青島膠州灣海底隧道
完成單位：中鐵隧道勘測設計院有限公司
獲獎情況：2014年第十二屆中國土木工程詹天佑獎
FIDIC工程項目獎咨詢提名獎
成果水平：國際領先
簡要技術說明：
青島膠州灣隧道工程全長9850m，隧道7808m，海域段4095m，為目前世界第三長和規模最大的、國內最長的海底公路隧道，于2007年8月22日開工建設，2011年6月30日竣工通車，總投資約40.59億元。膠州灣隧道工程為我國首批開工建設的海底隧道工程，建設規模宏大，地質、水文條件復雜多變，施工技術難度與圍巖開挖和防排水等風險極高，國內尚無類似經驗可資借鑒。隧道工程建設全過程將科技創新與工程實踐緊密結合，實現了我國海底隧道修建技術的綜合性突破，其中過高水壓斷層破碎帶防突水技術、可維護式的防排水系統、雙摻耐久性混凝土、綜合超前地質預報技術、大型機械化配套施工、長大隧道通風防災救援系統等諸多新技術，開創了多項“第一”，主要技術及創新點如下：
（1）膠州灣隧道是目前世界上埋深最淺的鉆爆法海底隧道，隧址區工程水文地質極其復雜，巖石多達22種，為火成巖多期次侵入接觸，巖體構成復雜多變。海域段穿越4組14條斷裂，透水性較好，施工中極易發生坍方、突涌水等災害性事故。針對以上技術難點，開發了控制坍塌涌水的合理埋深、超前探水、超前機械化注漿堵水、控制爆破降低圍巖損傷等綜合防坍塌防涌水技術，采用工程類比分析、彈塑性數值模擬計算、模型試驗等方法進行綜合分析，確定了穿越海域最大水深42m，最小巖石覆蓋層25m，作為縱斷面設計時的控制埋深，降低了隧道失穩和海水潰入的風險。
開發了全程超前探孔探水為主、物探為輔的綜合超前地質預報技術，每個掌子面鉆設3-5個探孔，孔深30米，搭接8米，直觀地了解出水情況，共探明出水點28處，最大單孔出水量496L/min，有效地降低了突涌水風險。
將探孔出水量及鉆進參數作為判定注漿方案的依據，通過大型機械設備對出水段落進行超前注漿堵水，堵水后檢查孔出水量在0.15L/min•m以內。開發了“破碎巖體無止漿墻快速帷幕注漿施工技術”、“一種隧道注漿效果檢測的方法”等8項專利和施工工法，有效地降低了突涌水風險，施工中未出現一次塌方涌水，創造了大型復雜隧道工程建設零死亡的記錄。
（2）耐久性要求高，在綜合復雜的海洋腐蝕環境中，結構及運營設備滿足使用年限100年需要，耐久性要求高于其它水下和山嶺隧道。為保證隧道的百年耐久性要求，采用保護圍巖、初期支護耐久、防水層耐久、二襯耐久性混凝土等綜合耐久性技術。開發了耐久性好的多重防腐錨桿，首次采用了C35高性能耐久性濕噴混凝土、C50二襯耐久性混凝土等技術。
（3）防排水要求高，采用“V”型坡，施工和運營期需采用機械排水，防排水設計原則、排放標準確定困難，隧道堵水、排水結構施工難度大。
建立了海底隧道涌水量計算模型，首次提出了“以堵為主，限量排放”的防排水設計原則，開發了隧道可維護式排水系統，制定主隧道單洞排放標準≤0.4m3/d•m，服務隧道≤0.2m3/d•m。隧道建成運營后主隧道排水量為0.2m3/d•m。運營日均全隧道排水量約4000m3/d，低于同類海底隧道設計標準和實際排水量。
（4）隧道兩端陸域連接線困難，采用隧道穿越城市區域接入快速道路，并有匝道與主隧道交叉大斷面，最大斷面跨度28.3m，開挖高度18.7m，開挖面積411.9m2；拱頂埋深14.1m，覆跨比0.498，覆巖11.7m，巖跨比0.413，交叉口受力復雜，埋深淺，需要下穿大量建筑物，爆破開挖施工難度大、風險高。
通過對施工步序轉換、施工力學效應、結構受力合理性等方面的研究，采用了長錨桿加強初期支護、分步開挖、控制爆破等措施，充分利用圍巖自承載能力；根據現場監控量測數據進行反演分析，對支護方案、施工工法進行優化，取消了臨時支撐，安全、加快完成了地下立交、大跨分岔隧道的施工。
（5）本工程是一項綜合性的特大隧道工程，機電設施設備多，運營管理復雜，防災救援難度大。
為解決隧道交錯復雜，控風困難，長距離變配電、長距離高揚程排水及排水量、車輛火災熱釋放功率選擇、智能化火災報警系統等關鍵技術，建立了隧道1:10實體模型，進行了防火性能化設計、火災風險評估及消防應急演練，得出了短道最小風速及匝道風量分配規律，采用了35/0.4KV變電方案、二級提升排水系統及光纖光柵+無盲區視頻事件檢測系統，根據性能化分析結果結合服務隧道設置車行橫洞、人行橫洞以及緊急逃生口，確立了機電各系統消防聯動防災救援方案。測試結果表明該系統設置滿足運營防災要求，經濟合理、控制簡單，運營維護方便。
（7）隧道最大縱坡3.9%，大縱坡瀝青混凝土路面結構、材料等影響路面的安全使用和耐久性；隧道屬于密閉空間，路面施工中有害氣體大量排放，影響施工人員身體健康的問題。首次將瀝青混凝土的溫拌技術和阻燃技術結合在一起，解決了溫拌劑與阻燃劑相容性問題；首次將環保型溶劑型黏結劑應用于隧道瀝青路面鋪裝，有效解決了普通溶劑型黏結劑毒性大、無法用于隧道路面鋪裝，并且大幅提高了隧道瀝青路面防水黏結材料的粘結強度和剪切強度。
推廣應用情況：
部分研究成果成功應用于青島膠州灣隧道的設計與施工中，共節約投資約3.7億元。目前推廣到了正在建設中的青島地鐵1號線過海區間隧道、廈門地鐵3號線過海區間隧道工程、青島地鐵8號線過海區間隧道。