青函海底隧道

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1、青函隧道摘要：青函隧道是日本最长的海底隧道，全长53850公里，它连接了本州和北海道。此隧道经过了25年之久的地质勘探后于1971年开始动工修建。伴随着隧道的开挖和建设产生了很多先进的技术。在建设过程中为了防止和避免地下海水的侵入，超前导坑、超前注浆和水泥灌浆技术也都应用其中。为了克服巨大的岩石压力这种施工方法也被应用在了此次的隧道建设当中。海底的地质情况的也都在下文中作了介绍。前言：青函隧道是一条长达53850公里的海底隧道。它连接了本州和北海道。如图一所示本州，北海道是连接日本的四块岛屿的其中两块。青函隧道的勘探工作开始于1946年，在经过25年的调查之后于1971年动工。此后开始了长达

2、了十年的困难重重的艰苦建设。在此期间经历了多达四次的海水渗水事故和巨大的岩石压力。终于，到1982年的8月份只剩下700米的未施工完。在建设过程中为了防止和避免海水入侵及解决巨大的火山岩压力使岩壁岩石飞崩出来的问题，该隧道首次采用了超前注浆、超前导坑和水泥灌浆等施工技术。总结：考虑到水压和渗水带来的问题，隧道埋深被确定为在海平面以下100米深处，并且隧道线路也是基于这个基础选择的。由于新干线在隧道中运行的最高时速可达250千米每小时，因此最小曲率半径为6500米，最大纵坡12‰。海底隧道的交叉部分和新干线在地表上的隧道均采用双轨方案。在决定交叉部分的方案时单轨和双轨的设计思路都被充分的考虑在

3、内。最终采纳了双轨的设计方案是因为它对疾驰的列车抵抗风的阻力起到了很大作用。尽管在某种程度上说它增加了施工的难度但是这种设计能大大减少施工经费。如图二所示，清路隧道、供应隧道都被设计在了海床以下，主要是为主隧道的施工创造条件（图3）。清路隧道比其他两条坑道提前施工。清路隧道的的开凿是从斜井的底部开始的位于正洞与平行导坑下方居中的超前导坑，并沿着3/1000的坡度向上向海底进行开凿，是为了进行地质勘探、设置通风设备并排除海水渗入而修建的。在主隧道竣工之后清路隧道将用作排水坑道投入使用。为了缩短主隧道的施工工期，供应隧道的开凿是从斜竖井的中间位置开始的。此隧道高于主隧道30米并且平行于主隧道。这

4、就是说，供应隧道和主隧道之间的连接隧道必须保持在600米到1000米之间才能保证主隧道在不同位置的同时施工。供应隧道的建造是为了进一步证实海底的地质特征和满足运输隧道所用的材料，设备和所产生的废料。整个工程结束之后供应隧道将被用作维修通道和空气流通通道。如图二所示，海底的地质特征大概被分为三类。占大约三分之一特征的本州方是由火山岩组成，其中包括：安山岩，玄武岩，等等。这些岩石都容易发声裂痕和海水渗漏现象。另外占三分之一的北海道方是由沉积岩组成，其中包括：凝灰岩，泥岩，等等。此岩层是由经过三个阶段形成并且形似沙粒的泥岩组成。这些岩石的性质较稳定，除了在断层处。最后占三分之一特征的海底中心地带是

5、由被称为黒松内町的地层组成，此岩层是由经过三个阶段形成并且形似沙粒的泥岩构成。它还是存在于整个隧道的所有岩层中形成最晚的岩层。黒松内町地层的轴向压力小于4.9mp。图二显示了由FN表示的断层。F值小于9表示最大断层，F值约为10表示中间断层，F值超过50表示为最小断层。图四显示了开凿的全过程，直到1982年8月份供应隧道已经完工。主隧道也已经开凿了50700米，占全长的94％。最先动工的清路隧道也已经完成了21600米的开凿任务，占全部总长的97％。目前还有0.7公里没有完工。海底工程在进行海底隧道的建设中最重要的因素包括：（1）准确预测施工中可能发生的地质情况和海水泄露。（2）尽量防止高压

6、状态下海水的涌出。通过挖泥和从小型潜艇舰中观察到的声波可以得到一份有关海底地质结构的图片。但是这种方法不能帮助人们得到有关泄露的特征和海底的自然状况（一种在建造海底隧道中不可缺少的考虑因素）。因此，我们不得不采用水平方向的超前导坑来得到海底的准确信息。对于在山体中开凿的隧道来说就算是遭遇再强的压力，有再多的水注入隧道中也可以通过排水和减压的方法来克服，甚至随着时间的流逝这种问题也会被自然克服。然而，对于海底隧道来说，如果支护不够牢固，一旦有水流入隧道中水槽就会扩大直到源源不断的水流最终导致支护的失效。海水侵入坚硬的岩石使得钻孔和爆破工作就变得异常艰难，因此，就需要一个稳定的措施或找一个临时措

7、施来解决。青函隧道就引入了水泥灌注技术来解决这一难题。超前导坑在清路隧道和供应隧道开凿之前，超前导坑是用来建造成为一个隧道附近的开挖车站。依照规定超前导坑被应用在了800米深处的隧道两侧。表一分析了先行试钻技术在结合了多种技术之后所取得的成就，钻孔的长度和整个隧道之比为2:82。先行试钻技术存在以下缺陷：1，钻眼偏斜：钻孔方向因受重力的影响而下沉，钻眼方向也经常偏离事先设计的方向不断地挤压和必需的旋转力缩短了