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摘要:以厦门海底隧道左线风化槽为例, 研究海底隧道突水安全风险控制。选择与风化槽地质条件类似的五通端陆域段进行地层变形监测。监测结果表明:地层沉降具有明显的分层传递性和阶段性；当地表沉降30～ 40 mm 、拱顶沉降55～ 70 mm 时, 地表开始出现裂缝。采用FLAC3D对海域风化槽段进行数值模拟。结果表明:海域风化槽地层变形规律与陆域段现场实测一致性良好；在帷幕注浆、超前支护等辅助工法发挥作用后,风化槽段拱顶沉降能够控制在70 mm 以内。结合监测结果和数值模拟结果制定的安全风险控制标准:在采用十字中隔壁工法(CRD 工法) 施工条件下, 海域风化槽地表沉降控制标准及施工突水对应的拱顶极限沉降值分别为40 和70 mm ；突水安全风险管理级别分为预警、报警及极限3 个等级。应采取的技术控制措施包括:辅助工法的合理应用、地层变形的过程控制、信息的及时监测与反馈、施工质量控制及紧急预案制定。
关键词:海底隧道；突水；地层变形；地表沉降；安全风险；风险控制
穿越不良地质体和地层结构界面施工是海底隧道建设的控制性工程, 而不良地质体施工的关键在于对突涌水事故的预防和处理。我国目前正在和即将开工建设的3 个钻爆法大断面海底隧道工程都普遍存在不良地质体[ 1] ；同时, 由于岸上接线工程及海域范围的影响, 我国海底隧道的埋深相对较小,这事实上也增加了施工的突水安全风险和技术难度。因此, 在穿越不良地质段时, 建立有效的突水安全风险控制标准、并采取相应的措施进行控制对于海底隧道的安全建设至关重要。
目前, 国内外学者对山岭隧道不良地质带施工过程中的突涌水风险做了大量的研究, 并取得了一系列成果[ 2-6] , 但对海底隧道工程建设无直接的指导作用。为此, 本文以厦门海底隧道为研究背景,通过对陆域段现场监测数据分析, 对海域段进行数值模拟, 研究采用十字中隔壁工法(CRD 法) 施工条件下, 厦门海底隧道突水安全风险及相应的风险控制措施。
1 工程背景
厦门海底隧道是国内第1 条大断面海底隧道,全长约5.945 km , 其中海域段长约4.420 km , 设计高潮水位为4.64 m (黄海高程), 设计低潮水位为-1.79 m 。隧道要穿越F1 ～ F4 计4 个风化槽,风化槽段岩性以全强风化花岗岩为主, 夹有强风化二长岩岩脉, 地质条件差, 施工突水安全风险大。隧道毛洞开挖宽度约17 m , 高约12.5 m , 采用CRD 法施工。风化槽隧道顶板厚度为23 ～ 45 m ,最大水头为0.65 MPa 。