摘要：近年来，我国的隧道工程建设越来越多，水下隧道建设也在不断增加。本文总结我国公路、铁路、城市轨道交通、市政道路、输水隧道等水下隧道的岩土勘察经验，结合钻爆法、盾构法、沉管法等各类水下隧道设计与施工的特点，分析水下隧道与陆地隧道的不同岩土工程勘察特征，完善现有水下隧道岩土工程勘察方法。提出切合实际的岩土工程勘察方案，提高水下隧道岩土工程勘察成果的质量。
关键词：水下隧道；岩土工程勘察；工法勘察
引言
随着我国水下地质勘探技术、施工水平的不断提高，以及地面交通压力的不断增大，水下隧道以其独特优势逐渐成为当今跨越江河湖海水域障碍的重要方式。
1水下隧道勘察特点
①既有资料少。陆地隧道勘察一般可收集各种比例的区域地质图、矿产图、水文地质图。而水域部分的地质资料一般是空白的。②遥感和地质调绘难以发挥作用。陆地隧道可通过遥感手段判释构造发育和不良地质;可通过地质调绘手段在岩土层露头处判断岩性和表层岩性风化程度，量测岩层产状，了解构造发育情况、不良地质、特殊性岩土分布、覆盖层厚度及泉眼出露等。由于水体覆盖，水下隧道遥感工作和地质调绘难以发挥作用。为了弥补这一缺点，通常在前期研究阶段开展必要的物探工作和少量钻探工作来了解工程所在江河床的基本地质条件，为桥隧选择、工法选择提供基础资料。③物探精度低。各种在陆地上采用的物探方法，大多在水上也可使用，但采用的传感器差别较大。陆地物探采用的传感器可直接插入岩土体内，传感器的耦合较好，信号接收质量较好。④勘探难度相对较大。水上勘探需采用专用勘探平台，除了在1～2m水深可用简易的勘探平台外，一般需采用专用的勘探船只作为平台。受到水流、波浪、潮汐(海上或近海)、台风、来往船只等影响，钻探的操作难、效率低、风险比较大。
2水下隧道各工法勘察技术要求
2.1钻爆法
(1)地质调绘。需调查隧道洞口岩石类型、强度、产状，风化程度等。钻爆法隧道一般埋深较大，岩石抗冲刷能力较强，水文方面一般可只做常规项目的调查。(2)物探。主要查明岩体完整程度或构造的发育程度。地震法:根据纵、横波速计算岩体完整性系数来确定岩体完整性，根据波速变化探查构造的发育程度。电法与磁法:根据相对电阻率判断岩体完整程度或构造的发育程度。测线布置:首先对隧道所在位置进行物探普查，普查的范围根据设计需要(设计有可能根据地质条件对线路进行微调)，一般可按200m宽度进行探测。如果是江、河等淡水水下隧道，可采用地震反射法、水域高密度电法探测与大地电磁测深法;如果是近海咸水水下隧道，电法一般不适用，可采用地震反射法和大地电磁测深法，主要查明岩土体完整程度、土石分界面、断裂走向与宽度。再根据解译的结果对重点关注部位(如隧道顶部岩层厚度低于一倍隧道洞径处、断裂发育段)进行加密探测，进一步提高解译精度。(3)钻探。一般沿隧道线路布置(距隧道边线外侧6～10m)，钻孔间距一般为30～50m，重点关注部分可进行加密，一般为10～30m。孔深不少于隧道底板5m，如遇不良地质可加深至8～10m。(4)孔内测试在钻孔内开展各种测试，一般有波速测试、电阻率测试，必要时进行孔内电视测试。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆(5)物理力学参数室内试验。采取岩样，进行常规物理力学参数室内试验。(6)水文地质试验。应选择不同岩性地段、不同的岩体完整程度地段、不同的构造发育地段进行试验，获取岩体的渗透性、构造的阻性水或导水性等定性或定量的指标。
2.2水上地震勘探技术
水上地震勘探，是利用人工激发的地震波在不同介质中的传播规律来勘测水下地层的物探方法。其主要由工作站、震源、接收电缆及导航定位系统组成。其核心部件即震源，电火花震源因其操作简单、施工效率高、重复性好、劳动强度低，被广泛应用。采集系统可以单发单收，也可以多次覆盖接收。工作时，通过试验方法确定最佳炮检距，把震源和接收检波器用拖缆牵引在勘探船船尾或两侧，船只沿着测线匀速移动，震源进行不间断的激发，接收电缆则持续记录，形成一个连续的剖面，而高精度ＲTK(载波相位差分技术)则实时记录每一炮的坐标，以确保采集位置的准确性。
2.3沉管法
沉管隧道的沉降会受到许多因素的作用，水底的淤积车辆动载、地震荷载等作用会对地基土产生沉降。施工时期的沉降主要是隧道基础层的调整和刚开始压缩发生的，有份资料显示其沉降量大约占总沉降量的50～60%；因此沉管隧道的地基和基础是肯定要进行适当的处理，确保减少沉降或者消除液化的可能性。然而营运期间发生的沉降主要是由下层地基土再压缩变形而造成。沉管隧道的特点：重量轻，容易适应各种各样的地质条件，其基础的处理在于如何填实沉管隧道底和地基之间的空隙。沉管隧道基础解决的方法有后填法、先铺法和桩基法。沉管隧道通常埋在水底以下特定的深度，经常要挖掘基槽，安放管段，重新覆土。所以沉管隧道基底以下的土地基层的变形是一个回弹、与再压缩的过程。潮汐作用对感潮河段与港湾地区的沉管隧道的工后沉降变形影响比较大，资料显示潮汐作用会引发隧道管段波动，其产生的积累出来的沉降值并不大。
2.4盾构法(TBM)
盾构法适用于土层隧道(TBM适用于岩石隧道)。盾构法主要关注盾构机对岩土体的切割性能、上覆土体的稳定性及土体对泥浆性能的影响等。如果隧道位于河流中上游，土层一般由冲积层组成，岩性一般为卵石、中粗砂、黏性土等;如果在河流下流或滨海，一般由粉细砂、黏性土、淤泥等组成。岩土工程勘察要点如下。(1)地质调绘。由于与钻爆法关注点不同，调查的内容与钻爆法有一定差别，一方面需调查盾构井周边地层及环境;另一方面需收集河道及当地的历史资料，调查隧址历史上有没有沉船，近代是否发生过战争(可能存在炮弹遗留)。这些内容对盾构掘进影响很大。(2)物探。物探探测的关注与钻爆法完全不同，主要探查盾构范围内没有与围岩不同的异物，如河道内遗留物(沉船、炮弹);全风花岗岩层中的球状风化体;可溶岩的溶洞等。对河道内遗留物可采用浅剖法或电磁法;球状风化、溶洞等可采用地震法、电法及电磁法，测线布置可按钻爆法物探方案开展，先从面上进行普查，再到局部重点进行精查。(3)钻探。钻探及测试可按钻爆法方式布置。(4)取样与试验。除常规试验参数外，主要关注粗颗粒土的成分、粗颗粒的强度等;细粒土应关注黏粒的含量等;这些参数对盾构机排土及泥浆性能影响较大。
结语
综上所述，水下岩土工程隧道勘察是水下隧道建设的重要环节，它是跨江河湖海桥隧选择、隧道工法选择的重要依据。水下隧道应该根据隧道工法，编制适合的岩土工程勘察方案，提供隧道各工法需要的岩土物理力学参数。水下隧道应根据隧址工程地质条件和水文地质条件，选择适合的勘察手段，做到有的放矢。将来水下隧道会越来越多，建议加大勘察研发投入，一来可提高钻探效率和质量，二来可进行静力触探等过去很难实施的原位测试工作，提高水下隧道整体勘察水平。
参考文献
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［3］孙钧．海底隧道工程设计施工若干关键技术的商榷［J］．岩石力学与工程学报，2006，25(8):1513-1513．
论文作者:康宜军
论文发表刊物:《防护工程》2019年第1期
论文发表时间:2019/5/21
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