一、工程简介

厦门东通道(翔安隧道)工程地处厦门岛东北部，介于五通码头和同安西滨下店村之间，途经得江港南东出海口最狭窄处，西北为封闭的海湾，东南为出海口，是一项建设规模宏大的跨海工程，连接若厦n岛巧翔安区巧地的交通嬰道，是厦门市本岛第六条进出曰通道，兼具公路与城市道路双重功能。工程书叟包括跨五通巧通、跨海翔安隧道和西滨巧通三部分。

厦门翔安隧道作为国内第一条自韦建设的海底隧道，线路总长度8.7km，隧道全长6.1km，其中海域段4.2km，沿线设通风竖井两道，车行横洞5处，人行横洞12处，翔安西滨侧设收费、服务、管理区。隧道施工使用钻爆法。

厦门翔安隧道按双洞双向6车道进行设计，平行的三孔隧道形式横穿整片海域，巧边孔洞主要用于通车，为丰.洞，中间孔洞留作服务隧道。主洞隧道建筑限界净宽13.5m，净高5m，最大巧挖面积170m2。服务隧道建筑限界净宽6.5m，净高6m。主洞隧道侧设线间距为52m，服务隧道与主洞隧道净间距为22m。隧道最深处位于海平面以下70m去右，海域最大水深接近30m。

二、建设条件

1  地形地貌

工程场址坐落平厦n岛的东北方向，该地区隶属于闽东南沿海的低山丘陵一滨海平原区。隧址lx；陆域平坦巧阔，主嬰为残丘一红土台地的风化剥蚀型微氏地貌。海岸带为海蚀及堆积海滩地貌，海岸线曲折，其中，五通岸多为侵蚀海岸，多礁石，西滨岸为堆积海岸，海滩宽阔。隧址区海域长约42km，五通侧水下岸坡较陡，海水一般深20m，最深处可达25m，海底起伏，多礁石，西滨侧水下岸坡较平缓，海水一般深15m，海底平坦，渐升至出露。

2  工程地质

厦门地区的局部地质所处的大地二级和三级构造单元分别为闽东中尘代火山断扮带和东南沿海变质带。在此构造单元内，长乐一诏安断裂带和九龙江断裂带对隧道选址具有控制意义。

地质勘探揭示，勘察场区地层丰要有两大类:第四系覆盖层和燕山期侵入岩。基岩主要为燕山早期的第二次侵入花岗闪长岩和中、粗粒黑云母花岗岩。花岗闪长岩韦要分布在海域及五通岸，黑云巧花岗岩丰要分布在翔安侧潮滩及其以北地带。花岗闪长岩和黑云母花岗岩内穿插辉绿岩(扮岩)、二长岩、闪长巧岩等岩化。其中，辉绿岩最为多见，主要通过近南北向及东北向高角度裂騰侵入，岩脉宽度一般不足Im，少数部位达10-20m；二长岩脉则多分布于F1、F4深槽，EXK33、EXK48、ZTK17钻孔也有揭示，在初勘CZK4孔附化五通侧潮滩后缘有所出露，最宽处约10m，总体呈北东向展布，其内原牛.节理和封闭裂憐发巧；五通岸(XZK9孔揭示)为微风化的闪长岩，连接线(初勘Z三K11及Y三K12孔揭示)为闪长巧巧脉体。基岩按不同K化程度可分为全风化、强风化、弱风化、微风化四个等级。

场区主要不良地质现象包括:隧道管端洞口段全强风化花岗岩层，海域F1、F2、F3三处全强风化深槽，海域4全强风化巧。海域段风化槽与风化堯水文地质条件:

风化槽的组成物质保持了原岩结构，为全、强风化花岗岩。岩土体总体上属弱微透水层。风化槽全强风化带岩体渗透系数为104m/三；弱风化带岩体渗透系数为l(r7m/三。

3  水文地质

陆域范围地层中的地下水主要为松散岩类孔隙水，基岩裂隙水，风化签岩孔隙裂隙水三种。陆域地下水总体上属于潜水，主要受大气降水补给，并通常就近向低珪地段排泄，仅局部注地(例如:西滨隧道出口处)因上覆地层中含滲透系数很低的粘土隔水层，地下水具有承化性，承化水头随季节变化，干旱季节通常无化。陆域地下水对混凝土具弱酸性腐蚀作用，对钢筋基本无腐蚀性；

海域范围地层中的地下水主要为松散岩类化隙水，基岩裂隙水，风化基岩孔隙裂隙水三种。海域范围地下水主要受海水的垂直入滲补给。海域地下水在III类环境下对混凝土具有弱结晶类、弱结鹿分解复合类腐蚀作用。海域地下水对钢筋混凝中的钢筋具有弱腐蚀性，对钢结构具有中等腐蚀性。过渡带地下水对钢筋混凝土结构中的钢筋具有弱腐蚀性、对钢结构興有中等腐蚀性。

4  不良地质现象

(1）水土流失及岸坡坍塌:场区内该种不良地质现象韦要表现为海岸坍塌及红土台地的水土流失现象，对本工程影响较小。

(2)砂王液化和软土振陷；海域范围内沉积了大量的全新世松散砂王及厚度达lOm左右海基软土；在VD度地震作用下，海底饱和中、细砂及软土可产A液化和振陷现象。因为海底隧道位于这巧类上体以下的基岩中，所以受液化和振陷的影响不大。在两岸丘间的珪地则局部发巧为全新世软上，包含:龄泥质亚黏王和泥炭质土，该王体强度低，容易在路蟹开挖或路基填土过程中产牛塑性变形破坏。

(3)深厚全强风化层及风化槽:陆域全强风化带主要分布在五通岸陆地南半部、西滨侧潮间带及西滨岸路，厚度较大；海域全强风化带主要为构造破碎带，该类全强风化带异常深厚，形成了风化深槽。全强风化岩体一般强度低、自稳能力差，并且可能发生渗透破坏。其中高岭土矿物含量较髙的全、强风化二长岩脉，具弱膨胀潜势；其它全、强风化岩一般不具膨胀性，巧也存在局部地段因含较高离岭土矿物成份而产生弱膨胀潜势的可能。

(4)岩体的放射性:参照国标GB6566-2001，《建筑材料放射性核素限量》，对孔芯岩石样本进行测试，测试数据均未超过厦门地区的Y箱射照射量率43.45，217nGy/三。根据测试结果初步判定:岩体的天然放射性核素没有超过工程规定的限量。

(5)岩爆；在CZK3孔附近采用水化致裂法进行地应力原位测试。在该钻孔的10个岩段进行测试，获得8个岩段的化裂资料。现场测试表明:隧道洞深处的地层最大水平主应力约为3.0MPa，其方位为N30以N45以，即NN以向，属于低地应力区(地应力不足岩体单轴抗比强度的1/20)。因此，从应力角度分析，该隧道在施工期发尘岩爆的风险很小。

三、工程特性

1  意义重大

翔安海底隧道作为我国第一座跨海交通路道，开创了我国复杂环境下钻爆法修建海底隧道的先河，在我国隧道建设史上具有里程碑意义，其对我国海底煤道建设起到了引领和重要的技术示范作用。同时、采用钻爆法穿越海底有诸多技术难题，其中多项为世界级的技术难题，其结构可靠性及施工方案的可靠性有待实践验证。因此，研究和试验与隧道施工相伴而行。

2  地质条件复杂

该隧道沿途会经过陆域、浅滩带和海域这立种地貌。其中海域，:三《隧道会共同穿越Fl-278m、F2-220m、F3-255m、F4-212.5m、F5-153m，累计穿越风化槽总长度为lU8.5m。這些全、强风化岩体一般强度偏低、自稳性巧差。此外，隧道轴线方向海水最深为30m，由于受到岩石K化节理、裂缝、风化槽等特殊地质段的影响，分段涌水量最高达到6.2m3/(d，m)，当承受的高水头压力维持在0.7MPa时，一经巧挖扰动，极易引发涌水和塌方事故，因此隧道开挖、应急堵水方案的风险高，制定难度大。

3  开挖断面大、涉及王法多

主隧道是按王车道进行设计，最大巧挖断面尺寸为17.04mxl2.55m(170m2)，为同类型海底隧道世界之最；由于隧道区域的地质条件复杂多变，一般采用CRD王法、双侧壁导坑法、上下台阶法进斤施工。

4  V形纵剖面

海底隧道两端洞口地势高，中间路段地势低，纵剖面成V形，下坡施工，水(围岩滲水和施工用水)不能自行排出，必须科学设计适当的排水系统，并确保供电方案的可靠、不间断，以实现海底隧道的排水顺畅，降低风险。

5  隧道结构防巧、抗渗要求髙

该工稻使用年限按照100年设计，混凝土抗渗等级高，其混凝土配合比设计难度大，防水施工质量要求高。

6  睹道结构防水施工困难

海底段隧道施工中，为防塌和突涌水，通常采用注浆來加固地层和堵水，注浆与开挖交替进行采用以堵为主，以排为辅的原则，减轻海水对衬砌的皮力，把施工防水和结构防水作为一个整体。隧道结构防水既是施工的重点也是难点。

四、F1风化巧

厦门翔安海底隧道F1风化槽距离长，前后影咱范围长达三8m；地质复杂，软硬交替，界面多变；全风化地层侵入隧道较多，全风化岩以化严重，呈泥塑状、流砂状，含水量大，水压力达0.5M化，与海水连通。其中，YK8+336-365全风化花岗岩，K化严重，自稳性差，注浆前呈泥状，含水虽大；YK8+365-380处破碎带，裂隙发育，强风化，呈灰白色块体；YK8+38(M13左側弱化风化破碎带，节理发育，呈灰褐色，有砂土夹层。另外，由于其地质条件、水文条件以及突涌水等特点，如果不采取积极有效的措施，极有可能发生突水事故，给王程带来难以估量的损失。

1  地质条件

F1风化槽岩性以以4和以3全、强风化花岗岩为主，尖强风化二长岩岩脉；强风化花岗以长岩以竭黄色为主，杂少量白斑，岩石风化严重，呈硬塑砂质粘性土状，并含有中粗砂和粉细砂:强风化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，地勘报吿显示，全、强风化花岗岩力学参数较低，隧道一甘开挖，围岩稳定性很差。

2  水文条件

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，但全、强风化岩接触面处，节理裂隙发巧，地层的透水性很大，地下水和海水的连通性极强；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较大。

3)突涌水特点

相比较而言，海域段在F1K化植位賈的涌水量较其他位置的涌水量值要髙出很多， F1凤化槽最大水压力为0.3￣0.5MPa，单孔最大涌水量为50m3化。又由于强风化基岩经过隧道，隧道围岩十分破碎，裂隙十分发巧，因此发生巧水的可能性很大，是隧道建设过程中施工难度最大、施工工艺最复杂、危险性相对最大的区段。如果设计施工过程中不采取相应积极有效的措施，极有可能发生巧水事故，给工程带來难以估量的损失。

五、工程难点

翔安隧道最大的工程难点是海底风化槽的安全施工和支护设计。由于翔安隧道是国内第一条大断面海底隧道，海底风化深推施工在国內没有施工先例，国外也无类似工程经验可借鉴，海底风化深巧特有的一些施工难点包括:

(1）虽然前期设计勘察对风化深植做了大量地质预报工作，但实际施工中对风化深植的边界位置、大小规模、地质状况、涌水多少等情况都不是十分确切；而这些都是K化植施王的关键参数，为了确定这些关键参数就必须对K化深植进行详细的地质探査。

（2）风化深植段围岩破碎，为全￣强风化带，岩体强度低，自稳能力差，且其位于海底，水压大；并由于地下水很有可能通过围岩裂隙与海水连通，受无限海水补给，施工风险极大，稍有不慎就有可能造成海水倒灌，形成灾难性后果。如何对风化巧植段围岩进行超前加固便成为风化深植施工的关键。

(3)风化深植开挖过程中，由于施工活动对地层的烧动可能引起地层的沉降变形，产生裂缝贯穿到海底，造成涌水和和掌子面塌方施工，因此，施工过程中必须实行巧细化施工，采取有效控制沉降的措施，防止贯通裂隙裂缝的产化，同时准备巧警和紧急救援措施，从而保证施工安全以及减小由于施工事故引起的损失。

(4)海底隧道的支护结构除了承受圃岩压力，同时还有承受很高的水压力。巧挖过程中的地层成拱作用可以降低围岩压力，但不会降低水压力。针对不同的工程地质情况，确定合理的海底隧道防排水方案，以及合理的隧道支护结构上的荷载，是保证隧道运营安全的前提。

因此，F1风化槽不良地质段是翔安隧道工程建设和运营的控制性地段，但是国内外还没有成熟的理论和技术加レ:r支撑，需要尖现理论技术上的创新和巧破，才能保证工程的顺利建成。同时，以翔安隧道不良地质段为例，分析隧道建设过巧中不良地质段的巧水机制和流固锅合作用下的围岩失稳机理，制定相应的不良地质段的注浆堵水及加固技术，施工过程中围岩稳定的精细化控制技术，形成施工过程中支护结构的安全性评估理论，可为解决我国和世界海底隧道建设和运营中的一些共性问题提供指导，并由此形成中国海底隧道修建技术模式的重要特点。

六、总结

海底风化槽是厦门翔安隧道的控制性地段，能否安全通过风化槽是工程成败的关键，也是隧道建成后安全、高效运营的控制性地段。

为了能顺利通过风化槽，保证施工过程的安全，从理论上应该明确海底风化槽的透水机理，以及在流固锅合作用下围岩的失稳机理和模式，从而为围岩加固和安全设计、施工提供理论上的依据。

风化槽开挖过程中的预注浆是保证施工安全和质量的灵魂技术。预注浆能増强围岩的强度和模量，降低围岩的渗透性，提商围岩的稳定性。

由于海底隧道地质条件复杂，注浆加固后土体强度并不很高，采用地层加固方法虽可保证隧道开挖以后具有一定的自稳时间，但仍会造成上覆地层的变形，并在某些条件下诱发突水事故。因此，在隧道施工中应对围岩的稳定性进行精细化过程控制，以保证施工过程的安全。

海底隧道深埋于海水之下，长期受到商外水压力，同时有无限的水源对其补给，又无天然出曰，加上地质条件的不确定性，为保证海底隧道的安全、商效运营，海底隧道支护结构必须具有足够的强度和防拌水性能。