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大连湾海底隧道工程可行性研究汇报中交第二公路勘察设计研究院有限公司2007年8月中山区甘井子区大连湾海底隧道与一湾两岸的关系海底隧道－港口规划大窑湾港区和尚岛港区寺儿沟港区大港区鲇鱼湾港区大孤山散矿中转港区北良港区隧道线位“一岛三湾“(大孤山半岛、大窑湾、鲇鱼湾、大连湾)规划示意图－技术标准道路等级：城市快速路。设计速度：主线道路及隧道：60km/h匝道道路及隧道：30～40km/h海底及北岸隧道：双向六车道隧道建筑限界：13.25×5.0m行车道布置：2×3.5+3.75m南岸隧道：双向四车道隧道建筑限界：9.75×5.0m行车道布置：3.5+3.75m－技术标准车辆荷载等级：城A级主体结构设计基准期：100年地震基本烈度：Ⅶ度主体结构设计安全等级:一级隧道结构防水等级:一级隧道交通工程等级:A级设计洪水频率：1/100－建设规模本项目起点为港湾广场东侧老港区搬迁改造西端，终点为中华路南端。隧道全长8.45km，其中海域部分3.5km，南岸陆地1.95km，北岸陆地3.0km。为了充分发挥海底隧道的交通功能与社会效益，同步建设与之相关的市政配套工程——图中紫红色线条。海底隧道工程及市政配套工程示意图根据规划，海底隧道在南岸需与疏港路、延安路连通。根据现场建设条件，在南岸设置南向进出口匝道隧道连通延安路，设置西向出口匝道隧道连通疏港路，达到了规划要求。南向进出口匝道隧道西向出口匝道隧道延安路根据规划，海底隧道在北岸甘井子城区设置地下互通连通规划东方路。根据规划，海底隧道在北岸北向出口设置地面连接线分别连通中华路和光明路。－建设规模序号项目单位海底隧道工程市政配套工程合计DZK0+600～DK9+450DK9+450～DK11+400一路线长度Km8.851.9510.8二路基不含隧道土方m320477244722924石方m313301213589226890三桥涵大桥m/座-472/2472/2四隧道海底隧道m/座8450(左线)/1-8450/1五路线交叉互通式立交处-33分离式立交处---六隧道管理所处1-1七征用土地宅基地及其他用地亩56.6337.1393.7海域亩10.0-10.0八拆迁m2100131347823491六、建设条件——本项目与大连湾周边企业的关系在南岸，本项目将下穿港湾桥及疏港路高架桥、大连东港及大连热电厂专用铁路以及大连船舶重工集团。建设期间存在一定影响，运营期基本无影响。六、建设条件——南岸主要影响因素港湾广场六、建设条件——北岸主要影响因素在北岸，本项目将下穿大连外轮机修厂和散装码头铁路专线，在外轮机修厂附近设置通风竖井。建设期间存在一定影响，运营期无影响。大连外轮机修厂大连石化油库散装码头铁路专线地形条件——南岸在港湾广场附近，地面标高在4～6m，海岸边为大连船舶重工集团及东港码头区，地面标高约3～4m；北岸为大连市甘井子城区，地形上为海边丘陵，中部地面标高约40～60米，局部山丘顶面海拔高度达100m；海域段靠近两岸附近海床标高约-6～-7m，中部海床高程-10～-11m。地质构造——南岸临海一带隧道起始端，有辉绿岩脉侵入，形成辉绿岩带。在海湾中间偏南，因是地层交界处，从目前的物探情况推断，可能存在一条软弱破碎带；在北岸甘井子区发现两处断层和褶皱带。.拟建隧道水文地质条件——拟建隧道场地属于浅海近岸带，高潮海水水面标高为2.49m；低潮海水水面标高为-0.4m，平均海面高程为1.4m。隧道中部海水深度为10～12m，南北两岸海水深度为6～7m，海水流速为1～1.5m/s。在相对封闭条件下，地下水对钢筋混凝土及钢结构具有弱腐蚀性。双洞同时开挖5m时洞周围岩孔隙水压力云图工程地质条件——南岸表层部分地段为人工填筑土，下伏基岩为板岩及辉绿岩，岩体强度相对较弱。北岸下伏基岩主要为弱、微风化灰岩、白云质灰岩，岩体强度较高、岩溶较发育；海域部分上层为海积中粗砂或淤泥、层厚1～6m，中间层为1～12米厚亚粘土，下伏基岩南岸为辉绿岩与灰岩结合带，北岸为灰岩，海域地段灰岩岩体强度较高。地质纵断面图项目起点项目终点隧道起点隧道终点板岩辉绿岩灰岩灰岩灰岩灰岩亚粘土破碎带地震基本烈度——根据国家标准《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），本区域地震基本烈度为Ⅶ度。项目单位完成数备注测量勘探点测量点18勘探点调绘工程地质、水文地质调绘km2361:10000钻探钻孔m/孔898.1/18探坑、试坑、观察点处15取样取岩石样件/孔175/17取原状土样件26/6取水样组6原位测试动力触探试验（N63.5）次/孔2/163.5kg自由落锤标贯试验（N）次/孔10/5简易水文地质测试动水位观测次/孔40/10初见及静止水位观测次/孔36/18水文地质测试抽水试验段/孔7/7海上物探海上地震反射波m/条41738/39陆地及钻孔物探陆地地震折射m/条8810声波测井孔14PS测井孔2钻孔孔内电视孔8预工可阶段地勘完成实物工作量一览表钻探现场GZK3海上钻探现场中山区－震旦系五行山群长岭子组板岩甘井子区－灰岩、夹泥灰岩南岸侧海域辉绿岩入侵岩石天然密度(g/cm3)干燥密度(g/cm3)饱和密度(g/cm3)饱和吸水率(%)天然抗压强度(MPa)饱和抗压强度(MPa)凝聚力C(MPa)内摩擦角Φ(度)弹性模量E50x104(MPa)泊松比μ弱风化板岩2.68～2.742.65～2.722.71～2.760.69～2.6327.1～33.62.45～2.5832.6～33.81.45～1.700.24～0.27弱风化辉绿岩2.76～2.972.74～2.962.78～2.980.69～0.9545.2～65.53.86～3.8940.8～42.06.13～6.150.12～0.14弱风化灰岩2.66～2.822.64～2.802.68～2.830.62～2.1833.6～55.52.58～7.0532.8～40.21.5～6.20.14～0.32岩石的物理性质指标试验值地质遥感海域地震反射物探基岩顶面等高程图海域地震反射物探覆盖层厚度图7.2.1海底隧道平面位置的选择工可路线方案主要针对预可推荐的A轴线方案进行进一步的深化研究和优化，形成了D、E两个路线方案，工可阶段针对这两个线位方案进行了同等深度的比较。D轴线（推荐）E轴线（比较）原预可A线位D线方案相对E线方案的优点：①线位穿越海底辉绿岩破碎带相对较窄，路线穿越海底板岩、灰岩覆盖层相对较浅，利于暗挖隧道的修建。②右线隧道穿越大连船舶重工集团和港务公司2号码头间海域段较窄，利于隧道穿越。③左右隧道顺应地形收缩较快，避免隧道分岔段位于地质相对较差地段，利于南岸地下互通匝道的布设。④左线隧道避开了大连船舶重工集团船体车间，穿越大连造船厂填海造地区范围较小，施工风险较小。D线方案相对E线方案的缺点：①左线隧道与疏港路高架桥的交角较小，不利于隧道穿越。②路线相对较长。7.2.2路线-工可阶段路线平面方案推荐D线方案D线方案D线位与岩层顶面等值线的关系7.2.2路线-工可阶段路线平面方案大连湾海底隧道路线方案比较表内容D线位E线位与大连市总体规划的配合较好较好拆迁征地工作量一般一般建设方案适用性较好一般建设方案规模小居中建筑物保护有利有利对造船厂的影响小适中隧道长度长居中互通位置好较好推荐意见推荐比较由于D轴线较E轴线更好地避开了海底不良地质、降低了工程风险，工可阶段经综合比较：推荐采用D轴线方案。7.3钻爆直穿方案钻爆直穿方案纵断面隧道起点位于港湾广场东北侧，南段为双洞双向4车道隧道，在下穿港湾桥、大连东港铁路及两次下穿疏港路高架桥后进入大连船舶重工集团厂区，在大连船舶重工集团厂区范围隧道埋置深度约30~40m；穿过船舶重工集团后向北进入大连湾海域后，隧道断面变为双洞双向6车道，并于K4+100左右下探至最低点(-63.3m左右)，之后以0.8％、2.722％纵坡逐渐抬升，相继穿越大连湾海域及甘井子城区，最后以-1.154％的下坡、于中华路南侧出洞，与规划地面道路－光明路相接。钻爆直穿方案隧道总长8450m。主要建设条件钻爆直穿方案隧道围岩分级表南岸：围岩主要为全～弱风化板岩及弱风化辉绿岩，隧道最大埋深45米。海域：围岩主要为弱～微风化灰岩，最大埋深（水面下）约65米，最小岩石顶板厚度约20米，岩溶发育一般。北岸：围岩主要为弱～微风化灰岩，隧道最大埋深约70米。项目围岩分级围岩分段长度(m)百分比南岸陆域Ⅳ级143573.5％Ⅴ级51526.5％合计1950100％海域Ⅲ级221063.1％Ⅳ级102529.3％Ⅴ级2657.6％合计3500100％北岸陆域Ⅲ级207569.2％Ⅳ级72524.2％Ⅴ级2006.6％合计3000100％隧道建筑限界及净空断面三车道隧道建筑限界及净空双车道隧道建筑限界及净空净宽：13.25m净宽：9.75m衬砌及防排水方案南岸陆域及海域段采用全封闭方案二次衬砌采用不等厚截面型，基础与仰拱接合附近截面加厚。海域Ⅲ级围岩地段考虑采用限制排水衬砌。北岸陆域地段可采用与山岭隧道类似的排水衬砌方案受埋深限制明洞段采用矩形衬砌方案辅助施工措施①地下连续墙。②钻孔灌注咬合桩③高压旋喷桩④超前地质预报⑤超前管棚⑥超前钢花管⑦全断面帷幕超前预注浆钻爆方案的重点与难点钻爆方案的重点与难点主要集中在南岸及海域地段，归纳起来主要有如下几个方面：最小顶板厚度的确定地质勘察及预测、预报结构可靠性与耐久性设计断层、软弱地层及岩溶发育段设计与施工地面建筑物保护抗水压衬砌的设计隧道施工质量与工期的保证措施控制爆破技术与措施隧道施工安全保证措施隧道运营通风与防灾救援由于展线的需要，本项目隧道多次穿越疏港路高架桥，穿越时埋深约25～35m不等，由于该段高架桥跨径较小，一般为16～20m，桥墩基础均为桩基础，而隧道开挖跨度约10.5～12m，隧道施工时对高架桥基础影响较大。当隧道轴线与高架桥交角较大、桥梁基桩位于隧道开挖轮廓线以外时，在施工时对桥墩基桩采取适当的加固措施及加强隧道开挖控制爆破技术后，可以安全通过；当隧道轴线以较小角度与高架桥轴线相交，且高架桥桥墩基桩伸入隧道开挖轮廓线以内时，则必须对桥墩基桩采用托换技术进行处理。目前对桥梁基础进行托换在国内外实例较多，技术较为成熟。疏港路立交桥穿越方案大连船舶重工集团厂区大连造船厂地面高程约+4.0～+6.0之间，路线设计标高为-35～-45之间，隧道最小埋深为40米，厂区内下穿段总长约800米。由于隧道从洞口以较大纵坡下行，到达下穿大连造船厂时已获得较大埋深，使隧道具有了较大的安全覆盖厚度。由于隧道埋置深度相对较深，基本避开了厂区所有地下管线。隧道展线时已尽量避开了高层建筑、重要厂房及精密仪器车间，选择空地、低矮常规厂房等对地表变形敏感性较低的区域通行。大连造船厂属军工企业，虽然该段隧道埋深较大，但考虑到对地面设施的保护，隧道设计施工期间时仍应采取必要的防范措施。7.4钻爆填海方案钻爆填海方案纵断面本方案南岸布置情况与钻爆直穿方案基本一致，采用双洞双向4车道断面形式，在下穿港湾桥、大连东港铁路及疏港路高架桥后进入大连造船厂区。隧道进入海域，断面变为双洞双向3车道形式。隧道纵坡于K3+500左右下探至最低点(-54.5左右)，然后以0.409％、2.367％、3.98％的纵坡逐渐抬升，于K5+200（距北岸1000米左右）进入围堰填海区域，并采用明挖法施工，于大连外轮机修厂附近出洞，最后采用路堑及桥梁等穿越甘井子区至路线终点。钻爆填海方案海底隧道总长5307m，南岸陆域段长2107m，海域段长3200m(其中北岸明洞段长800m)。钻爆填海方案-围堰工程建设条件：北岸海域海水深度8～12米左右，海底表层为3～5米厚淤泥，下部为2～4米厚亚粘土，下伏基岩为灰岩，其表层全～强风化层厚度约2~4米。围堰平面布置图围堰剖面示意图两侧围堰沿路线长度约1000米，终点与北岸海岸连接，起点设置横向封闭围堰，两侧围堰根据隧道间距及基坑开挖放坡设计，其轴线间距控制在200米左右。在围堰中间设置3