隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對于跨海交通需求與日俱增，與橋梁方案相比，海底隧道具備不受惡劣天氣條件（臺風(fēng)、濃霧等）影響等優(yōu)點，同時由于橋梁受制于跨度、限高、場地條件限制，海底隧道越來越跨海交通首選。
海底隧道勘察不同陸地上隧道工程，也不同于跨江河的隧道，海域勘察造價高、準(zhǔn)確性低，使得施工風(fēng)險大大增加，日本青函隧道23km的海底地段，約80%的地質(zhì)條件未能詳細(xì)的預(yù)測[1]，給后續(xù)施工造成了極大的困難，包括4次海水入侵淹沒；目前我國隧道勘察勘規(guī)范實踐主要來自陸地山體隧道，如何采用有效的勘察手段查明海底隧道地質(zhì)條件，是一個新課題。
青島膠州灣隧道是我國繼廈門翔安隧道建設(shè)成功的第二條海底隧道，勘察采用了多種勘察手段相結(jié)合的綜合勘察方法，取得良好的勘察效果，“地質(zhì)資料吻合率達(dá)88.3%”[2]，“對斷裂位置及規(guī)模判斷較為準(zhǔn)確，圍巖分級符合率達(dá)90%”[3]，本文通過對青島膠州灣隧道綜合勘察方法的分析、成功經(jīng)驗的總結(jié)，對于海底隧道地質(zhì)勘探點間距做一定的探索，對于同等地質(zhì)條件下海域勘察有一定的借鑒意義。
1.工程概況
青島海底隧道工程位置為膠州灣口，采用雙向雙洞六車道，中間設(shè)服務(wù)隧道，采用礦山法施工；結(jié)構(gòu)采用橢圓形斷面，結(jié)構(gòu)寬15.7米，高12.0米，線路間距45米，海域部分長3300米[4]。
2．工程地質(zhì)條件
（1）地形地貌
隧道軸線處海面寬約3.5公里，最大水深約42米；中部主要通航區(qū)，向兩側(cè)分別成兩個較陡的斜坡，斜坡間發(fā)育寬窄不一的緩坡平臺，潮間帶多為礁石。
（2）氣象水文
青島地處北溫帶季風(fēng)區(qū)，又瀕臨黃海，兼?zhèn)浼撅L(fēng)氣候與海洋氣候特點。膠州灣海潮屬正規(guī)半日潮，平均潮汐歷時5小時39分，平均落潮歷時6小時46分，平均潮差2.78米，最大潮差4.75米。
（3）地層巖性
區(qū)內(nèi)第四系覆蓋基本不發(fā)育，基巖落裸露，基巖巖性復(fù)雜，種類繁多變質(zhì)巖類、火山巖類、沉積巖類及侵入巖均有，以中、微風(fēng)化巖為主，強(qiáng)風(fēng)化帶一般不超過5m。
（4）區(qū)域地質(zhì)
場區(qū)主要區(qū)域地質(zhì)為斷裂構(gòu)造，穿越隧道的斷裂主要有5條（見圖1），其中NE向的F1、F2斷裂，NW向的斷F3、F4、F5斷裂，以F3斷裂規(guī)模最大[5]。
（5）水文
膠州灣海水水化學(xué)特征為：按PH值分類屬咸性水；按硬度分類屬極硬；按礦化度分類屬高礦化水（鹽水），水化學(xué)類型屬氯鈉型水。具腐蝕及強(qiáng)結(jié)晶分解復(fù)合類腐蝕。
（6）地震
青島市抗震設(shè)防烈度為Ⅵ度，設(shè)計的震動加速度值為0.05g，
3、勘察方法
通過詳細(xì)分析研究前期勘察成果，結(jié)合本工程的特點，本次勘察布置以鉆探為主，輔以海底地形和磁力測量、物探（多道地震）、綜合測井、抽（壓）水試驗等綜合勘探方法和手段，
3.1 海底地形和磁力測量
沿隧道軸線左、右各300米范圍內(nèi)進(jìn)行1:2000比例的水下地形圖和磁力測量，測量范圍為1km×0.6km，對隧道海域海底地形和磁力測量進(jìn)行補(bǔ)充完善,海底斷裂發(fā)育情況。
3.2 物探（多道地震）
本次勘察物探擬采用多道地震反射勘探方法，主要布置3條測線，長3km，其中1條位于服務(wù)隧道軸線上，另2條在主隧道外側(cè)10米處；同時在F3斷裂附近磁異常地段―沿兩主隧道軸線加密布置有2條測線，長約800米。
3.3 鉆孔布置
（1）鉆孔布置原則：
① 先對斷層及交叉點、地層分界線、風(fēng)化深槽、物探異常點進(jìn)行布置鉆孔，再對人、車行橫洞地段進(jìn)行布孔，然后對隧道區(qū)間進(jìn)行布孔；
②鉆孔在隧道兩側(cè)交叉布置，位于洞壁外10米左右， 一般地段鉆孔間距75～150米；斷層及交叉點、地層分界線、風(fēng)化深槽、物探異常點鉆孔間距50～60米。
③隧道最凹處、推測斷裂破碎帶、物探異常地段、風(fēng)化深槽部位和地質(zhì)異常部位根據(jù)實際地質(zhì)情況適當(dāng)予以加密，
（2）孔深：深孔以鉆至隧道底板設(shè)計標(biāo)高下不小于5米，如遇破碎帶和風(fēng)化深槽，擬適當(dāng)加深，必要時予以揭穿。淺孔以進(jìn)入微風(fēng)化巖2米為準(zhǔn)。
3.4鉆孔綜合測試
① 縱、橫波測試
擬采用聲波測井和橫波測井。聲波測井測試巖體的縱波速度，同時結(jié)合采集的巖樣波速測試結(jié)果，計算巖體的完整性系數(shù)，評價巖體的完整性類別。橫波測井測試巖體的橫波速度，結(jié)合縱波速度和試驗資料計算巖體的動剪切摸量、動彈摸量和動泊松比。
勘察時所有深孔均進(jìn)行縱、橫波測試，縱波測點間距0.25m，橫波測點間距2m。對于位于破碎帶、風(fēng)化深槽的部分淺孔擬選擇有代表性鉆孔進(jìn)行全孔段縱、橫波測試。
② 鉆孔數(shù)字錄像
擬選擇部分有代表性的鉆孔進(jìn)行鉆孔數(shù)字錄像，直觀了解海域隧道巖體的完整性和節(jié)理裂隙發(fā)育情況；并通過分析比較數(shù)字錄像和鉆孔巖芯，進(jìn)一步指導(dǎo)現(xiàn)場巖芯編錄，以詳細(xì)分析了解隧道巖體的完整性。本次勘察布置10個鉆孔進(jìn)行數(shù)字錄像；其中節(jié)理裂隙發(fā)育的鉆孔7個，并選擇3個不同巖性、巖體完整的鉆孔進(jìn)行數(shù)字錄像。
③ 電測井
井液視電阻率測井主要是結(jié)合壓水試驗查清基巖的富水性。結(jié)合鉆孔柱狀圖繪制視電阻率測井曲線，并判斷孔內(nèi)各段的富水性。
④ 井溫測井
鉆孔井液溫度梯度與大小，反應(yīng)了鉆孔井液與孔壁圍巖之間地下水交替的程度。根據(jù)測試資料編制各孔井溫曲線圖，并計算每孔的平均地溫梯度，以此判斷鉆孔井液與孔壁圍巖之間地下水交替的程度。
3.5抽、壓水試驗
抽、壓水試驗在深孔中進(jìn)行，其中抽水試驗孔11個，壓水試驗孔10個，以詳細(xì)查明海底隧道巖體的水文地質(zhì)特征，重點查明裂隙密集帶、破碎帶和風(fēng)化槽等富水地段的滲透性，為合理分析、預(yù)測隧道涌水量取得可靠的水文參數(shù)。其中壓水試驗每孔3～4段，拱頂一定范圍（10～15米）和洞身段應(yīng)進(jìn)行壓水試驗。水文試驗應(yīng)在主要含水孔段進(jìn)行，勘察中應(yīng)根據(jù)鉆孔情況，確定抽、壓水試驗的鉆孔及孔段。
所有抽、壓水試驗鉆孔應(yīng)全孔段進(jìn)行井溫、電阻率和自然電位測試。
3.6取樣
土樣：在取樣孔中進(jìn)行，其中砂類土和碎石類土采取擾動樣，粘性土采取原狀樣。取樣間隔2～2.5米；如土層厚度大于等于5米，可適當(dāng)加大取樣間距；遇有土層變化，應(yīng)立即取樣。
巖樣：主要在取樣孔中進(jìn)行，取樣間距2.5～3米；如巖性變化，在非取樣孔中應(yīng)按要求采取巖樣。
原狀樣和軟質(zhì)巖中的巖樣應(yīng)及時蠟封，避免日曬雨淋。
海水樣：勘察期間，在大潮的漲潮高潮、落潮低潮和一般潮位的平潮時段，分別在隧道海域左、中、右各采取1組地表水樣。
地下水樣：在有代表性的地段，分層采取。
3.7 室內(nèi)試驗
一般粘性土、風(fēng)化呈土狀的全強(qiáng)風(fēng)化巖和破碎帶：應(yīng)進(jìn)行天然含水量、天然密度、比重、孔隙比、塑限、液限、快剪、固結(jié)、無側(cè)限抗壓、滲透等試驗。
砂類土、碎石類土、全～強(qiáng)風(fēng)化巖體和破碎帶巖體：應(yīng)進(jìn)行天然含水量、天然密度、比重、顆粒分析試驗。
巖石：主要做天然、飽和單軸抗壓、抗拉、抗剪強(qiáng)度試驗。并按巖性測定各類巖石的礦物組成、比重、天然含水量、密度、吸水率、單軸壓縮變形及放射性指標(biāo)。
水樣：海水及抽水試驗抽取的地下水進(jìn)行水質(zhì)簡分析。
3.8 原位測試
本次勘察主要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入和動力觸探試驗。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗在粘性土、砂類土、全風(fēng)化巖及呈土狀的破碎帶中進(jìn)行，間距2～2.5米。動力觸探試驗在圓礫土、卵石土和風(fēng)化破碎呈碎石土的風(fēng)化巖中進(jìn)行，試驗間距3米左右，層厚大時，適當(dāng)加大試驗間距。
4、總結(jié)
（1）注重搜集區(qū)域資料，注重地質(zhì)調(diào)查，注重對前期資料的分析。
本項目擬建場區(qū)存在F3斷裂，2000年業(yè)主組織有關(guān)單位對場區(qū)進(jìn)行地質(zhì)物探工作，對場區(qū)斷裂分布有了初步的了解，2004年組織我單位對F3斷裂進(jìn)行專題勘察，對于F3斷裂的規(guī)模、位置有了一定的了解，在詳勘制定方案前，對區(qū)域資料、前期勘察資料進(jìn)行分析，通過現(xiàn)場兩岸巖石露頭地質(zhì)調(diào)查與測繪，對于勘察手段的選擇、勘探點的布置起到了至關(guān)重要的作用。
（2）綜合勘察手段的運(yùn)用
注重綜合勘察手段的應(yīng)用，采用多聲道地震反射結(jié)合鉆探、縱橫波測試、鉆孔數(shù)字錄像、電測井、抽（壓）水試驗等手段，互為補(bǔ)充，取得了良好的效果。
（3）海底隧道詳勘鉆孔間距的確定
現(xiàn)行的公路、鐵路勘察規(guī)范水下隧道的勘探點間距并未做規(guī)定，城市軌道交通勘察規(guī)范對于地下區(qū)間的勘探點間距依據(jù)場地復(fù)雜程度而定，復(fù)雜場地10～30m，中等復(fù)雜場地30～50,簡單場地50～60m。
本次鉆孔間距統(tǒng)計結(jié)果，鉆孔間距140～150m占26%,80～100m占38%，50～60m占26%，15～25m占10%。
勘探點布置可根據(jù)物探成果不同區(qū)段分段布置，簡單場地段100～150m, 中等復(fù)雜場地50～100,復(fù)雜場地25～50m,可預(yù)留10%工作量對于地質(zhì)異常點進(jìn)行加密勘探。
參考文獻(xiàn)：
[1]楊家?guī)X等．海峽海底隧道及其最小巖石覆蓋厚度問題．巖土力學(xué)與工程學(xué)報，2003，22(增1)：2132～2137
[2]設(shè)計單位：中鐵隧道勘測設(shè)計院有限公司證明材料
[3]施工單位：中鐵十六局集團(tuán)公司青島膠州灣海底隧道工程項目部證明材料
[4]中鐵大橋勘測設(shè)計院.青島膠州灣隧道詳勘報告.2004.12
[5]羅先鈺，曾洪賢．青島海底隧道F3斷裂分析評價．鐵道勘察，2006,5:61～63
[6] JTG C20-2011,公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范[s]
[7] GB 50021-2001, 巖土工程勘察規(guī)范[s]
