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胶州湾隧道工(gōng)程获“詹天佑大奖”
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       12月4日,青岛胶州湾(wān)隧道工程以其突出的创(chuàng)新性(xìng)和高科技含量,荣(róng)获第十二届中国土木(mù)工程詹天佑奖,这是国内迄今唯一获(huò)此奖项的海(hǎi)底隧道工程。

中国土木工程詹天佑奖由中(zhōng)国(guó)土木工程学会于1999年设立,是经国家科技部批准、住房和城乡建设部认定,以表彰奖励(lì)科技创新与新技术应用为宗旨的奖项。青(qīng)岛胶州(zhōu)湾隧(suì)道工程突破极为复杂的地质条件,建成世界上(shàng)埋深最浅、断面最大(dà)的海底隧道,不仅实现了我国海底隧道从无到强的突破,还形成(chéng)了一整套海(hǎi)底隧(suì)道修建的技术模式,最终成功(gōng)获得评委亲(qīn)睐赢(yíng)得大奖。

  青岛(dǎo)胶州(zhōu)湾隧(suì)道,连接胶州湾两岸的海底(dǐ)大通道,由青(qīng)岛国(guó)信集团组织建设,总投资34.14亿元。项目南接青岛市西海岸新区的薛家岛街道办事处,北连青岛市主城区的团岛,下穿(chuān)胶州湾湾口海域(yù),全长7800米,双(shuāng)向6车道,设计时速80公里/小时。2006年(nián)12月27日开工建设,2011年6月30日(rì)正式开通运营。  作为我国首批建设的海(hǎi)底隧道,青岛胶州湾隧道拥(yōng)有多项“之最”。

  青岛胶州湾隧道是目前我国隧道长度第一、世界长度第三(sān)的海底公路隧道,是我国第一批开建的海底隧道,其开挖跨度和建设规模均居世界之(zhī)最。隧道全长7800米,跨海域部分4095米,设计建(jiàn)设工期47个月。

  隧道主体最深处在海平面以下82.8米,覆盖层较(jiào)薄,隧址处于火山,火山岩及次(cì)火山群地带,环境及地质条(tiáo)件异常复杂。陆域以花岗(gǎng)岩为主,海域以火山岩为主,岩性多变(biàn),断裂带密集,环境和地质条件异常复(fù)杂。

  在国内首次采用C35高性能喷射混凝土,首次采用C50耐(nài)久性模(mó)筑混凝土,首(shǒu)次采用多重防腐锚杆,全部采用超细水泥进行预注浆,首次将温拌与阻燃技术首次组合运(yùn)用于沥青混凝土路面摊(tān)铺中,系统性的确保隧道达到海水(shuǐ)环(huán)境下的隧道百年使(shǐ)用(yòng)寿命。

  首次运用新型防排水技术、工艺和材料,建成可维护防排水系统,提(tí)高了隧道防排水系统性能和后期维护的便(biàn)利性;在国内首次采用机械手施作高性能喷射混凝土,大型液压(yā)台车施作耐久(jiǔ)性模筑混凝土,创造性地将全液压多臂钻机(jī)应用于远距离地质探孔及超前钻孔,实现现了国内最先进的大型机械化配套作业下的安全、快(kuài)速施(shī)工。

  青岛胶州湾隧道的建成(chéng)通车极大的拓(tuò)展了青岛城市发展空间(jiān),大大提升城市(shì)化水平,使(shǐ)青岛市规划的(de)城市(shì)空(kōng)间拓展(zhǎn)战略得到(dào)快速有效的实施。青岛的地理条件制约了城市发(fā)展空间,青岛东岸(àn)主城(chéng)区空间范围狭小,城市空间(jiān)在东(dōng)部的拓展(zhǎn)就受到了地理条件(崂山)的限制,向北拓展将使青岛市(shì)形状在现有老城区(qū)的基础上更呈狭长型。胶州湾隧道的建(jiàn)成通车不仅从(cóng)根本上解决了“青(青岛)黄(黄(huáng)岛)不接”问题,而且实现了青岛市“跨(kuà)海西移”的城市拓展空(kōng)间。据统计(jì),自2011年6月(yuè)竣工通车至2014年11月30日,青岛胶州湾隧道累计通行车辆2985万辆(liàng),承载过往(wǎng)人员超过1亿人次。

  青岛位处新华夏构造最为典型的发(fā)育(yù)区之一,隧址新构造断(duàn)裂(liè)发育,数十(shí)种岩性穿插变换,围(wéi)岩导水通道复杂,挑战与风险性极高。为了成功建(jiàn)设海底隧道,全体建设者通过深入的理论研究和自主技(jì)术研发(fā),形成了我国海底(dǐ)隧道修建的技术模式,主要实现了三大科技创新:

  建立(lì)导水致灾构造(zào)识别与探测方法

  结(jié)合海上多通道地震(zhèn)测量、声呐测扫等勘测新技术,通过对构造控水规律、围岩质量与变异特征研究,以及综合物探(tàn)与超(chāo)前钻探预(yù)报技术研发,突破了海域复杂地质环境隧道(dào)勘察难题,揭示了导水致灾构造特性与分布特征(zhēng);并通过采用大型机械化快速注浆堵(dǔ)水技术,形成了海底隧道注浆工法、注(zhù)浆效果评判方法与标准,开(kāi)发了注浆设备配套,实现(xiàn)了高承压水作用下隧道快速高效注浆加(jiā)固堵水,有效避免了灾害(hài)事故的发生,建成后全(quán)隧道涌水量4200立方米/天,仅为同类隧道的一半。

  确定最小(xiǎo)岩石覆盖厚度方法

  将降低坍塌涌(yǒng)水风险作(zuò)为确定隧道最小岩石覆盖厚度的重要原则,选取典型断面采用工(gōng)程类比(bǐ)、数值模拟(nǐ)、大型模型试验等手段,建立了海底隧道岩石最小覆盖厚度确定方法,成功修建了埋(mái)深最浅的海底隧道,减小了隧道投资,保证了结构安全耐久。

  创建海底隧道工程全过程动态风(fēng)险管理体

  针对海底隧道(dào)高风险的特点,进(jìn)行全过程风险管理,对建设(shè)过程中的(de)各阶(jiē)段风险进行系统化评估,建立动态的(de)风险管理体(tǐ)系(xì),制(zhì)定了(le)相(xiàng)应的风险控制措施,研发了隧道施工安(ān)全风险管理平台,并应用于隧道施工动态风险管理,保证了隧(suì)道安全有序的建成。

  新(xīn)技术新材料应用

  青岛胶州湾隧(suì)道作为我国(guó)科技(jì)含量最(zuì)高的隧道,在建设过程中着力加强了科研课题对工程的实际指导(dǎo)作用(yòng),共(gòng)投入科研经费4500多万元,自主立项26项科研课题(tí),聘请国内外院士、国际隧协、国(guó)内(nèi)外20多家科研机(jī)构(gòu)进行科技攻关和咨询。以本工程为依托,中南(nán)大学和中铁隧道勘测设计院有限(xiàn)公司完成了“863计划”课题(课(kè)题编(biān)号:2007AA11Z134)“地下工程承压地下水的控制与防治技术研究”;北京交通大学完成了“863计划”课题(课题编(biān)号:2007AA11Z167)“复杂条件下(xià)隧道施工地质预警”。

  胶州(zhōu)湾隧道工程开(kāi)工(gōng)以来,国内外共发表与之(zhī)相(xiàng)关的学术论(lùn)文140余(yú)篇,出版专(zhuān)著两本,获授权发明专利7项,实用新型(xíng)专利10余项,省部级以上工法7项,完成863课题项目2项,除获得中国土(tǔ)木工(gōng)程詹天佑奖外,还获(huò)省部级科技进步(bù)一等奖2项,行业协会科技进步一等(děng)奖2项。其中:“隧道施工风险(xiǎn)与控制(zhì)技术”获国家安全生产重大事故防治关(guān)键技(jì)术重点推广项目;“长大海底公路(lù)隧道安全风险控制管理创新及关键技术研究”获山东省科技进步一等奖。

  胶州湾隧道工程(chéng)施工采用了一系列国内领先的新(xīn)技术和新工艺,主要包(bāo)括(kuò):C50模(mó)注混凝土一次浇注100%合格、在全国首次(cì)采用C35湿喷高强度混凝土、成功(gōng)实现多重(chóng)防腐锚(máo)杆的施(shī)做、堵水控制效果远远超出设计标准、国内首次采用可维护排水系统。

  特色一:C35高性能喷射混(hún)凝土

  在(zài)国内首(shǒu)次采用了C35高性能喷射混凝土。从原(yuán)材料、配合比、喷(pēn)射工艺、质量控制和喷射混凝土机械化作业(yè)线等方(fāng)面(miàn)进行了系统的研究,制备出了满(mǎn)足抗海水侵蚀的高性能喷(pēn)射混(hún)凝土,并制定了高性能初期支护和检验手(shǒu)段的(de)相关技术(shù)规范(fàn)。隧道采用了通过多元复合技术研制(zhì)的高性能喷射混凝土水泥用(yòng)量低,环境效益显著,为(wéi)减少碳排放(fàng)作出了贡献。

  特色二:C50耐久性模筑混凝土

  首次采用(yòng)C50耐久性模筑混(hún)凝土。为使青岛胶州湾隧道(dào)达到100年的使用(yòng)寿命,针对青岛胶州湾海底隧道面临的高浓度(dù)氯(lǜ)盐溶液渗(shèn)透水和洞口段高浓度盐雾等腐蚀环境,通过掺入粉煤灰、高炉矿渣微粉末、微硅粉(fěn)等混合材料的方式制定了C50衬砌混(hún)凝土。施工中严格(gé)按(àn)照这些要求选用(yòng)合格的材料和按(àn)照规范要求进行施工,经检测现(xiàn)场混凝土强度、氯离子扩散系(xì)数(shù)、抗碳化能(néng)力、抗冻性等均满足了设计要求。

  特色三:多重防腐锚杆

  首次采用多重防腐锚(máo)杆。青岛胶州湾隧道采用复合式衬砌,其中初期支护的喷锚衬砌部分,锚杆采(cǎi)用了多重防(fáng)腐锚杆,杆体采(cǎi)用镀锌(xīn)处理,为防腐提供了第一道防线;杆体外波纹管的设置(zhì),能保证水泥浆液的灌注和饱满;水泥浆灌注完成后,实现(xiàn)了锚(máo)杆的多重防腐功能。确保隧道使用寿命。

  特色四:可维护防排水系统

  首次运用新(xīn)型防排水技术、工艺和材料,建成可维护防排水系统,提高了隧道防排水系统性能和后期维护的便利性;在国内首次采用机械手施(shī)作(zuò)高性能喷射混凝土,大型液压台车施作(zuò)耐久性模筑混凝土,创造(zào)性地将全液压多臂钻机应用(yòng)于远距离地质探孔及超(chāo)前注浆钻孔,实现了国内最先进的(de)大型机械化配套作业下的安(ān)全、快速施工。

  特色五:温拌阻燃沥青混凝土

  首次将沥青混凝土的温拌技术和阻燃技术结合在一起,应用到隧道沥青混凝土路面施(shī)工中,不(bú)仅大大节省了拌和时燃油消耗量,还使得在无自然(rán)通风的条件下,石油沥青排放的油烟比正常高温下减少了75%,降低了沥青燃烧的(de)可能,减少了有毒气体的排放,极大改善了施工环境,青岛胶州湾隧道(dào)路面以全新的内涵、舒适的外表走出了路面施工中“一年小修”、“三年中修”、“五年(nián)大修”的怪圈。

  特色六:全(quán)方位耐久性系(xì)统

  首次建立全方位耐久性系统(tǒng)。为保证青岛胶州湾隧道百年(nián)工程(chéng)的耐久性,在充(chōng)分分析海底隧道工程(chéng)耐久性影(yǐng)响因素的基础上(shàng),建立(lì)了初(chū)期支护(hù)、二次(cì)衬砌(qì)结构、防排水系统以及耐久性防护(hù)监测的全面耐久性系统,同时首次将健康理念引入到海底隧道工程建(jiàn)设中,将施工、运营、维护结合起来,建立相应数字分析模型,进行(háng)工程全寿命的预测,保证了海底(dǐ)隧道百年使用寿命。

  特色七:注浆堵水标准化作(zuò)业(yè)

  海底(dǐ)隧道施工最大的风险,来自(zì)于复杂多变的水文地质情况,胶州(zhōu)湾海域地质结构复(fù)杂,隧道开工以来,共有29段海域经探孔发现出水,最(zuì)大探孔(kǒng)出(chū)水量500L/min。始终把注浆堵水作为青岛胶州湾隧道施工的关键环节,从方案的制定、设备和(hé)材料的(de)选择、施做的步骤到信息(xī)的(de)报告程序,预先做了严密的部署和准备,确保顺利穿越所(suǒ)有出水断裂带。

  据统计,胶州湾(wān)隧道(dào)通车以来,共经历了46次七级以上大风,67次雷雨,冰(bīng)雪天气15次,迷雾天气120余(yú)次;隧道辖区内发生各(gè)类交通事故共计140起,其中隧道内发生交通(tōng)事故117起(平均11天发(fā)生一起(qǐ)),车辆和行人违章得到了较好的控制,所有交通事故和违章事件均(jun1)得到了及时处置,未影响车辆正常通行(háng)。累(lèi)计抛(pāo)锚故障及交(jiāo)通事故牵引施救1000余次。

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  据统计,胶州湾隧(suì)道通车以来,共经历(lì)了46次七(qī)级以上大(dà)风,67次雷雨,冰(bīng)雪天气(qì)15次(cì),迷雾天气120余次;隧道辖(xiá)区内发生各类交通事故共计140起,其中隧道内发生交通(tōng)事故117起(平均11天发生一起),车辆(liàng)和行人违章得到了较好的控制,所有交通事故和违章事件均得到了及时处置(zhì),未影响车辆正常通行。累计抛锚故障及交通事故牵引施救1000余次。



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