带超前地质综合预报技术

2．3 围岩注浆方案

2．4 注浆材料及其试验

2．4．1 室内试验

2．4．2 现场试验

2．5 注浆参数研究

2．5．1 注浆加固范围

2．5．2 注浆压力

2．5．3 浆液扩散半径的确定

2．5．4 注浆孔终孔间距的确定

2．5．5 注浆量及注浆速度

2．6 注浆工艺研究

2．6．1 分段前进式注浆

2．6．2 钻杆后退式注浆

2．6．3 全孔一次性注浆

2．6．4 止浆设备及工艺

2．7 注浆效果评价标准

2．7．1 注浆效果评价方法

2．7．2 注浆效果评价标准

2．8 本章小结

3 海底隧道断层破碎带快速施工技术研究

3．1 探、钻孔机械设备现状

3．1．1 常规地质钻机

3．1．2 液压凿岩台车及凿岩机

3．1．3 多功能履带式钻机

3．2 胶州湾海底隧道探、钻孔设备选型及改进

3．3 三臂凿岩台车施工作业流程

3．4 与其它台车性能比较

3．4．1 性能指标对比

3．4．2 作业范围和进场速度比较

3．4．3 钻孔速度比较

3．4．4 单耗比较

3．4．5 钻孔配备人员比较

3．4．5 两种台车优缺点分析

3．5 本章小结

4 海底隧道断层破碎带施工工法研究

4．1 原设计施工工法

4．1．1 设计施工工法简介

4．1．2 设计施工工法安全性评价

4．2 施工工法优化研究

4．2．1 优化工法简介

4．2．2 优化工法可行性分析

4．3 两种施工工法比较

4．3．1 安全性比较

4．3．2 施工效率比较

4．4 本章小结

5 海底隧道风险应急救援管理体系研究

5．1 风险应急救援管理组织机构

5．2 风险应急救援管理预案

5．3 风险应急响应机制

5．3．1 响应分级

5．3．2 响应程序

5．3．3 应急结束

5．3．4 事故处理原则

5．4 风险应急救援管理措施

5．4．1 视频监视系统

5．4．2 人员、设备自动识别系统

5．4．3 洞内通讯联络及报警系统

5．4．4 应急救援抢险物资配备

5．5 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的论文与参加的课题情况