英法海峽隧道工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)詳細(xì)講解

英法海峽隧道工程設(shè)計(jì)與施工橫穿英吉利海峽、連接英國與法國的海峽隧道工程的歷史可以追溯到1802年。在這漫長時(shí)期中，經(jīng)過了許許多多次的嘗試，其中包括互1880年采用"博蒙特"號(hào)隧道掘進(jìn)機(jī)、掘進(jìn)長度已達(dá)2km的嘗試，今天一個(gè)用海底隧道連接英吉利海峽兩岸的構(gòu)想終于成為現(xiàn)實(shí)。長49km連接英國和法國的英法海峽隧道工程由三條隧道組成，于1987年2月開始動(dòng)工，1993年6月對(duì)外運(yùn)營開放。在整個(gè)隧道長度的走向中，直徑4.8m的服務(wù)隧道居中，直徑7.8m鐵路隧道位于兩側(cè)。建成后的鐵路隧道主要用于裝載乘客、汽車、特快列車和貨運(yùn)慢車運(yùn)行?？傆?jì)長度147km的隧道，主要由11臺(tái)具有高度自動(dòng)化和ZED激光導(dǎo)向特點(diǎn)的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)擔(dān)任掘進(jìn)施工。盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)后輔助設(shè)備車架長數(shù)百米，盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)晝夜不停地連續(xù)施工，推進(jìn)速率達(dá)到1400m／mon。當(dāng)英法海峽隧道施工完成后，大多數(shù)盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的施工距離都超過世界上已有的其它多數(shù)盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)設(shè)計(jì)施工的三倍多。1991年6月29日，投資128億美元、總長約50km的英法海峽隧道全部鑿?fù)ā＿@項(xiàng)具有非凡抱負(fù)的工程由于隧道工程的設(shè)計(jì)與施工方法的快速向前發(fā)展，使這項(xiàng)雄心勃勃的巨大工程在施工、安全、造價(jià)和工期等方面終于都取得了空前的成功。1986年8月，TML國際建筑集團(tuán)在激烈的競爭中，贏得了英法海峽隧道的設(shè)計(jì)與施工合同。經(jīng)過連續(xù)緊張的掘進(jìn)施工，英法海峽服務(wù)隧道已于1990年12月勝利鑿?fù)?。然而；這個(gè)工程浩大的海峽隧道工程的施工長度、海底地質(zhì)、快速掘進(jìn)和后方勤務(wù)等諸問題。是TML國際建筑集團(tuán)在英法海峽隧道建設(shè)中面臨的最主要的挑戰(zhàn)。歐洲隧道公司是英法海峽隧道工程的業(yè)主。其他主要的合作伙伴是TML國際建筑集團(tuán)和法國芒什集團(tuán)。TML是一個(gè)國際建筑合資集團(tuán)，由國際上10個(gè)最大的建設(shè)公司組成。英國一側(cè)的承包商有拜爾福·貝梯公司、考斯丁公司、德麥克翁、泰勒·伍德羅公司和威姆沛公司。法國一側(cè)的承包商有波奧基斯公司、登姆斯公司、SAF公司、SGF公司和斯勃厄·帕迪諾爾斯公司。一、英法海峽隧道興建史兩千多年來，英國有幸擁有許多海域把自己和歐洲大陸分割開來。它給英國以安全感，盡管也曾遭到羅馬人和微克遜人的侵犯。上世紀(jì)末拿破侖戰(zhàn)爭結(jié)束和英國的興起，很多人便夢想在英法兩國之間修建一條固定連線。近兩個(gè)世紀(jì)來，關(guān)于英法海峽隧道英國倫敦和法國巴黎談判過將近30次。與此同時(shí)，該間題在英國下議院討論過38次。英法兩國曾兩次著手從海峽兩岸同時(shí)開工，但多數(shù)建議和設(shè)計(jì)都沒實(shí)現(xiàn)。英法海峽隧道興建史可分為三個(gè)時(shí)期：1802～1875年:修建隧道的主張逐漸興起，但缺乏實(shí)現(xiàn)的技術(shù)可能性；1875～1963年：工程方案進(jìn)一步發(fā)展，積累了必需的資料；1963年～80年代后期：克服政治、管理、財(cái)政等方面的障礙，并開始修建隧道。修建英法海峽隧道的想法是1802年亞眠和約之后由采礦工程師阿貝爾·馬蒂厄提出的。他提出修建海底隧道的設(shè)計(jì)，其內(nèi)容是從兩岸修筑隧道（每側(cè)長18.7km），在瓦恩·班克淺灘貫通。但由于1803年英法又開戰(zhàn)，使拿破侖放棄了這個(gè)設(shè)計(jì)。1803年莫特雷提出在海峽底敷設(shè)金屬管的設(shè)想也由于同樣的原因而未被采納。從十九世紀(jì)30年代初期，托梅·德·加蒙研究了英法海峽的海底地質(zhì)，并提出英國與歐洲大陸連接的許多方案，如支承在許多巨型花崗巖橋墩上的金屬橋；設(shè)在海底的沉埋金屬管，其上用海底沉積物加載；雙線隧道，中間在瓦恩·班克淺灘設(shè)車站；蒸汽輪渡，兩岸修筑8km長的防波堤；帶有三個(gè)通道和一座開合橋的大壩。最后一個(gè)設(shè)計(jì)是德·加蒙1867年和兩位英國工程師威廉·洛和詹姆斯·布倫利斯共同編制的，他們將設(shè)計(jì)同時(shí)呈交拿破侖三世和英國商業(yè)委員會(huì)，但后來沒有下文。1855年詹姆斯·威爾遜提出"浮管"設(shè)計(jì)，浮管處于半淹沒狀態(tài)，用錨鏈固定在海底。1856年阿貝·安德林提出類似的設(shè)計(jì)，不過他把管子剛性固定于海面下58m深度處。1860年赫克托·霍里奧建議在海峽底部敷設(shè)橢圓形管，其通風(fēng)豎井上部作成哥特式建筑。1869年K·E·楊編制了與詹姆斯·威爾遜近似的設(shè)計(jì)，把管子錨固在海面至海底中間的深度。1870年安妮建議修筑穿越瓦恩·班克淺灘的橋梁。1872年英國首次設(shè)立海峽隧道公司，他們采用了英國工程師查爾斯·霍克肖修建一座雙線隧道的設(shè)計(jì)。經(jīng)過三年與官僚主義作斗爭和運(yùn)用外交手段之后，終于在1875年8月2日爭取到英法兩國議會(huì)都通過了法案。英國用法律方式規(guī)定出修建隧道必需的用地，并給該公司在多佛爾地區(qū)圣瑪格麗特灣進(jìn)行試驗(yàn)工作的權(quán)利。1876年英法兩國簽訂議定書，決定于20年期限內(nèi)共同修筑該隧道。最初的工作由法國人開始進(jìn)行。霍克肖利用德·加蒙收集的資料進(jìn)行鉆探、測深及收集加萊和多佛爾一帶海底地層資料。1878年法國在桑加特打了兩個(gè)豎井和一個(gè)尺寸不大（直徑2.13m）的坑道，向北方開挖約2.4km，目的是研究法國海岸下面某些最不穩(wěn)定的地層。英國方面的工作是東南鐵路公司董事長愛德華·沃特金斯按議會(huì)決定在多佛爾西面的艾博特角及莎士比亞峭壁進(jìn)行。沃特金斯根據(jù)威廉斯·洛的設(shè)計(jì)，用英國皇家工程兵博蒙特設(shè)計(jì)的一臺(tái)旋轉(zhuǎn)挖掘機(jī)開挖了兩條直徑2.13m的隧道，一條在艾博特角，長728m；另一條在莎士比亞峭壁，長1884m。但在1882年，英國公眾意見不愿修筑英法海峽隧道，《泰晤士》周刊助長了這種意見的形成。英國耽心這樣會(huì)喪失因地理位置而具有的戰(zhàn)略優(yōu)勢。雖然愛德華·沃特金斯及其追隨者熱情極高，但博蒙特挖掘機(jī)還是在1882年7月停止運(yùn)轉(zhuǎn)了，英法海峽隧道建設(shè)的首次嘗試就這樣收?qǐng)隽?。直到現(xiàn)在人們還可以經(jīng)由海角右側(cè)的坑道進(jìn)入隧道之中。1975年。當(dāng)試圖第二次征服英法海峽隧道而挖掘探測隧道時(shí)，在水下發(fā)現(xiàn)從莎士比亞峭壁挖掘的那條較長的隧道。但是在上世紀(jì)末葉，提出修筑海峽工程的方案與設(shè)計(jì)并沒有停止過。1882年兩家英國公司提出有72座橋墩的鋼橋方案。1886年約翰·福勒編制了修建帶液壓升降裝置的浮橋或輪渡的設(shè)計(jì)。1887年施奈德和赫森特提出支承在55個(gè)石砌橋墩上的橋梁設(shè)計(jì)。1907～1913年福克斯和薩爾蒂奧克斯研究了修筑鐵路隧道的可能性。第一次世界大戰(zhàn)暫時(shí)中斷了英法海峽交通連接的探索。但1929年又開始對(duì)海峽進(jìn)行新的地質(zhì)勘探，這項(xiàng)工作是由約翰·弗萊德領(lǐng)導(dǎo)。1930年科拉爾德提出修建軌距為2.13m的鐵路隧道設(shè)計(jì)，并且從兩洞門分別向倫敦和巴黎修筑同樣軌距的線路。由倫敦至巴黎的運(yùn)行時(shí)間，按他的估計(jì)近3h；由多佛爾至倫敦的新線造價(jià)，1930年估計(jì)為58.2百萬英鎊。同一時(shí)期提出的另一設(shè)計(jì)為修筑兩條直徑5.64m的導(dǎo)洞，以及個(gè)別直徑為2.13m的排水坑道。但是這個(gè)設(shè)計(jì)在議會(huì)中總共只有7票贊成。第二次世界大戰(zhàn)后又興起了對(duì)這項(xiàng)工程的關(guān)切。1949年英國議會(huì)決定召集設(shè)計(jì)專家組進(jìn)行此項(xiàng)工作，法國也成立了類似的專家組。1957年蘇伊士運(yùn)河工程公司在尋求適當(dāng)設(shè)計(jì)的過程中聯(lián)合組成英法海峽工程公司，其規(guī)模在當(dāng)時(shí)是很大的。隧道工程設(shè)計(jì)組中，也有美國金融家和技術(shù)開發(fā)公司參加。這個(gè)設(shè)計(jì)組進(jìn)行了大量的工作，其成果反映在1960年的詳細(xì)報(bào)告中，此報(bào)告指出了修建隧道的必要性。1964～1965年，研究小組沿隧道設(shè)計(jì)路線實(shí)行地質(zhì)勘探，從而確定一條隧道連絡(luò)線的管理路線，這個(gè)方案是利用隧道下面所具有的天然地質(zhì)構(gòu)造。一切都準(zhǔn)備就緒可按設(shè)計(jì)開始施工，當(dāng)然這還需要政治支持和資金籌集。政治支持反映在1966年6月8日英國首相和法國總理簽署的英法公報(bào)中，公報(bào)指出兩國達(dá)成協(xié)議，因而可以正式開始進(jìn)行工作。工作分為兩個(gè)階段，同時(shí)基本投資也隨之?dāng)U大。第一階段主要進(jìn)行技術(shù)研究，此項(xiàng)工作在1973年6月完成，并編制了詳細(xì)報(bào)告書。1973年9月準(zhǔn)備了這方面的文件，同年11月17日簽定了英法條約及第二號(hào)協(xié)議文件，其中規(guī)定工作的初始費(fèi)用為3千英磅。條約應(yīng)在1975年1月1日前批準(zhǔn)，工程資金通過復(fù)雜的方式籌集，其中既包括投資貸款，也包括有把握的政府補(bǔ)貼，而前者應(yīng)占費(fèi)用的10％～30％。當(dāng)發(fā)生工程延誤情況時(shí)，要詳細(xì)地研究財(cái)政措施。1973～1974年設(shè)計(jì)包括修筑兩條直徑為7.lm的鐵路隧道，在兩條隧道之間修筑直徑為4.5m的服務(wù)隧道。又在徹利通和弗雷特霍姆之間修筑兩條主要的折返隧道，其中設(shè)有大型折返設(shè)施，實(shí)際上這是地下折返渡線室軌道線路。設(shè)計(jì)還規(guī)定要修建倫敦至巴黎及布魯塞爾直達(dá)客、貨運(yùn)輸?shù)蔫F路。第二號(hào)協(xié)議規(guī)定的工作于1974年開始，從距莎士比亞海岸頂點(diǎn)不遠(yuǎn)的施工現(xiàn)場向舊煤礦方向開挖了長285m的引道隧洞，在引道隧洞水平上又開挖了長447m的平行于海岸的通道。而在阿什福德靠近金伯利鐵路支線處設(shè)置了制造引道隧洞襯砌砌塊的工廠。為了隧道施工，把許多專門組裝的挖掘機(jī)械運(yùn)到莎士比亞海岸的施工現(xiàn)場。但是必需考慮意外問題。從通往倫敦的新高速鐵路的詳細(xì)設(shè)計(jì)可以看出其造價(jià)比原先預(yù)計(jì)的要大大超出，特別是考慮環(huán)境保護(hù)措施時(shí)更加如此。隧道按計(jì)劃在1981年開工。但在開工15個(gè)月后；這時(shí)英國一側(cè)已挖了400m，法國一側(cè)掘進(jìn)了300m，工程停了下來。由于沒有克眼財(cái)政困難，倫敦下令停工。修建英法海峽隧道的第二次嘗試就這樣告終。1977年初，有進(jìn)取精神的美國銀行家戴維森將其企業(yè)加入到英法海峽隧道原先的設(shè)計(jì)組中，并進(jìn)行編制報(bào)告書，其中研究了將隧道直徑增大0.5m。但英法政府對(duì)展開新的嘗試持否定態(tài)度。然而到1979年兩國政府關(guān)系有所改善，并給予私營企業(yè)以強(qiáng)有力的管理權(quán)，使兩國同意在4月份發(fā)出公開的建議征稿。建議必須遵守的條件是：海峽連線是固定的；完全由私人提供資金；無政府保證；倡議人必須說明他們的方案在技術(shù)上的可行性和對(duì)投資者利潤。這次征稿結(jié)果，收到4個(gè)可采納的建議：(1）從兩岸用一系列跨度為0.5km的橋梁接在離開海岸的兩座人工島，在人工島上修建螺旋形的坡道將公路引入穿過主航道的沉管隧道（歐洲公路）；(2）采用一座跨度為5km的橋梁和一條完全封閉起來的多車道公路；(3）對(duì)平行的直徑為11m的隧道，路面鋪設(shè)公路和鐵路，包括設(shè)人工島，可在上面修筑為隧道通風(fēng)服務(wù)的豎井（海峽高速線路）；(4)1972年提出的方案采用兩條直徑為7.3m的鐵路隧道，它們之間有平行的直徑為4.5m的第三條服務(wù)隧道提供應(yīng)急和其他用途。鐵路隧道將為鐵路穿梭式列車提供運(yùn)行線路，英國鐵路公司及法國國有鐵路公司提供直達(dá)列車的設(shè)備。這個(gè)方案的大致線路示意見圖1。圖l建議的海峽隧道工程線路平面圖到1986年初，從中選定了一個(gè)方案。這個(gè)最優(yōu)的設(shè)計(jì)是將兩條長49.2km的鐵路隧道平行地設(shè)在海底之下40m處。其中有37.5km是在海底下面。兩條隧道之間還設(shè)有服務(wù)隧道。小轎車、公共汽車和貨車都裝在由專用平臺(tái)往返于徹利通終點(diǎn)站和加萊地區(qū)的弗雷蒂納終點(diǎn)站之間，開始時(shí)每10min開出一輛，到2000年時(shí)則縮短為每2.5smin一列。計(jì)劃在初始階段單向每小時(shí)運(yùn)送1000輛汽車，而運(yùn)輸能力充分發(fā)揮之后單向每小時(shí)可運(yùn)送4000輛汽車。隧道也計(jì)劃通過普通客、貨列車。隧道工程造價(jià)初步定為36億美元（按1985年價(jià)格）。海峽隧道工程于1987年5月開工，盡快使隧道在1993年投入運(yùn)營。最初計(jì)劃規(guī)定修建海峽隧道時(shí)；英法承擔(dān)施工區(qū)段長度相同。但在進(jìn)行初步工作之后就明確在同樣期限內(nèi)，英國要比法國多掘進(jìn)5～6km，因?yàn)橛粋?cè)的地質(zhì)條件優(yōu)于法國一側(cè)的地質(zhì)條件。隧道工程建設(shè)由8家私營大公司承擔(dān)，必須在6年期限內(nèi)完成施工，并且經(jīng)營到2020年。后一作法的目的是補(bǔ)償基建費(fèi)用及取得利潤。根據(jù)測算，運(yùn)營12～15年時(shí)間即可將投資收回。計(jì)算表明，英法海峽隧道通車后，乘TGV列車在兩國首都間旅行，所需時(shí)間可由現(xiàn)在的5h縮短為3h。二、海峽隧道地質(zhì)和工程概況（一）地質(zhì)勘測自1865年起就對(duì)海峽隧道進(jìn)行現(xiàn)場研究，在圣瑪格麗特海灣鉆孔并在海底取樣。1958～1959年海峽隧道研究組又進(jìn)行了一些研究，包括海中鉆探、地球物理探測和海底取樣。1964～1965年再次進(jìn)行大范圍的現(xiàn)場研究，包括近100個(gè)海上鉆孔、20個(gè)陸地鉆孔、巖石的現(xiàn)場和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)以及在海上的地震波探測。1972～1974年海峽隧道地質(zhì)勘測工作又進(jìn)行了進(jìn)一步研究，包括靠近海岸7處鉆孔勘測，海上進(jìn)行15個(gè)鉆孔勘測，對(duì)特殊問題的地帶進(jìn)行地球物理探測和對(duì)英國海岸一部分路線再作測量。1．地質(zhì)確定海峽地質(zhì)由一些白堊層覆蓋在泥灰質(zhì)粘土和綠砂上面所組成。海峽的英國一側(cè)多褶皺，但極輕微。法國一側(cè)的褶皺情況較嚴(yán)重并且復(fù)雜。沿隧道的選擇線上有三個(gè)主要巖層，按從上到下的順序是中白堊、晚白堊和泥灰質(zhì)粘土。中白堊和晚白堊的上面部分是脆弱的破碎白堊。晚白堊的下面部分是粘土與白堊混雜在一起，表現(xiàn)為白堊質(zhì)泥灰?guī)r。白堊質(zhì)泥灰?guī)r為中等強(qiáng)度、均質(zhì)和用具塑性，并且一般沒有張開斷裂，使它成為實(shí)際上不透水的巖層，對(duì)開挖隧道十分理想。泥灰質(zhì)粘土雖也不透水，但它較軟弱且有強(qiáng)塑性的性態(tài)，當(dāng)加壓時(shí)變形不一致。裂縫和斷層是隧道開挖最不利的情況。裂縫能加重地層的透水性并因滲水量的加大而造成延誤工期。斷層也能增大滲水性或從斷裂面滲漏或從斷層附近被擾動(dòng)的地層內(nèi)裂縫滲漏。但是，有些跡象表明它對(duì)開挖工作面的穩(wěn)定性不致于造成問題，并且滲漏水也無侵蝕作用。此外，白堊層內(nèi)部既無縱向位移，斷裂層的位移且偏移也不大于15m。從勘測到的斷層看，一般是接近垂直的，盡管在局部地帶也有接近偏移很小的平行斷層，見圖2。圖2海峽隧道沿線的地質(zhì)斷面2．超前鉆探在制定英法海峽隧道設(shè)計(jì)和施工方案中，提出一個(gè)重要建議是利用服務(wù)隧道對(duì)前方滲透度很高的不穩(wěn)定地層或地帶進(jìn)行超前鉆探，以期掌握服務(wù)隧道前方的地層規(guī)律。服務(wù)隧道進(jìn)行鉆探，在開挖工作面前經(jīng)常保持至少20m的地層探查，鉆孔深達(dá)100m。勘探鉆機(jī)在工作面稍稍偏上部位鉆入，垂直地向下來找出泥灰質(zhì)粘土層的位置，并向側(cè)面達(dá)到鐵路運(yùn)行主隧道的位置。一旦查明確定是一個(gè)不穩(wěn)定的高滲透性地帶，在盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)到達(dá)通過前使用速凝水泥漿進(jìn)行注漿加固處理。（二）工程僅況英國和法國之間，海峽隧道經(jīng)過的地質(zhì)地形情況，有著極大的差異。這種地質(zhì)情況差異導(dǎo)致英法兩側(cè)采取兩種不同的施工方法。英國一側(cè)的隧道工程，都在包含粘土質(zhì)碳酸鹽泥巖的泥灰?guī)r地層中施工。泥灰?guī)r地層具有良好的自立性，比較適合于全斷面盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)施工。！法國一側(cè)的海峽隧道要穿越多處斷層的泥灰?guī)r地層，所以采用了與英國一側(cè)不同類型的土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)。1．隧道理深和長度英國一側(cè)的隧道理深在21～70m之間，平均埋深40m。英國一側(cè)的隧道在莎士比亞峭壁工地開始掘進(jìn)。一條直徑4.8m的服務(wù)隧道和兩條直徑7.6m的鐵路區(qū)間隧道在海峽掘進(jìn)20km，與從法國方向推過來的隧道會(huì)合·還有8km陸地隧道，推進(jìn)至希爾舒格洛夫。而法國一側(cè)的陸地隧道僅3km，海底隧道為15km。海峽隧道的英國西側(cè)，有0.5km長的隧道是采用新奧法腦工，還有0.5km長的隧道是采用隨挖隨填法施工，隧道通至希爾城堡。英國一側(cè)的海峽隧道出口距莎士比亞峭壁隧道工地約9km，見圖3。2.槽向通道設(shè)置除了一條服務(wù)隧道和兩條鐵路隧道外，英法海峽鐵路運(yùn)行隧道每隔375m設(shè)置一條與服務(wù)隧道相連接的橫向通道，每隔250m設(shè)置連接兩條鐵路隧道的橫向活塞式泄壓風(fēng)道，見圖4。每第二條橫向通道為雙通道，以便每間隔375m設(shè)置一個(gè)人行通道，每間隔750m設(shè)置一個(gè)電力控制室或變電站。圖3英法海峽隧道工程地質(zhì)剖面圖3．交叉轉(zhuǎn)線段英法海峽隧道設(shè)立四個(gè)交叉轉(zhuǎn)線段，有利于火車編組和往復(fù)行駛?；疖嚳蓮囊粭l鐵路隧道駛?cè)肓硪粭l鐵路隧道。兩個(gè)交叉轉(zhuǎn)線段設(shè)置在海底，將海底鐵路隧道分為三段。英國一側(cè)的交叉轉(zhuǎn)線段的隧洞長158m、寬22m、高15m，是建設(shè)在海底最大的隧洞。除了交叉轉(zhuǎn)線段外，英國還憑借隧道施工技術(shù)，在自己一側(cè)建設(shè)兩個(gè)低位集水井。這兩個(gè)低位集水井也列為主要工程。圖4英法海峽隧道橫向通道和橫向活塞式泄壓風(fēng)道4.隧道襯砌英法海峽隧道使用兩種類型的隧道襯砌，一種是預(yù)制混凝土管片，另一種是鑄鐵管片。預(yù)制混凝土管片是根據(jù)100inch標(biāo)準(zhǔn)換形塊襯砌開發(fā)的。所有的襯砌接頭都是采用鉸接。還開發(fā)設(shè)計(jì)了焊接強(qiáng)度為20N／mm2的特殊梯形鋼筋網(wǎng)片用于襯砌接頭，以防襯砌破裂。隧道直徑為7.6m的鐵路區(qū)間隧道，每環(huán)需要8塊管片和一塊封頂塊管片。每塊管片外弧面上有4塊厚20mm的襯墊。封頂塊管片拼裝嵌入時(shí)，襯墊在壓力下壓向與泥灰?guī)r層的接觸面，并留有20mm的環(huán)形空間，以便進(jìn)行注漿加固。在采用其他手段進(jìn)行襯砌密封之前，注漿加固是有效控制地下水侵入的第一步措施。海底隧道段管片，厚度約360mm；陸地隧道段管片要承受更大的壓力，其厚度約540mm。除了使用混凝土管片以外，英法海峽鐵路區(qū)間隧道之間的橫向通道襯砌，采用螺栓連接的鑄鐵襯砌管片。同時(shí)，為使橫向通道能在毗連接合口應(yīng)用這些鑄鐵管片，鐵路隧道圓環(huán)中的預(yù)留接合口為混凝土結(jié)構(gòu)。因此，一種混合襯砌也隨之開發(fā)和應(yīng)用。5.莎士比亞峭壁隧道工程海峽工程的一條長1.6km交通公路于1987年8月開始施工，與莎士比亞峭壁上部隧道工地相連接。莎士比亞峭壁上下兩個(gè)隧道工地，水平高差達(dá)50m，由一條1974年建成的公路隧道相連接。莎士比亞峭壁下部工地的第二條坑道采用新奧法施工，與下方主隧道相連。英國一側(cè)首次應(yīng)用新奧法進(jìn)行這樣規(guī)進(jìn)的隧道施工l974年建成的現(xiàn)有隧道用于出土運(yùn)輸，新坑道則用于材料供應(yīng)。列車編組、交叉轉(zhuǎn)線的隧洞，也采用新奧法施工。6．冷卻水管道和通風(fēng)系統(tǒng)莎士比亞峭壁下部隧道工地的建筑，將作為主要冷卻工廠的設(shè)施。兩條直徑400mm、水溫為5℃的冷卻水管道通過隧道，以防隧道作業(yè)環(huán)境溫度升高。隧道內(nèi)還設(shè)置備用的通風(fēng)系統(tǒng)，在遇到緊急情況下啟用?，F(xiàn)有的工作風(fēng)井作為主要通風(fēng)系統(tǒng)的一部分。海峽服務(wù)隧道通風(fēng)壓力保持在低正壓力值，以防發(fā)生火災(zāi)時(shí)煙霧涌入安全通道。7．電力配置長距離海底鐵路區(qū)間隧道的通風(fēng)，不能承受柴油機(jī)動(dòng)力機(jī)車的廢氣排放，所以采用電氣機(jī)車。設(shè)計(jì)一個(gè)專用鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)，以確保大批乘客和物資順利通過英法海峽隧道。電力由架空線引入隧道內(nèi)，在出土料斗機(jī)械和盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)處轉(zhuǎn)換成蓄電池供電。在鹽漬地層的潮濕條件下，漏電問題成為當(dāng)時(shí)供電線路的一個(gè)重要問題，電力系統(tǒng)經(jīng)常跳閘。當(dāng)時(shí)又缺乏這方面的施工技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。為克服這些困難，做了許多開創(chuàng)性工作。經(jīng)過12個(gè)月的努力，一種完全新型、具有180馬力的電力機(jī)車設(shè)計(jì)問世，并交付使用。8.施工安全體系英法海峽隧道大量投資于施工安全體系的開發(fā)和完善。TML國際建筑集團(tuán)同衛(wèi)生和安全勞防行政部門（HSE）合作，1990年貫徹實(shí)施了重要措施，對(duì)施工安全體系完善改進(jìn)起到了指導(dǎo)作用。9.設(shè)備安裝1990年2月開始隧道固定設(shè)備安裝。l991年底，部分隧道根據(jù)試車要求，提早進(jìn)行區(qū)間短程低速運(yùn)輸。隧道掘進(jìn)、施工和設(shè)備安裝各階段按計(jì)劃完成，并投入使用。整個(gè)服務(wù)系統(tǒng)在1992年12月15日投入運(yùn)轉(zhuǎn)。英法海峽隧道于1993年6月15日正式對(duì)外開放，規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)見圖5。圖5英法海峽隧道工程計(jì)劃投入使用的規(guī)劃網(wǎng)格三、海峽隧道盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)從隧道施工考慮，英法海峽隧道施工劃分為12個(gè)區(qū)段。英國一側(cè)有6個(gè)區(qū)段，從莎士比亞峭壁隧道工地開始掘進(jìn)。法國一側(cè)有6個(gè)區(qū)段，從桑加特隧道工地開始掘進(jìn)。工程施工包括兩個(gè)三條各自通至兩個(gè)岸邊終點(diǎn)的陸地隧道掘進(jìn)和兩個(gè)三條在英法海峽水下對(duì)接的海底隧道掘進(jìn)，所有12個(gè)區(qū)段隧道都是采用盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)施工。為加速長距離海底6個(gè)區(qū)間段隧道的施工，這些盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)是根據(jù)連續(xù)施工開挖和襯砌獨(dú)立拼裝的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)的。所有盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)都配置ZED型激光測量導(dǎo)向儀。ZED型激光測量導(dǎo)向儀為盾構(gòu)操作者連續(xù)提供有關(guān)盾構(gòu)位置和軸線的數(shù)據(jù)信息，以便及時(shí)調(diào)整控制。共有11臺(tái)盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行英法海峽隧道工程12個(gè)區(qū)間段的隧道掘進(jìn)，其中4臺(tái)盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)在海底施工。每臺(tái)盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)長度為200m，造價(jià)大約為950萬英磅。（一）英國一側(cè)后構(gòu)掘進(jìn)機(jī)1.盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)分布英國一側(cè)的隧道工程由6個(gè)區(qū)間段部分組成。使用6臺(tái)盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行施工。其中兩臺(tái)由蘇格蘭詹姆斯·家登公司制造(11號(hào)區(qū)間段南面陸地鐵路隧道的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)和12號(hào)區(qū)間段北面陸地鐵路隧道的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)）。英國一側(cè)的隧道工程開始在藍(lán)色白堊地層中掘進(jìn)（平均抗壓強(qiáng)度在5～9MPa之間）。實(shí)際上英國一側(cè)隧道工程和整個(gè)長度，都在該藍(lán)色白堊地層中施工。1974～1975年進(jìn)行的英法海峽試驗(yàn)隧道工程，長度為350m。根據(jù)該試驗(yàn)隧道所獲得的施工經(jīng)驗(yàn)和鉆孔勘測調(diào)查，詹姆斯·家登公司設(shè)計(jì)制造的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)，為開啟式刀盤切削頭形式。刀盤上裝有滾刀和切削刀頭。根據(jù)設(shè)計(jì)原理，盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的切削刀盤轉(zhuǎn)速是固定的，電動(dòng)馬達(dá)能在順轉(zhuǎn)或逆轉(zhuǎn)方向上均有兩種切削速度可供選擇。英國一側(cè)的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)都是通用型的。開啟式盾構(gòu)機(jī)械前部設(shè)置全斷面切削刀盤。服務(wù)隧道的兩臺(tái)盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)（直徑分別為5.38m和5.66m）和兩臺(tái)直徑8.76m的陸地區(qū)間鐵路隧道的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)，均由英國豪登公司提供。兩臺(tái)直徑8.36m海底鐵路區(qū)間隧道的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī),由羅賓斯／馬卡海姆合資公司提供。盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)在英國馬卡海姆公司所屬的切斯費(fèi)爾德工廠制造。兩臺(tái)直徑8.76m海底鐵路區(qū)間隧道盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)所具備的一個(gè)顯著特點(diǎn)，是配置了20只1260kN的液壓干斤頂。每只千斤頂對(duì)角傾斜于鄰座千斤頂，不需要使用另外的方向干斤頂，就能控制盾構(gòu)方問和旋轉(zhuǎn)。海底隧道三臺(tái)盾構(gòu)掘講機(jī)的另一個(gè)特點(diǎn)，是推講時(shí)即使遇上開裂地段或舊時(shí)鉆孔，螺旋輸送機(jī)亦可從盾構(gòu)工作面撤回。以便關(guān)閉液壓制動(dòng)閘門，將涌入的水流同后面的隧道隔開以防水淹。盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)環(huán)形間隙的周邊密封也將封閉。海峽隧道施工時(shí)所有的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)運(yùn)行正常。由于海底盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)在塊狀結(jié)構(gòu)地層中施工，需要對(duì)盾構(gòu)工作面周圍進(jìn)行注漿加固，所以盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)需要在某些方面進(jìn)行改進(jìn)。2.防淹裝置英國一側(cè)的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)在施工時(shí)，開挖工作面沒有機(jī)械支撐，出上直接通過皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)出。為預(yù)防不可預(yù)見的水流涌入隧道，對(duì)盾構(gòu)多處組合細(xì)節(jié)進(jìn)行了改進(jìn)。皮帶運(yùn)輸機(jī)可在幾秒鐘內(nèi)縮回，隔艙的開口部分能自動(dòng)關(guān)閉。英國一側(cè)的陸地隧道盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)，沒有自動(dòng)縮回關(guān)閉作業(yè)裝置，因?yàn)殛懙厮淼涝庥鏊偷娘L(fēng)險(xiǎn)極微小。羅賓斯／馬卡海姆公司的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)，在海底遭遇水流施工時(shí)，一種寬200mm的鋼板制扇形葉片從切削頭后面呈輻射狀伸出，將盾構(gòu)操作區(qū)四周封鎖起來。但是來自暴露區(qū)地層中的水流仍然會(huì)在盾構(gòu)撐腳密封處和最后一環(huán)襯砌之間的空隙通入。為防止這種情況發(fā)生，可將鋼板制的防護(hù)葉片從盾尾處合上，構(gòu)成這個(gè)空檔的臨時(shí)密封護(hù)殼。除了采取這些措施以外，主撐腳上的自動(dòng)保險(xiǎn)裝置會(huì)產(chǎn)生足夠的壓力，崩破巖壁，將盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)楔進(jìn)隧洞內(nèi)。同時(shí)也需在盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)和襯砌空檔之間的指狀支撐上，設(shè)置一個(gè)罩蓋，以防楔形巖塊下墜落入隧道。但是"指狀"支撐在初始實(shí)施時(shí)，因漲開式襯砌而受到限制和陷落。為緩解這個(gè)難題，在指狀支撐之間，設(shè)置薄型不銹鋼葉片覆蓋，這樣盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)在這種惡劣地層中向前掘進(jìn)500m后，進(jìn)入較好的地層。3.盾構(gòu)液壓撐腳英國一側(cè)的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)使用液壓將撐腳裝置伸出，支撐在地層上。盾構(gòu)切削頭的撐桿也后靠在撐腳裝置上。這樣，盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)就能協(xié)調(diào)地向前掘進(jìn)，隧道襯砌也因而向前延伸。只是在軟土地層中，撐腳裝置和切削頭之間的推力轉(zhuǎn)換受到限制，需要通過輔助液壓千斤頂來轉(zhuǎn)換推力。寬1.5m的鋼筋混凝土管片，設(shè)計(jì)成不串螺栓的栓接襯砌。在管片接縫處，設(shè)置海露羅苔特膨脹密封帶。襯砌管片在盾尾后面進(jìn)行拼裝，在楔形封頂塊拼上時(shí)，管片背部就緊貼巖壁。詹姆斯·豪登公司制造的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)，用于7號(hào)、10號(hào)、11號(hào)和12號(hào)區(qū)間段隧道施工。這些盾構(gòu)軀身分為兩節(jié)，套筒接合，盾構(gòu)前面一節(jié)可由旋臂把手操縱控制。羅賓斯／馬卡海姆公司的兩臺(tái)海底隧道盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)，由切削頭后面的推進(jìn)千斤頂操縱。沿盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)周邊成對(duì)排列的于斤頂，由雙聯(lián)式液壓泵送系統(tǒng)操縱控制，每對(duì)千斤頂呈"V"型對(duì)著盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的后面。11號(hào)和12號(hào)區(qū)間段陸地隧道的豪登公司盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)切削頭，配置8條切削扭臂，上面裝有236個(gè)滾刀。滾刀裝配在一個(gè)直徑為5m的羅特·艾達(dá)整體旋轉(zhuǎn)式軸承上。兩臺(tái)羅賓斯／馬卡海姆公司的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)，用于英國一側(cè)8號(hào)和9號(hào)區(qū)間段海底鐵路隧道的施工。每臺(tái)掘進(jìn)機(jī)都是由長15m的雙節(jié)式盾構(gòu)組成。盾構(gòu)切削頭的支撐部件，包括一個(gè)回轉(zhuǎn)環(huán)主軸承，盾構(gòu)切削頭就安裝在這個(gè)主軸承上。這個(gè)切削頭支撐部件是固定在前部盾構(gòu)上，前部盾構(gòu)裝有主要千斤頂和10對(duì)角度千斤頂。這些千斤頂?shù)男谐炭缭角安慷軜?gòu)和后部盾構(gòu)之間的空檔，并操縱控制盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)向前推進(jìn)。兩套撐腳墊塊具備三點(diǎn)撐腳作用，以密切配合盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)保持在設(shè)計(jì)軸線高程。根據(jù)設(shè)計(jì)，這個(gè)三點(diǎn)撐腳的中間點(diǎn)正好處在仰拱之間。這樣設(shè)計(jì)的三腳撐就更加穩(wěn)固，而且在盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)推進(jìn)前方空間位置不太大的情況下，讓液壓杠桿裝置發(fā)揮作用。4.出土輸送出土由門式移動(dòng)吊車作業(yè)范圍的系列運(yùn)輸機(jī)送出，裝入姆霍瑟側(cè)面傾卸車。出上傾卸運(yùn)輸是朝反方向的，所以只有一半車輛裝滿，然后重復(fù)反向出上傾卸運(yùn)輸，再讓剩余出土裝車。為滿足大部分出土運(yùn)輸?shù)姆?wù)需求，在盾尾車架后面的吊機(jī)架下，留出足夠的空間，鋪設(shè)雙線軌道，以便同時(shí)讓一輛運(yùn)土列車進(jìn)行裝土，另一輛運(yùn)土列車進(jìn)行運(yùn)輸或在莎士比亞峭壁地下廢土倉進(jìn)行傾卸。5.襯砌拼裝由于英國一側(cè)使用兩種不同類型的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)，其管片的提升用銷釘位置也不同。詹姆斯·豪登公司的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)，使用兩只有角度的銷釘，串入管片的一對(duì)孔內(nèi)。羅賓斯／馬卡海姆公司的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的管片則設(shè)置單只銷釘。詹姆斯·豪登公司的陸地隧道盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)，使用瑞士羅瓦設(shè)計(jì)的拼裝系統(tǒng)。該拼裝系統(tǒng)主要依靠2輛沿15m長的三角形框架兩側(cè)運(yùn)輸?shù)挠熊夁\(yùn)輸車，將所有管片貯存在隧道底的仰拱部位，管片在此提起。雙頭拼裝機(jī)的工作運(yùn)轉(zhuǎn)范圍為200°，但其中的一個(gè)拼裝頭工作時(shí)，其運(yùn)轉(zhuǎn)范圍可增至380°。每環(huán)襯砌由8塊管片組成。其中1塊重7.7t,5塊重5.st，2塊重1.8t，封頂塊管片重1.8t。4對(duì)組合千斤頂將未拼好圓環(huán)襯砌的上部管片，保持在適當(dāng)?shù)奈恢?，直至封頂塊管片拼裝到位。拼裝機(jī)除設(shè)有專用的動(dòng)力裝置外，還安置拼裝防撞裝置。兩臺(tái)羅賓斯／馬卡海姆公司的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)，使用4臺(tái)獨(dú)立工作的管片拼裝機(jī)。管片是從上部管片運(yùn)輸線或從下部管片輸送線運(yùn)送到位。2臺(tái)仰拱拼裝機(jī)從下部輸送線集合3塊管片,提取就位，并提抓封頂塊管片準(zhǔn)備拼裝就位。完成后，上部輸送線運(yùn)送剩余的5塊管片。由另外2臺(tái)拼裝機(jī)進(jìn)行集合和就位拼裝。襯砌管片以交錯(cuò)排列的形式進(jìn)行拼裝，仰拱管片就位比上部管片就位至少提前一環(huán)。6.盾構(gòu)對(duì)接1990年10月30日，英法海峽服務(wù)隧道經(jīng)過近兩年的連續(xù)掘進(jìn)，英國一側(cè)豪登公司盾構(gòu)和法國一側(cè)羅賓斯公司盾構(gòu)，在海底離對(duì)接相距100m時(shí)停止了推進(jìn)。在兩臺(tái)盾構(gòu)之間，用直徑60mm的探頭進(jìn)行鉆進(jìn)。這個(gè)鉆孔距英國莎士比亞峭壁隧道工地22319m，距法國桑加特隧道工地15618m。鉆孔的鑿?fù)?，?biāo)志著英國和法國之間自冰期年代以來這兩塊土地首次連在一起。隨后，英國一側(cè)豪登公司的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)偏離施工軌線，進(jìn)入隧道旁側(cè)，報(bào)廢埋入混凝土里。法國一側(cè)羅賓斯公司的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)再推進(jìn)60m后，進(jìn)行拆卸整修，并運(yùn)回地面。最后的對(duì)接施工，由坑道挖掘機(jī)和人工風(fēng)鉆來完成。（二）法國一側(cè)盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)法國一側(cè)的隧道工程開始是在含水的白色的灰色白堊地層里施工，然后進(jìn)入完全不滲透的藍(lán)色白堊地層。這個(gè)地層被認(rèn)為是隧道工程施工理想的中間地層，因而法國一側(cè)的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)采用土壓平衡式設(shè)計(jì)方案。盾構(gòu)施工作業(yè)面，無需任何的支撐措施。法國一側(cè)使用了土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)，施工中要對(duì)付的地下水壓力高達(dá)0.95MPa，由于隧道要經(jīng)過多處自然斷裂地層，采用這種盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)是合乎實(shí)際的。法國一側(cè)的海底服務(wù)隧道盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的一個(gè)顯著特點(diǎn)，是配置了一個(gè)套筒式能伸縮的切削刀盤。這種能伸縮的切削刀盤可在盾構(gòu)前面掘進(jìn)。在這種難以施工的地層里，盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)只能采用閉胸式施工。盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的尾部周邊密封裝置是使用4道涂上油育的鋼絲刷。法國一側(cè)的土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)。在最初6000m海底服務(wù)隧道施工中，經(jīng)歷了極其困難的階段。在這6000m里，1號(hào)區(qū)間段海底服務(wù)隧道處于含水軟土地層時(shí)遭遇的最大地下水壓力達(dá)0.92MPa。1.盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)分布法國一側(cè)隧道工程共有6個(gè)區(qū)間段，使用5臺(tái)盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)。其中1號(hào)區(qū)間段海底服務(wù)隧道使用一臺(tái)美國羅賓斯公司的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)；2號(hào)區(qū)間段北面海底鐵路隧道和3號(hào)區(qū)間段南面海底鐵路隧道使用兩臺(tái)羅賓斯/川崎公司的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)；4號(hào)區(qū)間段陸地服務(wù)隧道使用一臺(tái)日本三菱公司的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)；5號(hào)區(qū)間段北面陸地鐵路隧道使用一臺(tái)三菱公司的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)，掘進(jìn)結(jié)束后，再進(jìn)行南面陸地鐵路隧道的掘進(jìn)，見圖6。2號(hào)和3號(hào)區(qū)間段海底鐵路隧道，使用羅賓斯/川崎公司的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)。盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)設(shè)置側(cè)向撐腳錨壁系統(tǒng)，能用于較硬的藍(lán)色白堊地層中施工。1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)區(qū)間段隧道的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)，都有一個(gè)鉸接，鉸接的盾構(gòu)前部直徑小于盾構(gòu)后部，以便液壓千斤頂操縱控制工作。4號(hào)和5號(hào)區(qū)間段隧道的三菱公司盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)，也同樣利用千斤頂控制盾構(gòu)方向，顯示出高度的機(jī)動(dòng)性。圖6英法海峽隧道工程由12個(gè)區(qū)間段組成2．盾構(gòu)形式法國一側(cè)1號(hào)區(qū)間段隧道的羅賓斯公司盾構(gòu)和2號(hào)、3號(hào)區(qū)間段隧道的兩臺(tái)羅賓斯/川崎公司盾構(gòu)，設(shè)計(jì)為一種既能應(yīng)付堅(jiān)硬巖層又能適應(yīng)軟弱地層的混合式盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)。能進(jìn)行開啟式和闊胸式掘進(jìn)施工。開啟式施工時(shí)，盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)如同巖石鉆進(jìn)機(jī)一樣，使用帶有圓盤式滾刀和靠后30mm裝有刀頭的切削頭。切削頭向前掘進(jìn)時(shí)，盾構(gòu)軀身保持錨固不動(dòng)，出土通過螺旋輸送機(jī)傳送到鏈動(dòng)輸送機(jī)上，再送至軌道裝土車，最后送到桑加特工作井底的泥漿處理裝置里。真空管片拼裝機(jī)在盾尾延伸范圍之間進(jìn)行圓隧道混凝土襯砌拼裝。在襯砌拼裝同時(shí)，盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)在施工人員的操縱下，可不受干擾地連續(xù)向前掘進(jìn)施工。閉胸式施工時(shí)，1號(hào)區(qū)間段隧道的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)切削頭縮回，螺旋輸送機(jī)末端的釋放閘門關(guān)閉，將工作面同盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的其余部分隔絕。盾尾和隧道襯砌之間設(shè)置5道充滿油脂的鋼絲刷，主要起密封作用，可防止水流從盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)后面涌入隧道。為確保密封防水，注漿料在有效壓力下通過灌漿泵注入襯砌和盾構(gòu)之間的環(huán)帶，油脂也在壓力下擠入密封層內(nèi)．切削頭向前掘進(jìn)時(shí)，盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)緊隨其后，通過20只液壓千斤頂推離后面隧道襯砌向前推進(jìn)。兩臺(tái)活塞排泥泵將出土從高壓艙內(nèi)向外送到常壓區(qū)段。每一環(huán)掘進(jìn)行程完成后，進(jìn)行隧道襯砌的拼裝，然后根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)計(jì)劃書的要求，對(duì)1000m后的隧道襯砌進(jìn)行壓漿。1號(hào)區(qū)間段隧道的最后5000m襯砌拼裝時(shí)間，每環(huán)需用13min。月度最高推進(jìn)速度為1032m(1990年5月）。羅賓斯/川崎公司的2號(hào)和3號(hào)區(qū)間段隧道掘進(jìn)機(jī)，為鉸接盾構(gòu)，各自長14m，盾構(gòu)切削頭配置49個(gè)單頭圓盤滾刀和232把刮齒.這兩臺(tái)盾構(gòu)按設(shè)計(jì)要求在開始掘進(jìn)階段的軟土地層中進(jìn)行氣壓施工，能承受1.5MPa的壓力．待盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)一旦通過承壓含水地層，就可轉(zhuǎn)換成開啟式無氣壓施工。開挖出土是通過兩節(jié)長15m、直徑分別為1．4m和1．Zm的阿基米德式螺旋輸送機(jī)運(yùn)出。兩節(jié)螺旋輸送機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向相反，因此通過其中一節(jié)的變速，將出土壓縮進(jìn)入一個(gè)變動(dòng)的土塞區(qū)段．改變螺旋輸送機(jī)的速度，還可使出土的含水量保持正常不變，而可不管土的原來的狀態(tài)如何，見圖7。海峽隧道掘進(jìn)機(jī)分布和性能情況見表1。3．土壓平衡盾構(gòu)出土從盾構(gòu)切削排出的土，通過螺旋輸送機(jī)進(jìn)到活塞卸上裝置，活塞卸土裝置能使所出的土保持在較低的壓力。因?yàn)閺那邢黝^排出的土，其壓力可能高達(dá)1．IMPa．而皮帶運(yùn)輸機(jī)都處于大氣壓條件下。在陸地隧道施工中，盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)一直處在含水地層中。自由端頭螺桿使粘稠泥土在開挖艙底部聚集．有兩個(gè)特殊裝置裝在兩節(jié)螺桿上，使得壓力下降。一個(gè)是套管旋轉(zhuǎn)器，部分靠近套管旋轉(zhuǎn)器的螺桿在旋轉(zhuǎn)時(shí)可使壓力降低值增加，另一個(gè)是對(duì)螺旋輸送機(jī)后面的排放閘門進(jìn)行控制，用以控制排放到皮帶運(yùn)輸機(jī)上的出土量。服務(wù)隧道的盾構(gòu)螺旋輸送機(jī)，設(shè)置第二節(jié)螺旋輸送機(jī)，與第一節(jié)螺旋輸送機(jī)配套使用。圖7法國一側(cè)的海底鐵路區(qū)間隧道采用羅賓斯/川崎公司的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)海底一側(cè)，隧道的較大部分都位于干燥地層中。開挖出土都是由安裝在切削刀盤邊緣的鏟頭挖集，然后倒入盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)中心軸下面的螺桿進(jìn)口槽筒。安裝兩個(gè)分隔裝置，進(jìn)行降壓。服務(wù)隧道盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)，兩個(gè)活塞進(jìn)出裝置安裝在螺旋輸送機(jī)出口，各自形成一個(gè)上艙。螺旋輸送機(jī)的交替排放，形成一個(gè)半連續(xù)性的送上狀態(tài)．隨著活塞汽缸的退縮和出口閘門的關(guān)閉，螺旋輸送機(jī)出土借助其重力排落．鐵路區(qū)間隧道日本川崎公司的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)，也安裝了兩節(jié)串聯(lián)螺旋輸送機(jī)。第二節(jié)螺旋輸送機(jī)的旋轉(zhuǎn)減速及其相對(duì)于第一節(jié)螺旋輸送機(jī)的退縮，使在第一節(jié)螺旋輸送機(jī)和第二節(jié)螺旋輸送機(jī)之間產(chǎn)生土塞。土塞形成后，第二節(jié)螺旋輸送機(jī)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，出土臨近土塞時(shí)，轉(zhuǎn)速增快，使出土順利排出。出土從第二節(jié)螺旋輸送機(jī)的出口排落在皮帶運(yùn)輸機(jī)上。開挖艙內(nèi)壓力甚小或沒有壓力時(shí)，第一節(jié)螺旋輸送機(jī)將直接進(jìn)行排土。然后，出土通過皮帶運(yùn)輸機(jī)，送入盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)后面的軌運(yùn)裝泥車?yán)?。盾?gòu)掘進(jìn)機(jī)開啟式掘進(jìn)施工時(shí)，出土不經(jīng)過兩節(jié)螺旋輸送機(jī)路線，幾乎直接落在主要皮帶運(yùn)輸機(jī)上，然后再傾卸在輔助運(yùn)輸機(jī)上。開啟式和閉胸式兩種施工法的出土途徑相同。出土跟隨輸送機(jī)排入裝土翻斗車內(nèi)，然后再送至桑加特料坑．在此，將出土倒入大桶，再制成泥漿，用泥泵送到位于方德彼得諾的棄土堰．2號(hào)和3號(hào)區(qū)間段海底鐵路隧道的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)，距前面的1號(hào)區(qū)間段服務(wù)隧道盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)約有2000m。保持這樣的距離有利于對(duì)1號(hào)區(qū)間段海底服務(wù)隧道盾構(gòu)所遭遇的水流涌入地段，通過襯砌實(shí)施壓密注漿．2號(hào)和3號(hào)區(qū)間段隧道的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)在開啟式掘進(jìn)施工中，使用盾構(gòu)軀身前部的6只液壓撐腳和軀身后面的4只液壓撐腳．撐腳張開錨固時(shí)，16只推進(jìn)行程為1.65m的千斤頂開始工作，使用可延伸的切削頭向前推進(jìn)。盾構(gòu)將撐腳收回后，依靠盾尾襯砌的反力，使盾構(gòu)自身向前移動(dòng)。英法海峽隧道盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)分布、性能及最高掘進(jìn)速率表14號(hào)和5號(hào)區(qū)間段陸地隧道掘進(jìn)機(jī)是泥水盾構(gòu)，由日本三菱公司制造。當(dāng)采用閉胸式施工時(shí)，盾構(gòu)除了設(shè)有兩節(jié)阿基米德式的螺旋輸送機(jī)外，還使用了套管旋轉(zhuǎn)器，主要用作減壓系統(tǒng)。4.襯砌拼裝法國一側(cè)的隧道襯砌是采用預(yù)制混凝土管片構(gòu)成，用螺栓聯(lián)接。襯砌管片均在盾尾內(nèi)進(jìn)行拼裝，這是與英國一側(cè)不相同的，英國一側(cè)襯砌直接背靠在白堊地層巖壁上。海底鐵路區(qū)間隧道，每環(huán)襯砌由5塊8t重的管片和1塊封頂塊管片組成。6塊管片由載運(yùn)列車運(yùn)送到鐵軌端頭，然后由高架管片運(yùn)輸機(jī)提起，送到拼裝位置。真空舉重臂再將管片遞送給兩臺(tái)獨(dú)立工作真空拼裝機(jī)的其中一臺(tái)，真空拼裝機(jī)將管片拼裝就位，見圖8。圖8長15m盾構(gòu)和長220m盾構(gòu)車架重約1350t四、海峽隧道掘進(jìn)施工英法海峽隧道工程由三條平行隧道構(gòu)成，相鄰隧道中心軸線相隔15m。兩條單線鐵路區(qū)間隧道內(nèi)徑7.6m；中間一條服務(wù)隧道內(nèi)徑4.8m。每條隧道長47km，其中37km建在海底。三條隧道之間由橫向通道連接。這有利于隧道撤空、電器設(shè)備安裝、泵站建設(shè)和隧道內(nèi)的氣流循環(huán)。法國一側(cè)的英法海峽隧道工程在布欣克地區(qū)開始動(dòng)工，布欣克地區(qū)距海岸僅3200m。隧道穿越海岸東面的桑加特村莊，計(jì)劃在距桑加特隧道工作井15.8km的海底深處，同英國一側(cè)的隧道進(jìn)行對(duì)接。（一）盾構(gòu)初始推進(jìn)在膨潤土水泥防水墻內(nèi)，建造一個(gè)直徑55m、深65m的工作井。這樣的設(shè)計(jì)能確保在干燥條件下開始工程建設(shè)，也能進(jìn)行自動(dòng)化工業(yè)裝卸設(shè)備的安裝。盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)部件從地面吊入工作井進(jìn)行安裝。起初盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)長度為190m，然后逐漸增長至240m。這個(gè)新建工作井隨后改為施工人員的進(jìn)人口。1.經(jīng)由地質(zhì)情況法國一側(cè)海峽隧道都在白堊泥灰?guī)r地層中掘進(jìn)施工。白堊泥灰?guī)r在多佛和桑加特之間形成一個(gè)連續(xù)不斷的均勻厚層，白堊泥灰?guī)r層和下部的白堊紀(jì)砂巖層之間被泥灰質(zhì)粘土層分開。海底隧道線路設(shè)置在藍(lán)色白堊巖床上，藍(lán)色白堊巖床屬塑性地層、中等滲透，粘土約占25％，適合于盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)開挖地工。這種藍(lán)色白堊巖地層在將近法國海岸時(shí)，就急劇下降到海岸下面，而隧道則往上穿越上層具有滲透性的灰色和白色的白堊層，一直通至隧道出口處。總體上講，法國一側(cè)的海底地質(zhì)情況要比英國一側(cè)的復(fù)雜，而且又擁有多處斷層，海底隧道線路穿越多處含水的藍(lán)色白堊地層。該處地層傾角從英吉利海峽北面起開始逐漸增大。2.技術(shù)措施在隧道掘進(jìn)中，采用了能進(jìn)行閉胸式施工的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)，因?yàn)檫@種盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)能在惡劣地層或含水地層中施工，無需事先實(shí)施地基加固處理。在海底復(fù)雜地層中施工時(shí)，使用混合式盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)。這種盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)在良好地層中能轉(zhuǎn)換成開啟式進(jìn)行高速施工。當(dāng)?shù)貙铀畨毫Ω呋驐l件差時(shí)，采用閉胸式盾構(gòu)法施工，用液壓千斤頂推在盾尾已拼裝好的隧道襯砌上，使盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)向前推進(jìn)。這些后位推進(jìn)千斤頂固定在裝有套筒頭的前部盾構(gòu)上。當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件良好和水壓降低或無水壓時(shí)。采用開啟式盾構(gòu)法施工。盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)通過后盾上的側(cè)向液壓撐腳向前推進(jìn)，隧道開挖掘進(jìn)是套筒式可延伸切削頭沿線向鉆進(jìn)。每次推進(jìn)工作結(jié)束，側(cè)向液壓撐腳就縮回，盾構(gòu)再推離已拼裝好的襯砌管片，向前移進(jìn)。這些襯砌管片是在盾構(gòu)開挖時(shí)拼裝的。五臺(tái)盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)在桑加特隧道工作井內(nèi)安裝。三臺(tái)盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)從桑加特隧道工作井朝海底方向掘進(jìn)，在15800m處同英國一側(cè)的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)對(duì)接。另兩臺(tái)盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)用于法國一側(cè)的陸地隧道，第一臺(tái)盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)為服務(wù)隧道掘進(jìn)3200m才能抵達(dá)隧道出口，第二臺(tái)盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)用于兩條鐵路區(qū)間隧道的掘進(jìn)。3.服務(wù)隧道超前探測作用服務(wù)隧道在英法海峽隧道工程中起著超前導(dǎo)洞的作用。在盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)里面，實(shí)施掘進(jìn)鉆探和對(duì)地層特性進(jìn)行量測，并記錄地質(zhì)條件情況。同時(shí)也在盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)后面進(jìn)行調(diào)查研究，以查明位于上部的藍(lán)色白堊地層和位于下部的泥灰質(zhì)粘土層等地質(zhì)情況，見圖9。圖9服務(wù)隧道超前探測作用在隧道掘進(jìn)施工中，遭遇極其惡劣的地層和盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)發(fā)生問題時(shí)，根據(jù)需要對(duì)隧道實(shí)施全斷面注漿加固。橫向通道施工時(shí)，也同樣可在服務(wù)隧道里，向鐵路區(qū)間隧道的路線上進(jìn)行注漿加固。這種施工設(shè)備也用于對(duì)連接鐵路區(qū)間隧道的橫向通道路線進(jìn)行注漿加固。隧道襯砌采用預(yù)制鋼筋混凝土管片，襯砌周邊上設(shè)置氯丁橡膠接頭。盾構(gòu)向前推進(jìn)時(shí)。對(duì)隧道襯砌和地層之間的環(huán)形空間進(jìn)行注漿，以確保隧道襯砌圓環(huán)在原地牢固地穩(wěn)定住。注漿是通過設(shè)在盾尾部位的管道，直接對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)后面進(jìn)行注漿加固。盾構(gòu)全斷面切削大刀盤在電動(dòng)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)下，進(jìn)行開挖掘進(jìn)。旋轉(zhuǎn)切削大刀盤上配置8條扭臂，上面裝有一些中心切削刀頭。扭臂和中心切削刀頭用于支撐并切削地層斷面。8條扭臂的未端裝有刮鑿，用于刮鑿地層和開挖艙內(nèi)堆聚泥土。朝陸地方向推進(jìn)的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)配置一個(gè)中央螺旋輸送機(jī)，有利于在潮濕地層施工時(shí)，移去白堊層土塞。在陸地一側(cè)的隧道，旋轉(zhuǎn)切削刀盤由整體盾構(gòu)帶動(dòng)，隧道長度在圓體盾尾后面延伸，預(yù)制襯管片就在盾尾內(nèi)拼裝。旋轉(zhuǎn)切削刀盤、盾構(gòu)和盾尾在掘進(jìn)施工時(shí)，是通過液壓千斤頂推離已經(jīng)拼裝好的隧道襯砌，向前移動(dòng)。在海底一側(cè)的隧道，旋轉(zhuǎn)切削刀盤由盾構(gòu)前部導(dǎo)向控制的套筒式切削頭帶動(dòng)，液壓千斤頂對(duì)盾構(gòu)的后面部分施加壓力。后部盾構(gòu)四置惻向液壓撐腳，在盾尾內(nèi)進(jìn)行襯砌管片拼裝，并向前推進(jìn)。隧道掘進(jìn)施工表明，白堊地層的狀況有著相當(dāng)大的差別，差別取決于地層中的粘土和含水量、斷層的地下水狀況。這就德要在盾構(gòu)切削頭機(jī)械工具的定位和掘進(jìn)方法等方面多加完善。其它的適應(yīng)改進(jìn)措施也是必不可少的。特別是碰到相當(dāng)干旱的地層，需要采取干出土。這種相同情形也可能存在于英國一側(cè)的藍(lán)色堊地層中。（二）盾構(gòu)穿越含水?dāng)嗔褜佑⒎ê{隧道工程施工的全部長度中，除由6臺(tái)盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)施工的隧道工程長度以外，還需要設(shè)置一些其它長度的隧道工程。其中，橫向通道有306段（總長2.8km）和在中間服務(wù)隧道頂端跨越過去的、直徑2m的活塞式泄壓風(fēng)道工程（總長2.5km）。英法海峽下面設(shè)有兩座泵站，一座建設(shè)在6km處，另一座建設(shè)在13km處。這些復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)與上面三條隧道成直角的集水井，隧道之間設(shè)有兩個(gè)泵房。所有的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)良好，但海底服務(wù)隧道推進(jìn)到1km后,遇上極其難以對(duì)付的地層。水流通過嚴(yán)重開裂的地層，沖刷著四周的碎石泥塊，導(dǎo)致地層形成楔形狀，直接坍落在盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的尾部。針對(duì)這種情況，即采用"指狀"支撐，但是，襯砌被漲開時(shí)，這種支撐會(huì)不斷陷落、歪扭和拉落。為解決這個(gè)難題，在指狀支撐之間，設(shè)置了不銹鋼板。然而，這種技術(shù)措施僅在5km外意外得到改善地層里相當(dāng)有效。海峽鐵路區(qū)間隧道在相同地段中，也經(jīng)歷了甚至更加嚴(yán)重的困境。有效的技術(shù)措施是在盾構(gòu)施工的服務(wù)隧道里，朝這個(gè)地層注射以二氧化硅為主體的化學(xué)裝。盾構(gòu)化學(xué)注漿的最后效果是盾構(gòu)最后700m掘進(jìn)時(shí)，在情況更加嚴(yán)重的地層中形成一個(gè)保護(hù)外殼。；兩種不同類型的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)，其管片的提升用銷釘位置也不同。詹姆斯·豪登公司的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)，使用兩只有角度的銷釘，用液壓動(dòng)力將其串入管片。羅賓斯／馬卡海姆公司的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的管片則使用設(shè)置單只銷釘。另一個(gè)日益嚴(yán)重的問題，是碎石泥塊墜落或被水流沖刷到盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的機(jī)頂上，并自然堆積在盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)外殼上。外殼上的碎石泥塊又被擠壓成人造巖塊。必須用氣鏟將這些堅(jiān)硬的人造巖塊鏟除，因而延長了圓環(huán)襯砌的施工時(shí)間。為徹底消除自然堆土，應(yīng)用了有彈簧裝置的刮土器。（三）盾構(gòu)掘進(jìn)效率盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)一直處在工作狀態(tài)，第一條陸地方向的隧道于1989年4月鑿?fù)?。陸地方向?號(hào)區(qū)間段服務(wù)隧道盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)，在3Pa壓力下的含水地層中，其安全可靠的掘進(jìn)工作效率得到驗(yàn)證，并在隧道鑿?fù)ㄇ白詈笠粋€(gè)月施工中，又創(chuàng)下了月度掘進(jìn)887m的紀(jì)錄。1號(hào)區(qū)間段海底服務(wù)隧道盾構(gòu)層進(jìn)機(jī)，在艱難通過難以對(duì)付的地層之后，每月可保持掘進(jìn)50多米的平均速率。2號(hào)和3號(hào)區(qū)間段海底鐵路隧道的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)，設(shè)法通過灰白堊地層，并解決了粘稠土層的開挖問題，未讓粘稠土充塞盾構(gòu)切削刀盤。由于服務(wù)隧道的施工經(jīng)驗(yàn)，鐵路區(qū)間隧道施工獲得了一個(gè)令人滿意的掘進(jìn)速度。2號(hào)區(qū)間段北面隧道盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)，在隧道掘進(jìn)施工第6個(gè)月中，月推進(jìn)350m。3號(hào)區(qū)間段南面隧道盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)，從第二個(gè)月起月推進(jìn)200m。全斷面密封艙盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)能確保高速隧道施工。朝海底方向推進(jìn)的隧道在開啟式盾構(gòu)法施工時(shí)，推進(jìn)速率達(dá)4.4m/h；在閉胸式盾構(gòu)法施工時(shí)，當(dāng)盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)承受最大壓力達(dá)1.1Mpa的條件下，推進(jìn)速率為3m/h。從法國桑加特豎井工地向陸地方向推進(jìn)時(shí)，服務(wù)隧道的盾構(gòu)推進(jìn)速率為3.5m/h；兩條鐵路區(qū)間隧道的盾構(gòu)推進(jìn)速度為3m/h。英法海峽隧道工程掘進(jìn)的速率不斷變化著。但海底服務(wù)隧道的每周平均掘進(jìn)速度在150～250m之間，而海底鐵路區(qū)間隧道的每周掘進(jìn)速度為265m。施工進(jìn)度能達(dá)到這樣高的效率，關(guān)鍵是對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的有效使用率，如螺栓對(duì)準(zhǔn)機(jī)械和電氣問題等實(shí)施了電腦分析，再制定機(jī)械保養(yǎng)和維修的指標(biāo)。由于應(yīng)用了電腦，盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)有效使用率達(dá)到了90％。盾構(gòu)專家認(rèn)為，長距離隧道的整個(gè)掘進(jìn)系統(tǒng)，其有效使用率達(dá)到60％是最合適的。盡管遇到這種或那種困難，但盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)仍然按原定計(jì)劃在1991年年中完成掘進(jìn)施工。（四）服務(wù)隧道海底會(huì)合和鐵路區(qū)間隧道貫通情況服務(wù)隧道挖掘進(jìn)入法國境內(nèi)，法國一側(cè)的隧道掘進(jìn)機(jī)避讓到一側(cè)，讓英國一側(cè)隧道掘進(jìn)機(jī)向前掘進(jìn)靠近貫通點(diǎn)。英國一側(cè)的海底服務(wù)隧道同法國一側(cè)的隧道會(huì)合還剩100m時(shí)，英國盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)上的試探鉆繼續(xù)向前鉆進(jìn)，直到同法國一側(cè)的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)接頭為止。對(duì)鉆機(jī)鑿?fù)ǖ奈恢眠M(jìn)行了量測，英法兩側(cè)隧道平面位置相差0.5m，隧道的高程位置相差僅50mm。英法海峽隧道工程的成功對(duì)接得益于量測技術(shù)的發(fā)展。隨后，英國一側(cè)的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)停止向法國一側(cè)掘進(jìn)。采用臺(tái)架式Craelius試探鉆機(jī)從英國一側(cè)向法國一側(cè)開挖一條通道，開挖足夠長后，拆除豪登公司隧道掘進(jìn)機(jī)，將尾殼留在原地。在以后某個(gè)時(shí)間，盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)將報(bào)廢并埋進(jìn)混凝土里。而法國的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)則進(jìn)行設(shè)備拆除，部分機(jī)械設(shè)備還可以維修利用。英法海底隧道的最后對(duì)接段，用人工開挖一座隧道，先挖一個(gè)適當(dāng)?shù)亩词遥贁U(kuò)大到全尺寸，并用鑄鐵砌塊進(jìn)行襯砌。在首次貫通的位置鑲嵌一塊有紀(jì)念意義的壁板。根據(jù)襯砌設(shè)計(jì)的變化，貫通點(diǎn)的位置很容易區(qū)分，因?yàn)榉▏粋?cè)同英國一側(cè)的砌塊有明顯區(qū)別。英法海峽服務(wù)隧道于1990年12月初貫通，并在1991年2月底竣工，隧道掘進(jìn)機(jī)創(chuàng)造了新的掘進(jìn)紀(jì)錄。在1991年3月，海底鐵路區(qū)間隧道采用4臺(tái)隧道掘進(jìn)機(jī)開挖，完成總長度在5.5km以上。在英國一側(cè)南端的區(qū)間隧道采用羅賓斯／馬卡海姆直徑8.36m的全斷面掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行開挖，在距多佛懸崖海岸16km處，僅一周時(shí)間（包括停工維修的時(shí)間在內(nèi)）就完成掘進(jìn)428m。鐵路運(yùn)行隧道的貫通方式稍有不同。北端鐵路區(qū)間隧道的結(jié)尾工作在4月末進(jìn)行。英國一側(cè)掘進(jìn)班已安裝最后的混凝土拱圈和長約12m的鑄鐵拱圈，使隧道掘進(jìn)機(jī)適應(yīng)于向下掘進(jìn)，在半徑為350m的曲線上，隧道掘進(jìn)機(jī)沿這條線路向前開挖，直到車架和車體第一節(jié)支架的大部分低于法國一側(cè)隧道掘進(jìn)機(jī)的標(biāo)高為止。然后對(duì)由掘進(jìn)機(jī)向下開挖成的拱部采用噴混凝土(用混凝土混合料）作為臨時(shí)支護(hù)。下一步是將后車架下行到隧道內(nèi)拆除，除第一節(jié)外，還拆除了一部分，使剩下一部分低于鐵路區(qū)間隧道的標(biāo)高，然后用輕質(zhì)2400cm的含砂礫混凝土進(jìn)行回填。設(shè)計(jì)這種回填模式不僅可埋掉英國一側(cè)的隧道掘進(jìn)機(jī)，還保證法國一側(cè)隧道掘進(jìn)機(jī)的正常掘進(jìn)。法國一側(cè)的隧道只需在英國拼裝的最后一環(huán)拱圈的2m處停一下，然后拆除法國一側(cè)的掘進(jìn)機(jī)，僅留下頭部的外殼，在外殼內(nèi)安裝鑄鐵拱圈以便完成隧道作業(yè)。同樣，英國一側(cè)南端鐵路區(qū)間隧道的羅賓斯／馬卡海姆隧道掘進(jìn)機(jī)在5月19日開始掘進(jìn)，以便使法國一側(cè)能在6月13日完成作業(yè)。英法海峽隧道所有實(shí)際的開挖工程都提前半年完工。剩下的輔助開挖包括橫向通道、活塞作用泄壓風(fēng)道、泵站和變電站，其施工情況良好，按原計(jì)劃也都提前完成。距英國海岸7km處的海底渡線隧洞，在1991年中兩條鐵路區(qū)間隧道的隧道掘進(jìn)機(jī)到達(dá)前就進(jìn)行了開挖和初步襯砌，灌注了素混凝土的永久襯砌。襯砌厚度的范圍從拱頂900mm起到邊墻1200mm不等，端墻則用3.5m厚的鋼筋混凝土修筑。當(dāng)英國一側(cè)采用新奧法開挖渡線隧洞時(shí)，法國更多地采用了新方法。掘進(jìn)機(jī)通過該處后，修建了大約相似尺寸的隧洞。這是隧道工程中需要完成的最后的主要土建工程。這項(xiàng)工程位于距法國海岸約12km處的斷裂白堊泥灰?guī)r中。在洞室拱頂周圍開挖了11個(gè)聯(lián)鎖區(qū)域和長160m的水平隧洞，將鐵路運(yùn)行隧道包圍起來。這些小斷面開挖可通過灌注混凝土作為初次支護(hù)和渡線室隧洞的襯砌．波線室隧洞將被開通，運(yùn)行隧道的弓形塊襯砌將被拆除而灌注混凝土永久襯砌來完成這項(xiàng)工程．詳細(xì)施工方法將在下面章節(jié)中獨(dú)立論述。中間服務(wù)隧道的開挖從入口坑道網(wǎng)和遠(yuǎn)高服務(wù)隧道的橫巷道開始進(jìn)行，這樣修建鐵路區(qū)間隧道能使額外增加的運(yùn)輸暢通無阻。英法海峽隧道的北線鐵路區(qū)間隧道于1991年5月22日貫通．貫通誤差為：豎直方向23mm，水平方向21mm．比1990年12月1日貫通的服務(wù)隧道的貫通精度有所提高．南線鐵路區(qū)隧道于1991年6月28日貫通，貫通地點(diǎn)臣法國側(cè)18．9km．貫通誤差為：豎直方向32mm，水平方向Zmm．北線隧道是1988年12月開始掘進(jìn)施工的，南線隧道是1989年3月開始掘進(jìn)施工的。當(dāng)初預(yù)計(jì)涌水多，地質(zhì)條件差，因此計(jì)劃掘進(jìn)距離為16．3km．實(shí)際上開的掘進(jìn)最初的1km，花費(fèi)了數(shù)月的時(shí)間．后來速度逐漸提高，到貫通前的幾個(gè)月，已達(dá)月進(jìn)1000m以上，使工期大大縮短，掘進(jìn)距離分別達(dá)20．0km和18．9km．結(jié)果從開始掘進(jìn)到北線鐵路區(qū)隧道貫通平均月進(jìn)664m，最高月進(jìn)1106m，南線鐵路區(qū)間隧道則分別為685m和1177m．而英國一側(cè)的掘進(jìn)機(jī)施工，因涌水等使進(jìn)度受到影響，實(shí)際掘進(jìn)里離比預(yù)計(jì)的短．但從地質(zhì)條件穩(wěn)定后，曾創(chuàng)造月進(jìn)1500m的高記錄。平均月進(jìn)：北線鐵路區(qū)間隧道為667m，南線鐵路區(qū)間隧道為764m．（五）盾構(gòu)掘進(jìn)施工詳細(xì)資料隧道掘進(jìn)開挖覆土、效率表表2注：①鵬隧道每一混凝土襯砌環(huán)由6如管片加1塊封頂塊管片組成，長度約1.5m，厚度為410mm（陸地）與270mm（海底）②運(yùn)行隧道每一混凝土襯砌環(huán)由8塊管片加1塊封頂塊管片組成，長度約1.5m，厚度為540mm（陸地）或360mm（海底）（六）軸線控制測量和貫通施工監(jiān)測法國一側(cè)和英國一側(cè)隧道要在加萊海峽底下會(huì)合，這就產(chǎn)生了一個(gè)問題：即這樣長的開挖長度沒法設(shè)一個(gè)臨時(shí)（測量）交會(huì)點(diǎn)，法國一側(cè)的海底隧道要掘進(jìn)16km，英國一側(cè)的海底隧道要掘進(jìn)21km。就是在這樣長距離的海底隧道工程施工中，必須保持隧道在途中不遭受意外的事故，不能使施工停頓。1.軸線控制測量手段盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的導(dǎo)向推進(jìn)是一個(gè)面臨的關(guān)鍵問題。必須考慮隧道竣工后，鐵路交通列車通過隧道時(shí)兩側(cè)或上面所需留下的空隙，以及長距離隧道的彎曲度和斜坡度。尤其當(dāng)英國鐵路公司和SNCF的列車以及將來高速列車和歐洲地鐵公司專列。運(yùn)載著大量汽車和貨車通過鐵路區(qū)間隧道時(shí)，這個(gè)問題就顯得更加突出。又考慮到襯砌管片制造和拼裝時(shí)所需的空隙和隧道襯砌變形等因素，這個(gè)空隙可允許在±15cm之間。這就要求盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)軸線的推進(jìn)精度達(dá)±5cm。服務(wù)隧道的盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)軸線的推進(jìn)精度，在幾個(gè)分米之間。這就需要英國和法國在隧道施工開始階段就要進(jìn)行盾構(gòu)施工測量；使其保持栩度一致。建立一個(gè)特定坐標(biāo)量測系統(tǒng)，通過應(yīng)用納斯塔計(jì)算機(jī)附屬網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，使誤差縮小，接近一個(gè)分米。服務(wù)隧道掘進(jìn)施工結(jié)束之前，需要打測試鉆孔，以確保最后100m隧道軸線的施工精度，同時(shí)保持隧道所需的限差。服務(wù)隧道限差的精確度不如鐵路區(qū)間隧道限差的精確度。通過服務(wù)隧道對(duì)鐵路區(qū)間隧道的地形測量，鐵路區(qū)間隧道掘進(jìn)的軸線精度沒有出現(xiàn)任何特別問題。盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的推進(jìn)導(dǎo)向，與隧道應(yīng)用楔形襯砌管片有著密切關(guān)系，隧道楔形環(huán)襯砌附隨整個(gè)隧道的曲線。通過在四個(gè)可能位置上輪流調(diào)節(jié)封頂塊管片，使楔形管片的位置可被移高或移低。圖10顯示滲透率、涌水量與鉆屑返回物的典型超前探測圖海底隧道掘進(jìn)，盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的推進(jìn)導(dǎo)向是由ZED測量系統(tǒng)控制。ZED測量系統(tǒng)依靠激光追蹤目標(biāo)和計(jì)算，從設(shè)計(jì)軌線上測定盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的自身位置，并設(shè)定盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)向前推進(jìn)的位置。根據(jù)盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)所處的相對(duì)于理論軌線的實(shí)際位置，來確定下一步糾偏步驟，在制定下步糾偏步驟時(shí)，應(yīng)考慮到隧道襯砌的線形特性和其它方面的約束，以最大可能來保證盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)尾部隧道襯砌的對(duì)中，以免影響盾尾襯砌的防水密封和防止盾尾表面和隧道襯砌之間不必要的變形。2．服務(wù)隧道超前導(dǎo)坑探測英法海峽隧道工程是當(dāng)今世界是宏偉的地下工程項(xiàng)目之一。隧道總長近50km,其中38km位于海底以下，服務(wù)隧道對(duì)鐵路主隧道的開挖起了超前導(dǎo)坑的作用·在服務(wù)隧道工作面前還作了超前探測，以確定潛在的大量涌水地段的位置。探測孔直徑56mm，鉆孔長度有時(shí)接近240m，定期監(jiān)測涌水、滲透率以及鉆探?jīng)_洗返回物．即沖洗水和巖屑的性質(zhì)。圖10為一個(gè)典型的探測示意圖，將切割下來的巖屑試樣在現(xiàn)場作顯微古生物學(xué)分析，以確定隧道所處的地層層位．在英國一側(cè)，探測工作占盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)停機(jī)時(shí)間的7％。幾乎海峽的整個(gè)寬度都進(jìn)行了上述的探測．在兩條鐵路運(yùn)行隧道開挖之前，由服務(wù)隧道向鐵路運(yùn)行隧道拱部范圍也進(jìn)行了側(cè)向探測見圖11。這種側(cè)向探測的頻率取決于對(duì)潛在問題重視的程度。特別要注意在直接鄰近服務(wù)隧道已經(jīng)發(fā)現(xiàn)涌水量增大和巖土條件惡化的那些地段，探測間距應(yīng)密集些。通常作取芯鉆探井作壓水透水性試驗(yàn)，以驗(yàn)證巖石質(zhì)量與涌水量。在海底波線洞室施工開始之前，對(duì)其拱頂部位也進(jìn)行了類似的側(cè)向探測。除在隧道內(nèi)進(jìn)行探測工作外，巖土工程師還承擔(dān)了對(duì)暴留出的工作面與側(cè)墻地段（位于工作面后16m處）的一般地質(zhì)描述分析工作．對(duì)于危險(xiǎn)程度高的地段。如在超前的服務(wù)隧道中已出現(xiàn)過問題的地段，應(yīng)予以特別注意。施工高峰期間有30個(gè)巖土工程技術(shù)人員參加地面和地下監(jiān)測儀器的安裝與監(jiān)測工作，以及工作面的正規(guī)地質(zhì)描繪（作了幾千份記錄）．探測鉆進(jìn)總長約32km，建立了計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫，廣泛使用了計(jì)算機(jī)成圖、赤平投影圖以預(yù)測巖土狀況。圖11服務(wù)隧道向鐵路隧道拱部作側(cè)向探測3．貫通監(jiān)測情況1989年12月1日，英法海底服務(wù)隧道在里程41596m處最終貫通，從英國一側(cè)開挖算起歷時(shí)3年，距離21773m．貫通狀況見圖12。圖12貫通時(shí)英國一側(cè)盾構(gòu)埋入地下（七）盾構(gòu)掘進(jìn)施工技術(shù)措施小結(jié)1.英國一側(cè)兩臺(tái)海底鐵路隧道掘進(jìn)機(jī)的掘進(jìn)速度總的說是令人滿意的。英國一側(cè)的海底服務(wù)隧道在巖質(zhì)較好的白堊紀(jì)泥灰?guī)r情況下，以每周超過200m的掘進(jìn)速度．法國一側(cè)海底隧道的掘進(jìn)速度也一直比原計(jì)劃稍快．英國一側(cè)陸地服務(wù)隧道已在1989年10月比原計(jì)劃提前貫通。2．在英國一側(cè)的海底鐵路隧道中出現(xiàn)困難。是因?yàn)樗鼈冋幵谂c服務(wù)隧道掘進(jìn)機(jī)曾穿過的惡劣地層相同的巖層中．這段白堊地層的裂隙使圍巖很破碎，在掘進(jìn)機(jī)上不得不安裝一種液壓鋼撐腳．這種液壓撐腳在工廠中就被裝在主隧道的掘進(jìn)機(jī)上，但鐵路運(yùn)行醫(yī)道的尺寸幾乎是服務(wù)隧道的兩倍，因此支撐這樣寬的拱部效果不明顯。3．裂隙增加了水的滲漏程度，這比其它問題更麻煩．為了解決這兩個(gè)問題，采用改進(jìn)掘進(jìn)機(jī)后支承拖車的第一節(jié)，以便將注漿站放在前面．注漿能使工作面較密實(shí)，這樣就能減少水的侵入，并能使掘進(jìn)機(jī)撐腳板上承受的荷載減至最小。這些改進(jìn)必須在掘進(jìn)的同時(shí)進(jìn)行，因?yàn)樵谶@樣的地層條件下，要使如此大的掘進(jìn)機(jī)在停機(jī)一段時(shí)間后再起動(dòng)是成問題的。也不想因?yàn)檫@些改進(jìn)，影響掘進(jìn)機(jī)遇到較好地層時(shí)發(fā)揮最佳速度的能力。這些改進(jìn)完成后，由于水不能進(jìn)入機(jī)器作業(yè)區(qū)內(nèi)及液壓撐腳上的壓力較小，推進(jìn)速度明顯改善。4.英國一側(cè)南邊陸地鐵路進(jìn)行隧道的掘進(jìn)機(jī)在1989年10月底前都在巖石中掘進(jìn)。北邊對(duì)應(yīng)隧道在技術(shù)人員掌握了安裝巨大的混凝土襯砌塊的工藝后進(jìn)展較快。隧道砌塊最大的重9.5t，比相應(yīng)的海底鐵路運(yùn)行隧道的砌塊大。機(jī)械安裝襯砌最重要的是平整、準(zhǔn)確。正如服務(wù)隧道導(dǎo)坑所探測的那樣，陸地隧道的地層條件是良好的。法國一側(cè)海底服務(wù)隧道走出最惡劣的地層后，遇到的幾乎都是白堊紀(jì)泥灰?guī)r，一周掘進(jìn)達(dá)179m。鐵路運(yùn)行隧道為橫向通道貫通作準(zhǔn)備，需安裝鑄鐵管片襯砌，因而作業(yè)進(jìn)度較緩慢，在重新采用混凝土管片后進(jìn)度得到明顯改善。5.法國一側(cè)陸地鐵路運(yùn)行隧道剛通過開挖服務(wù)隧道時(shí)整治過的一個(gè)地段。因?yàn)榫蜻M(jìn)機(jī)的刀盤在白堊紀(jì)巖層中遇到了障礙，所以服務(wù)隧道掘進(jìn)機(jī)前面的許多地段在開挖導(dǎo)坑時(shí)進(jìn)行了處理。處理地層也是為了使主隧道前方對(duì)應(yīng)范圍便于開挖。由于被處理地段刀具磨損大，當(dāng)鐵路運(yùn)行隧道掘進(jìn)機(jī)進(jìn)入被處理的地段時(shí)，有可能停機(jī)并進(jìn)入掘進(jìn)室檢修刀盤、封焊及刀具的磨損情況。所幸的是在實(shí)際施工推進(jìn)中所有情況良好，既沒有大的維修，也沒有更換刀具，掘進(jìn)機(jī)得以繼續(xù)正常推進(jìn)。1989年初夏，法國一側(cè)北邊海底鐵路運(yùn)行隧道掘進(jìn)機(jī)由于刀盤損壞，大約停機(jī)5周。中央部件被取出修理，并對(duì)它進(jìn)行高強(qiáng)度焊接。陸地鐵路運(yùn)行隧道三菱公司盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)同時(shí)也停機(jī)約兩周，定期停機(jī)檢修，對(duì)中心刀盤進(jìn)行高強(qiáng)度焊接。6.英國一側(cè)的接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)，是一段時(shí)間來進(jìn)展緩慢的諸多問題中的主要問題。加上機(jī)車運(yùn)行所用的導(dǎo)電弓還有一些問題。如果隧道處于小曲線上時(shí)，要確保供電線懸掛結(jié)實(shí)是較困難的。7.法國一側(cè)桑加特豎井井底的出土系統(tǒng)進(jìn)行了修改。巖層是在豎井底部用水使之漿化后，再泵出豎井，運(yùn)到2～3km外的沉淀池里。當(dāng)海底隧道掘進(jìn)機(jī)進(jìn)入較好的白堊紀(jì)巖層時(shí)，保持泥漿有足夠的均勻平滑性，從而達(dá)到有效的泵出效果。五、隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為適應(yīng)地層條件和設(shè)想的盾構(gòu)法施工，TML集團(tuán)設(shè)計(jì)組擬定了許多襯砌類型，見圖13。英國一側(cè)大部分地段采用擴(kuò)張型的預(yù)制混凝土砌塊，并考慮到變化的荷載條件，使厚度有所不同。也使隧道內(nèi)徑不一致，但大大節(jié)約開支，見圖14。當(dāng)碰到不利條件的地層，或需要不透水的襯砌，或是在接頭處，則設(shè)計(jì)成用螺栓連接的球墨鑄鐵襯砌。圖13隧道襯砌圖14隧道建筑限界尺寸在法國一側(cè)的地段，地層條件局部變化更多，采用重型預(yù)制混凝土的栓接襯砌。（一）法國一側(cè)隧道襯砌由于法國海岸附近的白堊巖具有含承壓水持性，法國一側(cè)6段隧道不得不選用上壓平衡盾；構(gòu)進(jìn)機(jī)施工。掘進(jìn)機(jī)必須在密水條件下，為此必須采用螺栓聯(lián)結(jié)的密水式預(yù)制混凝土管片襯砌。隧道襯砌必須在掘進(jìn)機(jī)尾部盾殼之內(nèi)拼裝。當(dāng)掘進(jìn)機(jī)向前推進(jìn)時(shí)，襯砌才能脫離盾尾。1.管片組成和拼裝襯砌每環(huán)長度均為1.6m，每環(huán)圓隧道襯砌的楔形封頂塊管片最先拼裝，下半斷面管片3塊，圓心角均為72°其中一塊是仰拱，兩塊是側(cè)墻．拱部左右管片為66°中央一塊棋形管片為12°。每塊管片四邊都有若干槽口。以容納5個(gè)直徑255mm的螺栓穿過．這些都是單頭上緊，2根是橫向連接，3根是縱向連接的螺栓。襯砌環(huán)拼好后，由它將聚氯橡膠墊完全壓緊，起到密水作用。這些管片在盾構(gòu)末端從平板車上卸下，一塊接著一塊由高架管片運(yùn)輸機(jī)送入到位．高架管片運(yùn)輸機(jī)系統(tǒng)是設(shè)置于出土皮帶運(yùn)輸機(jī)的上方。管片用螺栓串接擰緊后，再用后部千斤頂壓緊管片，確保隧道圓環(huán)管片的穩(wěn)固。隧道在陸地一側(cè)施工時(shí)，千斤頂?shù)臄?shù)量和延伸范圍都允許在挖掘時(shí)拼裝管片。盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)設(shè)置一臺(tái)雙頭管片拼裝機(jī)，需用24min．隧道在海底一側(cè)掘進(jìn)時(shí)，采用開啟式盾構(gòu)法施工，可同時(shí)進(jìn)行管片拼裝．盾構(gòu)依靠側(cè)向撐腳錨入地層進(jìn)行開挖掘進(jìn)，并同時(shí)進(jìn)行管片拼裝．在閉胸式盾構(gòu)法施工中，掘進(jìn)配置兩臺(tái)獨(dú)立的管片拼裝機(jī)．按設(shè)計(jì)要求，完成一環(huán)隧道襯砌的拼裝，需用15min。2．襯砌壁后注漿在拼裝之后，要求及時(shí)將盾尾后襯砌與地層間建筑空隙即襯砌背后的環(huán)形空間進(jìn)行注漿充填。注漿壓力取決于圍巖地質(zhì)條件和巖石固有的承壓水壓力。該壓力為1～1．4Mpa。用插管注漿，插管上有帶葉片型逆止閥的法蘭盤接口，以保證全部空隙注滿。注漿作業(yè)必須富有經(jīng)驗(yàn)，熟練操作。注漿壓力不能太高，以保證漿波不致從掘進(jìn)機(jī)尾盾的三個(gè)接頭點(diǎn)泄漏出來。如果發(fā)生泄漏，可能導(dǎo)致掘進(jìn)機(jī)停止掘進(jìn)．注漿凝固之后（最多3個(gè)月），所有聯(lián)結(jié)螺栓都旅松。因?yàn)檫@樣做可使襯砌管片與圍巖間形成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)體系。這也使管片接頭即便在拆掉螺栓之后仍處在受壓條件下，并能密水。施工證實(shí)，法國一側(cè)襯砌系統(tǒng)是非常理想的，適合于所遇到的地質(zhì)條件，特別遭遇不利地層時(shí)，無需改變已采用的施工方法。3．管片制造海峽隧道法國一側(cè)襯砌管片，在桑加特工地附近工廠制造，配有一套自動(dòng)化拌和系統(tǒng)．總計(jì)要生產(chǎn)22．1萬塊B35型管片．工廠設(shè)4條鋼筋作業(yè)線5條管片生產(chǎn)線。每條生產(chǎn)線上有44套模具，日生產(chǎn)管片400塊。為確?；炷脸涮蠲軐?shí)，消除氣泡，模具放在13HZ型振動(dòng)臺(tái)上振搗。拆模后人工修整表面。然后放在一個(gè)養(yǎng)護(hù)隧道內(nèi)，在30～40℃溫度下加溫養(yǎng)護(hù)。法國一側(cè)的襯砌管片與英國一側(cè)的不同，上面不設(shè)吊鉤，從工廠到襯砌工作面用吊車以吸盤搬運(yùn)。每塊管片外緣粘聚氯橡膠墊，擰緊接頭螺栓就能確保接縫密水。管片在工廠制好后，存放10～30d，增加其強(qiáng)度。（二）英國一側(cè)隧道襯砌海峽隧道大部分處于比較軟的和不透水的下白堊紀(jì)泥灰?guī)r中。最大埋深低于海平面約130m。而英國一側(cè)的陸地段隧道，在地表以下165m中延伸。接近水平的海底線路最大坡度為1.1％，這樣可使隧道盡可能地布置在最有利的巖層中。鐵路運(yùn)營隧道襯砌見圖15。下白堊紀(jì)巖層含大量粘土，無堅(jiān)硬底石結(jié)核，易于開挖。粘土膠結(jié)物的強(qiáng)度雖有變化，但仍為海峽工程的地下結(jié)構(gòu)工程提供了所需的自穩(wěn)時(shí)間。l986～1987年現(xiàn)場調(diào)查表明，英國一側(cè)這種有利于隧道施工的巖層的厚度比法國一側(cè)的厚得多。TML集團(tuán)公司指定的莫特·麥克唐納德公司為英國一側(cè)隧道土建工程的設(shè)計(jì)公司。麥克唐納德公司又聘請(qǐng)奧地利ILF公司為顧問子公司，負(fù)責(zé)新奧法施工的設(shè)計(jì)與監(jiān)測，并雇用工程和動(dòng)力開發(fā)顧問公司協(xié)助設(shè)計(jì)?？ㄋ?fàn)柹较路?wù)隧道襯砌情況見圖16。1.襯砌設(shè)計(jì)研究隧道設(shè)計(jì)使用壽命為120年，而隧道內(nèi)設(shè)備及易受影響的材料都需要有25年的設(shè)計(jì)壽命。隧道襯砌設(shè)計(jì)也必須能適應(yīng)兩種不同的極限狀態(tài)。第一，圍巖對(duì)襯砌的作用，必須把襯砌與圍巖間的相互影響、襯砌的變形、荷載的重分布（取決于襯砌與圍巖的相對(duì)柔度與可壓縮性）以及毗鄰隧道之間的影響考慮進(jìn)去。其次，計(jì)算必須按承受全部圍巖及地下水荷載（僅允許少量地下水流入隧道）來進(jìn)行檢驗(yàn)，以保證不超過最終極限。圖15鐵路運(yùn)行隧道襯砌圖16卡斯?fàn)柹较路?wù)隧道襯砌用于隧道管片襯砌的設(shè)計(jì)方法，是應(yīng)用凱爾文粘彈性理論，并考慮了一些確定作用于襯砌上的圍巖荷載的重要參數(shù)。在均布荷載的徑向應(yīng)力場下，這個(gè)模型用下列公式表達(dá)：式中，N一作用于襯砌內(nèi)的環(huán)向荷載；λ一折減系數(shù)；γ一圍巖塑性變形系數(shù)；θ－圍巖瞬間（彈性）變形與塑性變形之比；T0－開挖與襯砌間隔時(shí)間；P。一圍巖徑向初始應(yīng)力；Q一地層和襯砌的彈性模量（E，V）之比，對(duì)塑性變形作用的修正系數(shù)，等于襯砌半徑與襯砌厚度之比值。2.采用球墨鑄鐵管片利用1975年在英國服務(wù)隧道和法國桑加特試驗(yàn)段的量測數(shù)據(jù)進(jìn)行反分析，并用來核實(shí)主要的土工技術(shù)參數(shù)值。其中，下白堊紀(jì)新生成的泥灰?guī)r的抗壓強(qiáng)度，英國一側(cè)為760～1400MPa，法國一側(cè)為2000～3000MPa，塑性變形系數(shù)為1.0～1.6，圍巖初始的水平／垂直應(yīng)力比為0.7。用量測儀器對(duì)在1975年建成的英國服務(wù)隧道的試驗(yàn)段進(jìn)行監(jiān)測。為解釋鋼弦應(yīng)變壓力盒的量測結(jié)果，1979年和1986年曾進(jìn)行過鉆孔取樣。1979年預(yù)測，1983年襯砌環(huán)軸線水平位置處的環(huán)向壓應(yīng)力，平均為3.4MPa。估計(jì)到1986年為3.4MPa左右。1986年對(duì)360mm厚的襯砌管片實(shí)測的拱弧內(nèi)側(cè)應(yīng)力為3.8～.SMPa。說明環(huán)向壓應(yīng)力向洪弧內(nèi)側(cè)偏移了20mm。平均環(huán)向壓應(yīng)力剛好小于襯砌承受全部圍巖壓力和地下水壓力情況下產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力值的一半。這些測試結(jié)果表明混凝土管片不適用于運(yùn)行隧道的高應(yīng)力地段，也不適用于主隧道間的聯(lián)絡(luò)在向通道。高應(yīng)力區(qū)及模向通道要采用密水型鑄鐵管片襯砌?？紤]減輕安裝重量和減小安裝空間，采用球墨鑄鐵板預(yù)制成的管片。這些襯砌管片用螺栓聯(lián)結(jié)，當(dāng)隧道有超挖時(shí)，也容易安裝。為使鑄鐵管片能夠用到橫向通道與正隧道相交的岔口隧道附近，而且其余的襯砌環(huán)仍為混凝土環(huán)，所以研制了一種復(fù)合襯砌。3.混凝土管片精度早期的一項(xiàng)試驗(yàn)是測試防鋼筋銹蝕所需混凝土保護(hù)層的厚度，因鋼筋銹蝕會(huì)導(dǎo)致接縫附近混凝土保護(hù)層過早脫落。這項(xiàng)試驗(yàn)獲得了混凝土保護(hù)層厚度的折衷值(35mm）?；炷凉芷T造允許公差，必須保證襯砌曲線的徑向接縫密貼，確保接觸均勻井位于管片厚度的中間三分之一范圍內(nèi)。由于徑向接縫曲線半徑很大，為避免"扁平"，管片端頭鑄造價(jià)度定為0.2mm。其尺寸用電子掃描儀對(duì)照精確的理論面進(jìn)行量測，管片體的翹曲精度要求在2～3mm范圍內(nèi)。即便只翹曲2～3mm也會(huì)影響接頭的接觸。管片制造精度對(duì)這種膨脹襯砌保證封頂管片的正確安裝極為重要?；炷帘Ｗo(hù)層影響管片使用壽命。規(guī)定覆蓋焊接鋼筋籠混凝土保護(hù)層厚度的允許公差為±5mm。鑄鐵管片用機(jī)床加工，精度為0.5mm，必須對(duì)照經(jīng)過精確加工的標(biāo)準(zhǔn)管片進(jìn)行定期檢查。拼裝襯砌環(huán)時(shí)，圓度上誤差規(guī)定為1％，以限制偏心。為保證混凝土管片接縫的整齊嚴(yán)密。接縫的錯(cuò)臺(tái)不得大于20mm。任何縱向"張口"不得大于2mm。設(shè)計(jì)研究的下一個(gè)課題，是研究含鹽條件下鋼筋混凝土的壽命。雖然海底隧道現(xiàn)澆混凝土大部分是素混凝土，但預(yù)制管片卻是鋼筋混凝土。為了防止有銹蝕作用的氯化物浸入，研制了一種滲透系數(shù)和擴(kuò)散系數(shù)極低的混凝土。4.復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)英國一側(cè)的隧道通過的圍巖褶皺很少，含承壓水的節(jié)理裂隙也不多。由于這些隧道處于不透水的地層中。因此決定采用柔性膨脹式襯砌作為英國一側(cè)的標(biāo)準(zhǔn)襯砌。這種襯砌不可能完全防水；因此也不能承受周圍全部靜水壓力，所以厚度比密水型襯砌薄。隧道之間有許多橫向通道及連接點(diǎn)，這些都導(dǎo)致增加了襯砌的局部荷載及應(yīng)力。這些橫向通道的連接點(diǎn)最初是采用拆掉鐵路運(yùn)行隧道中的襯砌管片，再安裝鋼框架的方法施工。這種方法太費(fèi)時(shí)間。后來就改用就地安裝一組橫向通道用的襯砌環(huán)的辦法。按設(shè)計(jì)這些襯砌環(huán)的安裝辦法與安裝標(biāo)準(zhǔn)襯砌環(huán)一樣。當(dāng)橫向通道貫通后，將裝在終端處一組襯砌環(huán)環(huán)口內(nèi)的臨時(shí)支撐板條拆除。由于有這個(gè)臨時(shí)支撐板條，連接點(diǎn)的襯砌環(huán)的變形就可被限制在預(yù)定的量值內(nèi)。后來鐵路運(yùn)行隧道與橫向通道連接口的襯砌又進(jìn)一步改進(jìn)，研制了一種鋼和混凝土的復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)。圍繞連接口的襯砌結(jié)構(gòu)是建造在鑄鐵管片襯砌之內(nèi)，而這些鑄鐵管片襯砌是裝設(shè)在鐵路運(yùn)行隧道標(biāo)準(zhǔn)混凝土管片襯砌之內(nèi)。因此，這個(gè)襯砌結(jié)構(gòu)的每一環(huán)都是鑄鐵管片與預(yù)制混凝土管片的結(jié)合物。橫向通道內(nèi)徑一般為3.3m，少數(shù)為4m，內(nèi)徑尺寸與服務(wù)隧道相近。這樣大小的橫向通道機(jī)械化作業(yè)受到限制，因此采用易于安裝的輕型鑄鐵管片襯砌。5.泄醫(yī)風(fēng)道襯砌列車活塞壓力作用，設(shè)計(jì)直徑為2m的泄壓風(fēng)道，要求內(nèi)壁光滑。因此在鑄鐵管片襯砌拱弧內(nèi)側(cè)，又設(shè)計(jì)了現(xiàn)澆混凝土內(nèi)村。英國一側(cè)的泄壓風(fēng)道的管片之間以及環(huán)間無聯(lián)結(jié)螺栓，靠墊圈防水。6.襯砌監(jiān)測新奧法的二次襯砌和管片襯砌的量測和監(jiān)控具有雙重檢查目的。首先是為核實(shí)襯砌的動(dòng)態(tài)是否與預(yù)計(jì)相符，其次是為