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英法海峡隧道分别在英法两侧海底各设置一个海底铁路渡线室。采用的是不同的施工方法。英国一侧的海底渡线室隧洞，长160m，断面256m2，主要采用新奥法施工。施工过程中，针对地层位移实施了连续施工监测，采集有关数据，进行信息化施工。在施工期间，两台海底铁路区间隧道盾构于1990年9月通过渡线隧洞，并在次年年底完成隧洞的土木工程。
法国一侧的海底渡线室隧洞施工，采用平行导坑法施工。由11个纵向邻接单元坑道并充填混凝土形成水平桩构成筒形结构。渡线室隧洞于1990年后期开始施工，其土木工程用了15个月竣工。
（一）英国一侧海底渡线室施工
英国一侧的海峡隧道海底渡线室，是一个独特的地下结构。该渡线室长160m、高15.4m、跨长21.2m。位于海床下面仅35m，是世界上最大的海底软土隧洞。
在渡线室隧洞的最初设计阶段。曾对许多不同的施工方法进行了调查研究。1988年9月，最终选定了先开挖两侧边墙坑道、随后开挖隧拱的新奥法施工设计方案。该设计方案被认为是唯一最经济的施工方法，能满足安全、稳定、速度等方面的施工要求。
1.隧道线路轴线调整和地质概况
根据隧洞建设的需要，对海底渡线室范围内的服务隧道、铁路区间隧道的线路轴线进行了调整。海底服务隧道从原来的位置迂回到位于铁路北区间隧道外侧北面40m。并低于海底渡线室隧洞7.5m处。两条铁路区间隧道在隧洞汇合，它们的中心轴线间距从标准的30m，缩至10.5in。在这个位置上，两条铁路区间隧道在开挖剖面上仅留出2.5m岩往。当这三条隧道远离海底渡线室隧洞之后，它们的线路轴线再回复到原来的标准位置，见图19。
隧洞开挖施工，主要在下白垩泥灰岩地层里进行。白垩泥灰岩地层具备有利于英法海峡隧道工程施工的良好地质条件，见图19。这个地层几乎是不透水的，裂隙和节理频率低。但在岩系段地层里，其裂隙和节理频率就高，粘土含量减少。向海床方向，地层的渗透性增大。海床下面，地层风化扩展范围深达16m。隧洞拱顶上方未风化的覆盖层约有19m。
白垩泥灰岩地层下面，有一条厚2m的海绿石泥灰岩薄夹层。该夹层为软弱砂岩，强度较大，其渗透性比白垩泥灰岩地层更大。海底渡线室隧洞的仰拱，已处在6A层粘土石灰质泥岩范围内，是一层很硬的粘土，并有一定的膨胀特性。
海底渡线室隧洞，位于这大部分呈向斜且主导定向又呈不连续性的地层范围内。隧洞基床凡乎是接近水平。所有地层在南面约5km的海床处露头。
按海底渡线室隧洞的施工程序，第一阶段和第二阶段是进行两侧边墙的坑道开挖。一旦每个边墙坑道施工完成后，随即进行隧洞仰拱开挖。第三阶段是进行隧洞顶拱坑道开挖。第四阶段是进行隧洞中间岩柱开挖和临时喷射混凝土墙的拆除。这个阶段的施工完成后，让两条海底铁路区间隧道盾构掘进机通过海底渡线室隧洞。然后，在第五阶段进行隧洞中间仰拱施工。并结束隧洞的结构工程。
图19 英国一侧海底渡线室隧洞及三条海底隧道位置和海底纵剖面图
在莎士比亚峭空工地。长2km的隧道是采用新奥法施工，由此获得的施工经验，对白垩泥灰岩地质特性得到很好的了解。因而，在隧洞施工初期用于稳定地层所输入的施工参数，就有可靠的依据。事实表明，在各处不同断面中实际所采用的支撑方法同原来设计相比，变动甚少。
在隧洞施工期间，由TML国际建筑集团隧道工程部的新奥法专家工程师，负责施工开挖和主要支撑的现场管理。这些新奥法专家工程师由奥地利因斯布鲁克ILF工程师咨询顾问公司派遣。现场小组的工程师，每天根据所遇到的地层实际情况，制定施工开挖和支撑措施的详细修改方案；并且指导施工质量管理。
通过大量的土工试验和现场施工监测，将实际的地层情况同预计的进行比较，不断重新审定设计标准。TML国际建筑集团隧道工程部同摩特·麦克唐纳尔德设计顾问公司，以及同TML国际建筑集团ILF工程师顾问公司分部的新奥法专家保持紧密联系。确保了主要支撑所需的施工设计要求取得预期效果。
TML国际建筑集团隧道工程建设部负责隧道工程管理，包括施工大纲、工法计划、劳动监理、安全、生产、以及设备和材料的协调。TML国际建筑集团的工程师，同隧道工程施工队之间保持密切的工作关系，他们在现场新奥法专家工程师的指导下，共同参加方案审定，并投入到每天的日常施工实践中。这些部门之间的工作界限，均由TML集团新奥法施工规划所确定。在新奥法施工规则中详细规宁出有关各方的职责。
2.连续施工监测
海底渡线室隧洞采用新奥法施工时，建立了必要的地层情况监控制度和制定了即时浇筑支撑衬砌的规则。随着施工开挖向前推移，按有关规定设立现场量测站。这些现场量测站配备各种土工测试装置。其中包括延伸仪、测量岩石铺杆、英特费尔斯联带延伸议、格罗特液压压力盒、土探延伸仪和莱卡TC1600、GRE4光学测量系统。
在施工现场，设置了200多个仪器仪表。每天24h由现场工程师从便携式记录器上收集120个数据，并传送到位于莎士比亚峭壁工地上的隧道工程办公室计算机中心。
这些数据结合施工现场监测。是局部调整支撑方法的基本依据。例如改变岩石传力杆布置方式，在应力集中区域增加岩石传力杆，第二层喷射混凝土衬砌的应用和时间选择。以及打减压孔的钻孔。
隧洞的两侧边墙坑道开挖期间，利用采集数据所绘出的形变曲线，表明周围地层情况变动正如所料那样。水平方向和对角线方向的收敛读数，显示了当作业面施工推进后，出现瞬时早期稳定，然后周围地层连续徐徐位移。当它抑拱部分开挖时，地层位移在水平形变（HD（EM）方面很快增大到20mm，在对角线形变（DD）方面增大到35mm，随后，当隧洞的抑拱闭合后，才完全恢复稳定。
隧道两侧边墙坑道之间的岩柱，起着有利于连续开挖的作用，允许岩柱墙省去第二层喷射混凝土。收敛主要是由于隧洞外墙的位移结果。仅仅在南面侧边坑道的一个断面内，设置一些附加宕力活力杆，用来控制地层位移。
边 墙坑道施工法的一个重要优点，是在整个隧洞顶拱部位开挖之前能探测其地质状况。在隧洞顶拱坑道开挖期间，为设计监督进行施工监测分析时，必须掌握新奥法关于把岩体作为隧道结构材砌的一个整体部分的工法原理。在设计时考虑机械支撑和岩体自然拱同时承受整个上方覆盖层的全部荷载。对岩体自然拱的偏移必须仔细监测和控制，如有必要则要提高其承载能刀，见图20。
图20 海底渡线室隧洞配备各种测量装置
在海底渡线室隧洞的情况下。拱顶支撑设计是采用帕什·芬奈曲线。当顶部沉降值在40mm至50mm之间时，拱顶支撑承受垂直荷载的30％，见图21。这个数据表明，这个点上的岩体拱承载能力，离满载利用还相差甚远。拱顶岩体能够在接受100mm的沉降和支承覆盖层90％的荷载时也不会坍塌。
图21 海底渡线室顶拱和下巷道设计采用帕什·芬奈曲线
岩体供保持承载能力的储留量，是拱顶支撑设计的基本特点。能适应施工时任何不可预测的支撑荷载。这是采用两侧边墙坑道施工方案。而不采用传统的顶撑和台阶施工方案的一个主要理由。这样，其岩体拱承载能力的利用可达到较高的程度。在整个拱顶开挖中，现场工程师不间断监测岩体拱的承载能力储留量，以便采用最佳支撑方法。
通过下述施工监测。证实了承载能力的储留值是安全的。拱顶上面土体的实际沉降，稳定在接近预计的沉降量范围内，见图22上。
位于下巷道施工入口处的顶部沉降量，在顶拱坑道通过时其值较其他地段的沉降少10mm。由此可以推断出，与边墙坑道交会处的下巷道，上方岩体拱已有部分发展，因此当顶拱坑道开挖经过交会处时，引起比较小的沉降。在标准的横断面中，其荷载正好处在岩体拱的承载能力范围内，见图21。尽管这个承载能力的较大部分，在下巷道入口处上方的顶拱坑道相交处得到利用，但从沉降减少的记录上看，表明还留有相当承载量的储备。
当顶拱坑道通过位于拱顶上面5m一个未知的不透水泥灰岩层下面时，又例证了岩体拱承载能力的储备程度。地层水压造成沉降增大，而喷射混凝土衬砌的局部裂缝就在隧洞起供水平线的上面。当钻进泄压孔、安置附加岩石传力杆和浇筑喷射混凝土时，坑道开挖被迫暂停。岩体供的调整，触发附加承载能力，并使不透水地层和坑道拱顶之间水平压力伴随增大。在一天（1990年7月4日）之间，岩体拱顶部沉降增加36mm，总计达58mm。在实施补救措施期间，顶部沉降数值稳定在63mm。工作面重新施工时，随后的沉降控制在估计数值的范围内，见图22下。
图22 里程为27027～27098工程测链处顶拱早期沉降和后期沉降
3.中间岩柱铲除
反映隧洞中间岩柱开挖和临时喷射混凝土墙拆除的土工量测的读数，比预计的要大。当内拱的支持作用从隧洞外墙移开后，出现附加位移。这种情况很容易通过采取泄压孔钻进和在喷射混凝土拱结合部上下安置岩石传力杆来达到稳定。
中 间岩柱开挖期间，隧洞仰拱地面隆起的数值在5至10mm之间。这个数值正好在弹性地层活动范围内。通过连续的地面测平，最后确认要等到盾构掘进机通过隧洞后，才能对仰拱中央断面进行混凝土浇捣。
英国一侧的海底渡线室隧洞，是从莎士比亚峭壁隧道工地7km外的海底服务隧道拓宽段进行施工。该隧洞完成时盾构掘进机还在后面继续掘进。英国海底隧道的施工计划，为拓宽段的最近入口和第一台盾构掘进机到达隧洞之间，提供一个施工期限。在这个施工期限内用以完成隧洞和初期衬砌施工。使两台盾构掘进机能够通过，以便在对面端墙的预留洞门再次推进盾构。
海底服务隧道的铸铁衬砌段通向隧洞的入口是经由用新奥法施工的长65m拓宽段来解决。这个拓宽段为铁路侧线、出土运输和喷射混凝土的分批投配提供空间。在拓宽段后面，经过斜坑道，在两侧边坑道和顶拱坑道处进入隧洞。
出土斜槽直接设置在下巷道，北侧边墙坑道挖出的全部土碴送入工作面平台下的皮带输送机，再送入服务隧道的运土列车。输送机将喷射混凝土分批送到下巷道内的喷射混凝土集装设备。这些成批的混凝土由地面运入，再从拓宽段泵送出去。
入口段工程完成后，从下巷道同时对两侧边墙坑道掘进施工。施工使用两台福斯特艾尔宾公司的AMT70型坑道挖掘机和两台波特钻进装置、两台艾姆柯装卸机和一台挪迈特升降平台。隧洞仰拱开挖使用另一台小型的韦伯斯特坑道掘进机和一台艾特勒斯1602EK
HD型反铲挖土机。位于下巷道内的混凝土料集装设备，同时向两侧边墙坑道工作面输送喷射混凝土。
顶拱坑道施工的工作面是从施工巷道的上巷道进入。顶拱坑道开挖，使用AMT70型坑道挖掘机。开挖纵断面的基脚整平，使用小型的韦伯斯特坑道掘进机。而两侧边墙坑道上的喷射混凝土清理，则由人工来完成，工作时要相当谨慎才能处理好一条接缝。出土被排入到下面的南侧边墙坑道里。
喷射混凝土是连续进行，混凝土料是从服务隧道拓宽段分批供料，并由输送机和管道运送供给。喷射混凝土墙拆除后，用AMT70型坑道挖掘机将中间岩柱铲除。
4.盾构掘进机通过渡线室
两台盾构掘进机于1990年9月通过海底渡线室隧洞，同年10月隧洞中央仰拱恢复施工，同时，开始进行永久性设施的建设，并在1991年年底完成海底渡线室土木工程。
渡线室隧洞的施工，使英国海底铁路区间隧道两台盾构掘进机耽误了三个星期，才通过隧洞。这两台由罗宾斯／马卡海姆联合公司制造的盾构掘进机在前9个月的施工中，推进极快。要平衡这两个重大方面的施工速率，是相当困难的。在海底渡线室隧洞的建设中，工程设计和施工人员之间牢固而紧密的合作，为英法海峡隧道新奥法施工应用树立了典范。
（二）法国一侧海底渡线室施工
法国一侧海底渡线室隧洞。距法国海岸2.5km，位于海平面下100m。考虑到众多的制约因素，隧洞设计最后采用了平行导坑施工方法。
法国一侧渡线室区域所处的蓝色白垩泥灰岩地层特性，与英国一侧隧洞所处的地层特性相比，具有明显的不同。法国一侧隧洞所在的蓝色白垩泥灰岩地层，厚38m，横向朝北倾角25°，形成一个深浅不匀的覆盖层。它与上覆的灰色白垩泥灰岩层相距也不同。
1988年8月，在海面平台上实施岩心取样，查明最邻近施工现场蓝色白垩和灰色白垩地层的特性。岩心取样表明蓝色白垩层硬度一般呈坚硬状态（E值在1800至2300MPa之间变动），岩性指标比预计的高95％，岩体渗透性约10－7m/s，不排除大量地下水涌入的可能。英国一侧和法国一侧的海底渡线室隧洞，均长170m，内径大约19m，两条铁路区间隧道在此通过。两条铁路区间隧道之间的海底服务隧道从原来的位置叉出，并下降到一个低于渡线室隧洞水平的位置。此时海底服务隧道不再妨碍位于同一个水平上的两条区间隧道铁路直接相通。
1．工程组织
法国一侧的铁路渡线室区域同服务隧道交会点之间的距离，约有2km．渡线室区域实际上已处在法国一侧有限的开挖施工范围内。法国一侧海底渡线室隧洞工程的完成只有等两条铁路区间隧道开挖通过海底渡线室并完成以后，隧洞施工才能完成。正因为这个原因，隧洞工程在1990年年底才开始施工。
所有的作业都在海床下面30m深的地层里进行，上面覆盖着约18m厚的硬岩地层和约12m厚的风化程度不同的风化灰色白垩地层。
2．地下水的威胁
两台铁路区间隧道盾构掘进机进入隧洞时，隧洞工程已经大部分完成。由于盾构掘进机前面的隧孔已经挖出，掘进机是采用开启式方法通过隧洞。但自然隧孔并不能完全防止地下水的侵入。在蓝色白垩地层中不会出现任何特别的切削问题。然而，在上部断面以及蓝色白垩层和灰色白垩层的间层交界面，却存在着活动性的有承压水的断层，使海底隧洞面临地下水侵人的极其严重的风险。
盾构掘进机推进接近法国一侧渡线室时，就遭遇到了有承压水的断层。涌水量为30～101／s，总静水压力在0．9～1MPa之间。
施工安全和防止地下水侵人的监测能力，是隧洞施工设计主要考虑的问题。采取的主要措施包括：对渡线室范围的地质进行系统的初步勘探：隧拱开挖之前实施必要的处治措施；控制隧拱开挖断面和开挖时间：建立一个具有5001／s能力的紧急排放系统，维持到隧洞作业结束。
在选定的方案中还决定在隧洞施工建设时。允许三条海底隧道中的任何一条均可首先进入渡线室区域。
3．隧道进度计划
隧道进度计划的可变性是不可避免的。三台海底隧道盾构掘进机在通过渡线室区域之前，先要通过12.5km的白垩地层。因而在制订整个施工进度计划时，充分考虑到任何意外的险情对计划可能产生的影响是很重要的。按三台盾构掘进机的施工进度，首先抵达渡线室的是海底服条隧道盾构掘进机。
除此以外，所选定的施工方法必须保证其余两条铁路区间隧道能顺利地继续掘进施工通过该区域，而不致因种种原因在时间上出现延误或是因其余两条区间隧道本身在掘进施工中造成的延误。
4．渡线室隧洞设计
法国一侧的海底渡线室隧洞，是一个包括有11条邻接单元坑道组成的封闭式拱顶结构。采纳这个大胆的设想是考虑到施工安全。这个施工方法要求拱顶和各个纵向坑道以小断面进行开挖施工。要保持隧供开挖面的尺寸在最小范围内，而且当隧拱开挖面明露时，需控制在最短作业时间内。
在清除白垩土和排除地下水之前，隧洞拱顶和纵向坑道端头已全部形成封闭式，在这完整的拱形壳体的保护之下，拆除铁路区间隧道临时衬砌后，能进行大面积的充填作业和开挖工作。
由11条单元坑道组成隧拱的隧洞，为筒形结构，在没有减少隧道横断面增况下，能容纳两条铁路区间隧道。这项结构工程的断面总计350m2，跨长9.9m。
组成隧洞拱形壳体的11条纵向邻接坑道施工，采取各个坑道都沿隧洞的整个长度单独进行开挖，然后进行素混凝土充填作业。充填作业完成后，再进行下一个坑道的开挖。以此循环，直至整个隧洞11条坑道拱形壳体全部建成。采用这个施工方法，各个拱形坑道邻接处的素混凝土壳体厚度达1.7m，底脚拱座厚度达4.2m。
用素混凝土筑成的坑道，在较低端隧拱底脚处封闭。素混凝土坑道供体底脚或拱座厚1.6m，中央断面厚3.2m。混凝土坑道在端头处呈竖向圆柱体形，避开线路位置，应用大衬壁并配置钢筋。
为了缩短这项结构工程全部施工工期，同时有两个或三个隧拱坑道开挖点进行作业，它们之间保持足够的距离，避免互相干扰。开挖施工的总断面为350m2。最多时，可同步进行三个小断面的坑道施工。
所有坑道都是从作业段外面的服务隧道、连接坡道和铁路区间隧道进入，以满足盾构通过隧洞时施工完全不受干扰的标准要求，见图23。
图23 法国一侧海底渡线室隧洞拱形坑道壳体施工图
一条铁路区间隧道可在拱形坑道壳体施工的任何阶段，通过渡线室隧洞。但纵向空隙和岩体裂缝会给盾构掘进机推进和衬砌施工带来阻碍。为避免这种情形，波线室范围的拱形邻接坑道单元应进行混凝土充填，并且要等到盾构掘进机通过渡线室区域后，才可进行新的邻接坑道单元开挖。
渡线室隧洞施工造成的延误，常小于一个纵向坑道单元施工的开挖时间，从而在作业段拥挤的情况下能确保铁路区间隧道不停地向前推进。
5.出土运输
整个隧洞拱体用混凝土筑成后，在混凝土拱形壳体的保护下，隧洞中心部位的开挖就可全速进行。隧洞中心开挖是完全安全的，开挖出土达10000m3。在出土运输的同时，将铁路区间隧道的1250块临时衬砌管片拆除和运出。拆除和运出作业在铁路区间隧道内进行。
当混凝土拱形壳体施工结束和隧洞中心挖除时，分阶段进行倒拱底盘施工。每条区间隧道均设置岔道和引道，使接之通到下面一段隧道，以便每条区间隧道均有一条线路保持运转畅通无阻。
海底服务隧道最先通过海底低线室区域，北面铁路区间隧道和南面铁路区间隧道也随后相继通过。各自错开的距离分别为2500m和4500m，实现了原来最初的施工方案，即经由服务隧道再进行白垩地层下面的隧洞拱形纵向坑道的开挖施工。北面铁路区间隧道和南面铁路区间隧道通过渡线室隧洞后，缓解了用于材料运输的服务隧道和隧洞进入口的交通。
从眼务隧道内建立起来的下部施工基点上，自下而上开挖两条倾斜度小于10°的旁侧斜巷道，再通过斜巷道打通壳体结构工程各施工段的入口，这两条斜巷道在壳体结构工程外面的高处相连接，见图24。
这种施工安排有利于开挖上坡斜巷道（连接坡道）或开挖成近乎水平（壳体单元平峒斜度0.18°）并使开挖出来的土石方能顺重力方向排出。除此以外，万一遭遇水流涌入，这种安排能将水流向排水泵站集中排出，而不会出现难以排泄的泽潭地区。
这个区段主要用于布置分式轨线和固定设施，其中包括一个混凝土作业车站。40000m3的岩屑碎土，能在此装运并通过法国海岸桑加特工地现有的运土设施排出。该区段还布置包括所有的抽水设施，当所有开挖断面采用开启式施工时，抽水设施能提供一个具有为5001/s的排放能力。
用于壳体结构工程的两个混凝土作业站，设在两条铁路区间隧道内，以便来自地面的30000m3。混凝土能顺利在此汇集、准备和铺筑。每个单元坑道是采用局部切削法开挖，蓝色白垩土具有的磨损能力很轻微，抗阻的程度和状态完全适合于这种开挖施工法。
图24 法国一侧海底渡线室与各类坑道及隧道的相互位置示意图
每台隧道切削机械装有一个钻进臂杆，随着切削机械的前进，钻进臂杆能进行探勘作业，同时又能进行锚杆定位。每个单元坑道的开挖出土在1500～2500m3。之间，由皮带运输机将出士从切削工作面运出，经由旁侧斜巷道送到服务隧道内的固定设施，随后将出土装入统一尺寸的装土箱内，由机车运出。每列车出土运输能力相当于36m3/h白垩土实方，潜在的运输能力为48m3／h。每个开挖区段在工作面前都配置一个排气系统，每条管线都装有一个排尘系统。整个法国一侧海底渡线室区域送入的新鲜空气总流量为30m3。
6.混凝土浇捣系统
特制的斗式和链式输送机，将混凝土送到铁路区间隧道内的固定设备。由于运输耽误了几个小时，在此需要进行重新拌和，然后用泵送到各个开挖施工区段。各个单元坑道进行混凝土浇捣一次连续浇捣量为200m3。每个坑道混凝土需用总量在1500～2500m3。之间。混凝土输送系统的输送能力为36m3／h，可同时向两个开挖施工区段提供混凝土。
法国一侧的海底渡线室于1990年后期开始施工。盾构掘进机顺利通过后，再进行专用设备的组合和安装。海底没线室的土木工程耗时15个月才竣工。
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