青岛胶州湾海底隧道含水断层综合超前预报实践

　　1 引 言

　　近年来，海底隧道以直达、便捷、快速运输，通过量大，不影响通航，可以避免台风及各种气候影响，隐蔽性好，受战争破坏可能性低等特点而备受关注，因此，当前跨越海峡通道中得到较为广泛的运用。20世纪40年代，日本在关门海峡建成世界上第一条海底隧道;近60 a来，在日本、美国以及挪威等许多国家或地区修建了海底隧道工程，如日本青函隧道，英法海峡隧道等。我国的海底隧道还处于起步阶段，厦门翔安海底隧道和青岛胶州湾海底隧道[1，2]已相机开工建设。

　　但由于海底隧道具有施工技术难度大、地质条件复杂及防排水要求高等特点，因而海底隧道修建过程中事故频发，如日本青函隧道，施工中曾发生四次较大的突水事故[3]。挪威奥斯陆海湾开挖一条7.2 km 的海底公路隧道时，因在深深的海湾底部遇到一条松散冰债沉积带，并预测到涌水而被迫停工，后通过冻结法才艰难的通过此段[4]。丹麦斯多贝尔特大海峡隧道在穿越泥灰岩的含水层时，渗透水量大，遇到了比英法海峡隧道的掘进施工更大的困难。施工中曾发生涌水险情，采用了海底井管降水、冻结、气压等辅助施工法解决了困难。国内在建的某海底隧道也多次发生塌方、涌水涌泥灾害。针对隧道施工中的地质灾害的预报问题，近年来，国内外对超前地质预报仪器、设备的研制做了大量工作，发明了如 TSP，地质雷达，瞬变地磁，陆地声纳等，当然，国内也有许多专家开展了大量的理论与实践的科研工作，刘志刚等[5～9]对公路和铁路山岭隧道的超前预报进行了大量的研究，但专门针对海底隧道施工期地质灾害开展地质、物探与钻探相结合的工程实例还较少;国外海底隧道修建时往往是采取钻孔的方式来判断掌子面前方围岩情况，通过这种方法，认为钻孔处围岩的判断较为准确，但钻孔的一孔之见很难对边墙及拱顶的含水构造做出准确的判断，而且地质体的各向异性也会使钻孔产生误判的情况。本文依托青岛胶州湾海底隧道工程，主要采用地质(地质编录)、物探(TSP203 系统、地质雷达及瞬变电磁等方法)与钻探(钻孔取芯)相结合的方法，对海底隧道含水断层进行了成功的预报，对类似的工程具有一定的工程实用价值和借鉴作用。

　　2 海底隧道超前地质预报技术体系

　　海底隧道位于海平面以下，围岩长期遭受上覆海水体的浸泡风化，水文地质条件复杂，前期的勘察只能在海平面朝海底物探或钻孔取芯进行。在这种情况下，完全查明海底隧道工程的岩体构造、状态、特性，特别是不良地质体的确切位置、规模，尤其是含水构造的发育规律是十分困难的。施工过程中在穿越含水构造，如含水断层破碎带、富水强风化槽时，易发生突水灾害，其突水类型多，其成因机制与防治方法也非常复杂，常常需要进行帷幕