近年来，我国水下隧道建设蓬勃发展，并且许多城市已经或将要修建大量水下隧道，已建成的水下隧道如:上海打浦路越江隧道(1970)、浏阳河隧道(2009)、厦门翔安隧道(2010);狮子洋隧道(2011)、安徽的方兴湖隧道(2012)、江苏瘦西湖隧道(2014)等 ^[1]。大量水底隧道的成功修建，为我国水下隧道的建设积累了一定的经验，促进了我国水下隧道修建技术水平的提高。但是，相对于陆上隧道，水下隧道的修建条件更为复杂，不确定因素更多，具体表现如下 ^[2]。

　　 1)水下地层勘测更加困难、造价更高、准确性较低。

　　 2)高孔隙水压力造成隧道围岩的有效应力降低，进而减弱地层的成拱效应和地层稳定性。

　　 3)高水压，对于高渗透地层或受扰动区域，或海域的风化槽囊段、断层破碎带以及岩溶等不良地质构造地段，因地层稳定性差且富水，容易发生大变形、坍塌、突然涌水等风险。

　　 4)衬砌可能承受很大的水荷载。

　　 5)地下水多有隧道上部河水或海水直接补给，一旦发生涌水事故，危害很大且处理困难。

　　 6)海水具有强腐蚀性，威胁安装和支护结构的安全，同时也给施工带来一些其他难题。

　　 水下隧道常用的施工方式有钻爆法、盾构(TBM)法、沉管法等。其中，钻爆法至今仍然是我国隧道建设中最常用的施工方法，这归结于其在经济、高效及对地质适应能力等方面具有明显优势 ^[3]，在合适的水下地层中选用钻爆法施工可以很好地发挥其优势;同时，随着我国整体国力的提升和装备制造水平的提高，具有地质适应性广、安全性好、施工速度快、机械化程度高、对周围岩土体影响小等特点的盾构(TBM)法 ^[4]越来越多的应用到隧道施工中来。

　　 目前，水下隧道正朝着长距离、大埋深方向发展 ^[5]，受到工期、盾构施工自身缺陷、复杂的工程地质条件和建设环境等因素的影响，长距离隧道多采用分段、双向对接的施工方式。特殊地，对于长距离水下隧道、对接位置位于复杂建设环境地段而导致竖井设置困难，为了应对上述问题，“双向掘进、中部对接” ^[6]的隧道施工方法得到很好应用。常用的隧道地中对接方式包括盾构法-盾构法对接，典型的如广深港客运专线狮子洋隧道 ^[6];盾构法-矿山法对接，如深圳前湾过海管廊工程 ^[7]。两种对接施工方法各有特点，相比较而言，盾构法-矿山法对接施工风险更大。本文依托厦门地铁3号线工程过海段，对盾构法-矿山法在高水压、复杂地质条件环境下对接施工风险及应对措施开展分析研究。本文综合考虑3号线海下对接处高水压、地质条件复杂(基岩突起严重、风化槽多)的特点，分析了分别采用盾构法和矿山法进行最后贯通的过程中存在的风险情况，并针对可能发生的风险提出相应措施。

　　 厦门地铁3号线过海段是连接厦门本岛与翔安东部副中心的西南—东北向骨干线路，包含2站2区间，即五缘湾站—刘五店站—东界站，区段全长6.5km，其中过海段长度约3.68km。过海段隧道采用矿山法、泥水盾构法两种施工方法分别由厦门本岛、翔安区相向掘进开挖，并最终在海底完成盾构法-矿山法对接贯通作业(见图1)。

　　 矿山法隧道为马蹄形(宽8.0m，高9.6m)。泥水盾构区间隧道管片设计采用通用楔形管片环，每环管片采用“3+2+1”形式(即3块标准A型、2块邻接B型、1块封顶K型)，管片内径为6 000mm，外径6 700mm，厚350mm，宽1 500mm，楔形量为40mm，混凝土强度等级C55，抗渗等级P12，管片采用错缝拼装。

　　 对于左线，矿山法隧道与盾构法隧道对接位置处于(17)₅微风化花岗闪长岩中，上覆岩土地层依次为:(4)₄中、粗、砾砂层;(8)₄中、粗、砾砂层;(17)₁全风化花岗闪长岩;(17)_2-1散体状强风化花岗闪长岩。左线对接处总覆土厚度27.5m，位于海平面以下46.2m，左线海下对接位置地层断面如图2所示。对于右线，矿山法隧道与盾构法隧道对接位置处于(17)₅微风化花岗闪长岩中，上覆岩土地层依次为:(4)₄中、粗、砾砂层;(8)₅中、粗、砾砂层;(8)₄中、粗、砾砂层;(11)₁残积砂质黏性土;(17)₁全风化花岗闪长岩;(17)_2-1散体状强风化花岗闪长岩;(17)_2-2散体状强风化花岗闪长岩;(17)₄中等风化花岗闪长岩。左线对接处总覆土厚度27.2m，位于海平面以下46m，如图3所示。

　　 厦门地铁3号线过海段采用矿山法和盾构法两种施工方法双向施工，并在海下完成对接。矿山法和盾构法进行海底隧道施工各有优势，近年来在我国分别采用两种施工方法成功修建了多条跨海隧道，采用矿山法修建的海下隧道如厦门翔安海底隧道和青岛胶州湾海底隧道 ^[8];采用盾构法施工的海下隧道如狮子洋隧道。但是，隧道进行水下对接是一项难度极大的作业 ^[9]，特别是对于矿山法和盾构法两种不同施工方式的海下对接，实属国内首次。为此，分析对接施工过程中存在的风险情况并提出应对措施显得尤为重要。

　　 表1列出了盾构法和矿山法两种隧道施工方法的优点和不足，通过比较可知:针对水下隧道，盾构法可以很好地发挥其安全性好、机械化程度高、对周边环境影响小等优势;对于围岩较好区段，矿山法可以很好地发挥自身经济、高效、灵活等特点。

　　 隧道进行海下相向对接施工过程中，需要一侧先掘进至对接面后停止施工，然后由另一侧连续作业并完成最终的贯通对接工作。根据最终采用的贯通方式不同，盾构法-矿山法对接施工可分为两种情况:(1)矿山法隧道先到达对接位置，然后由盾构法进行隧道的最终贯通作业;(2)盾构法先到达对接位置，最终由矿山法施工完成隧道的贯通作业。

　　 以矿山法进行海下隧道对接贯通作业时，对接过程为:首先，盾构掘进到预定对接位置并停止掘进;然后，由矿山法进行隧道最终贯通作业;最后，盾构向矿山法隧道内空推，完成剩余管片的拼装，并在矿山法隧道内部完成盾构拆解工作。其主要风险如下。

　　 1)矿山法施工对围岩扰动过大而引起突泥突水风险。厦门地铁3号线海下对接位置具有高水压、地质环境复杂的显著特点，加之矿山法采用钻爆施工对隧道围岩扰动大，且矿山法隧道尺寸较盾构法隧道大，容易造成对接面围岩失稳破坏而产生高压涌泥涌水的风险。

　　 2)盾构尾部涌水风险。盾构机由刘五店站至海下对接处的掘进过程中穿过长距离的中、粗、砾砂地层、全风化花岗闪长岩、凸起的微风化花岗闪长岩，最终经过一段复杂的风化槽并在第2段凸起的微风化花岗闪长岩内与矿山法隧道段进行对接(见图2,3)。长距离复杂地层掘进过程中，盾尾的密封刷受到磨损，进而破坏。盾构在到达对接位置前掘进通过了一处复杂风化槽，在密封刷磨损破坏、盾尾注浆不饱满等问题影响下，对接过程中存在着高压地下水由盾尾涌入的风险。

　　 3)对接误差较大风险。长距离的盾构掘进，特别是复杂地质环境下的掘进过程中，一般的控制量测和导线量测方法往往伴随着误差的产生，最终导致隧道对接精度难以满足隧道对线型的要求 ^[11]。

　　 4)爆破开挖对盾构设备的冲击风险。由于采用爆破的方式对隧道对接段进行最终的贯通作业，在爆破开挖过程中，盾构装备的刀盘、刀具、盾体很容易受到爆破冲击的影响而发生损坏。

　　 相比于矿山法，泥水盾构法进行最终的贯通作业可以充分利用其对地层扰动小、机械化程度高、安全性好等优势。盾构法进行对接段贯通的施工过程为:首先，将矿山法隧道开挖至预定对接位置并停止开挖;然后，由盾构法进行贯通隧道作业;最终，在矿山法开挖的隧道内部进行盾构装备拆解。

　　 这种隧道对接贯通方式类似于盾构在接收井的接收，其主要风险在于:(1)由于对接面两侧水、土压力不平衡，隧道贯通过程中，开挖面突然失稳破坏，或地下水从盾尾涌入已开挖隧道的风险;(2)用于盾构接收的一段矿山法开挖隧道需要进行一定尺寸的扩挖，致使一定范围内的盾构隧道围岩因约束减小而产生失稳破坏的风险;(3)隧道对接精度误差过大的风险。

　　 表2对上述两种贯通方式风险进行了分类整理，结果显示:(1)采用矿山法进行对接段贯通所面临的风险种类更多、产生高压涌水风险更大;(2)相对于矿山法，采用盾构法进行对接段隧道贯通作业风险较小。

　　 隧道进行地中对接的关键技术难点主要体现在以下3点 ^[12]:(1)对接位置的确定;(2)对接精度的控制;(3)地层加固和水的密封。本文主要从地层稳定性和地下水的密封两方面提出应对方法。对于盾构法-盾构法对接，常用的地层加固和止水方法包括机械对接方法和土木对接法(又称辅助对接方法) ^[13]。针对厦门地铁3号线过海段对接施工的特殊性，以下以辅助对接方法作为对接处地层加固和止水密封的方法。

　　 地层加固是提升地层强度、保证地层稳定性和增强地层抗渗性的有效方法。常用的地层加固方法有冻结法、注浆法、深层搅拌桩法、高压旋喷注浆法、锚杆预加固法、超前小导管法、超前管棚法等方法。钢套筒 ^[14]作为一种特殊的方法，可作为盾构贯通的接收装置。在实际工程中仍需要根据待加固地层的工程地质条件、地下水、覆盖层、盾构机直径、盾构机型、施工周边环境等因素，并结合各加固方法的特点来选用一种或多种加固方法相结合的手段对其进行加固处理。表3对上述常用地层处理方法的主要优缺点及适用性进行汇总比较。

　　 通过比较可知，采用盾构法进行最终的隧道贯通风险较小。下面仍然对两种对接贯通方式存在的施工风险及应对措施分别进行介绍。

　　 1)由盾构法进行对接贯通作业

　　 盾构法进行对接段贯通作业对隧道围岩扰动小，是一种更为安全的贯通方式。贯通施工作业主要风险在于:(1)隧道贯通时地下水由盾尾涌入隧道;(2)对接处隧道围岩变型过大而产生失稳破坏等。

　　 针对上述风险，可以采取如下应对措施:在进行对接作业之前检查密封刷的磨损和破坏情况，必要时进行更换，确保密封刷能够正常工作;此外，需要严格控制距离对接面不少于5环范围内隧道管片后的注浆密封质量，并对该区段管片进行补强注浆。

　　 其次，为防止对接处围岩失稳破坏，需要在已施工完成的矿山法隧道一侧对盾构隧道围岩进行预加固。对于较破碎的围岩可以采用管棚法、注浆法、锚杆支护等预支护方法进行地层加固。需要指出的是，采取上述方法进行地层预加固之前，需要综合使用超前探测方法(物探、钻探等)查明加固段地下水分布特征及围岩特性，防止因钻孔打穿地下水而产生的高压涌水的风险发生。

　　 此外，可以采用钢套筒法在矿山法隧道一侧对盾构机接收，以此完成贯通作业。

　　 2)由矿山法进行对接贯通

　　 采用矿山法进行对接，风险主要包括:矿山法施工对对接地段的围岩扰动过大的风险、矿山法超欠挖、爆破开挖对盾构设备的冲击影响、盾构尾部涌水风险。

　　 针对上述风险，在减小爆破对地层扰动的影响方面，借助超前探测方法(物探、钻探等)查明加固段范围内地下水的特征及围岩特性，采用光面控制爆破、分步开挖、小进尺等方式以减小开挖对围岩的扰动影响和超、欠挖问题。对于富水、围岩较破碎的围岩，则可选用锚杆、管棚、注浆等方法中的一种或多种对地层进行超前预加固，并辅以信息化施工技术。

　　 其次，为了防止盾构刀盘、刀具、盾体等受爆破冲击而损坏，可以考虑在刀盘和开挖面之间填充膨润土等措施进行缓冲 ^[6]。

　　 防止地下水由盾尾涌入可参照盾构法进行隧道贯通的方法。

　　 1)相比于陆上隧道，水下隧道地质环境复杂，不确定因素更多，所面临的问题更为复杂，风险也更高。特别是地下水多由上部河水或海水直接补给，致使地下水涌入成为危及水下隧道的最大风险。

　　 2)本文依托厦门地铁3号线，针对盾构法-矿山法隧道在海底进行对接时可选的两种贯通方式的施工风险进行了分析。结果表明，采用矿山法进行对接段贯通作业所面临的风险种类更多、产生高压涌水风险更大;采用盾构法进行对接段隧道贯通作业风险较小。

　　 3)厦门地铁3号线海下隧道对接段具有高水压、地质条件复杂的特点，加之盾构法-矿山法隧道海下对接可借鉴的工程案例不多，在进行围岩加固、止水、防水等相关措施的技术参数设定时需要综合考虑工程地质条件、地下水、盾构掘进参数等因素进行确定。