超长距离超大直径盾构隧道施工技术

1、泥水盾構開挖面穩定施工超長距離隧道快速施工3隧道抗浮穩定性分析3聯絡通道施工風險控制3工程概況3結語盾構進出洞施工盾構施工風險預防一、工程概況一、工程概況 n 上海長江隧道工程作為上海長江隧道工程作為崇明越江通道崇明越江通道“南隧北橋南隧北橋”的一部分的一部分n 南起上海浦東五好溝，南起上海浦東五好溝，北至長興島南端。北至長興島南端。上海市上海市崇明島崇明島長長 江江常興島常興島n 跨越九公里的長江跨越九公里的長江天塹，而後與雙塔斜天塹，而後與雙塔斜拉索大橋相連，直達拉索大橋相連，直達崇明島。崇明島。n总投资总投资126126亿人民币亿人民币徑流年平均流量徑流年平均流量2.92.9萬萬m m3

2、 3/s /s 年徑流量年徑流量92409240億億m m3 3 年輸沙總量近年輸沙總量近5 5億億t t 分流：北支分流分流：北支分流3%3%南北港分流比穩定在南北港分流比穩定在404060%60% 一、工程概況一、工程概況 長江口屬典型的江心沙多島型潮汐河口。呈三級分汊，四口入海格局。隧道縱坡2.9%，隧道覆土按最大沖深（-20m）控制，正常段1D。一、工程概況一、工程概況 n工程場區工程場區75.5m75.5m深度（相當標高深度（相當標高 80.1m 80.1m）以上的土層按其成因類型可劃分）以上的土層按其成因類型可劃分為為8 8層，其中第、層又可細分為若干亞層。層，其中第、層又可細分為

3、若干亞層。一、工程概況一、工程概況 n、層中承壓水水量豐富，勘察期間測得承壓水水頭標高、層中承壓水水量豐富，勘察期間測得承壓水水頭標高-4.15-4.15-6.76m-6.76m之間，之間，據上海區域性資料，此承壓水水頭年呈週期性變化，水頭標高據上海區域性資料，此承壓水水頭年呈週期性變化，水頭標高0 0-8m-8m。n 工程建設規模為雙向雙管工程建設規模為雙向雙管6 6車道公路隧道，圓隧道外徑車道公路隧道，圓隧道外徑15m15m，內徑內徑13.7m13.7m，襯襯砌環寬砌環寬2m2m，採用，採用15.43m15.43m泥水平衡盾構掘進機施泥水平衡盾構掘進機施工，掘進距離達工，掘進距離達7.5k

4、7.5km m，隧道平均覆土深度達，隧道平均覆土深度達3030m m以上。以上。一、工程概况一、工程概况 一、工程概况一、工程概况 東京灣隧道東京灣隧道 易北河第四隧道易北河第四隧道 n 竣工日期：竣工日期：19961996年年8 8月月n 盾構機直徑：盾構機直徑：14.14 m14.14 mn 一次性推進距離：一次性推進距離：2.3 km2.3 kmn 8 8台盾構雙向推進；江中對接台盾構雙向推進；江中對接n 竣工日期：竣工日期：20022002年年n 盾構機直徑：盾構機直徑：14.20 m14.20 mn 一次性推進距離：一次性推進距離：2.1 km2.1 km上海上中路隧道上海上中路隧道

5、荷蘭綠心隧道荷蘭綠心隧道 一、工程概况一、工程概况 n 竣工日期：竣工日期：20042004年年3 3月月n 盾構機直徑：盾構機直徑：14.87 m14.87 mn 一次性推進距離：一次性推進距離：2.0 km2.0 kmn 全長全長7Km7Km，每，每2Km2Km設一接收井設一接收井n 開工日期：開工日期：20042004年年n 盾構機直徑：盾構機直徑：14.87 m14.87 mn 一次性推進距離：一次性推進距離：2.1 km2.1 kmn 兩層雙向兩層雙向4 4車道車道 首次在工程實施前採用泥水盾構相似模型試驗，模擬在高水壓淺覆土條首次在工程實施前採用泥水盾構相似模型試驗，模擬在高水壓淺

6、覆土條件下泥水盾構的推進試驗件下泥水盾構的推進試驗，進行超大斷面泥水盾構開挖面穩定、施工參數匹進行超大斷面泥水盾構開挖面穩定、施工參數匹配的研究配的研究。二、二、泥水盾構開挖面穩定施工泥水盾構開挖面穩定施工 採用超級計算採用超級計算機機進行全三維的准動態和動態相結合的數值仿真，進行超進行全三維的准動態和動態相結合的數值仿真，進行超大直徑長距離掘進施工的開挖面穩定的預測仿真分析，得出開挖面破壞時極大直徑長距離掘進施工的開挖面穩定的預測仿真分析，得出開挖面破壞時極限壓力和開挖面破壞形式。限壓力和開挖面破壞形式。网格变形网格变形总 位 移总 位 移总 应 力总 应 力塑 性 区塑 性 区二、二、泥水

7、盾構開挖面穩定施工泥水盾構開挖面穩定施工 二、二、泥水盾構開挖面穩定施工泥水盾構開挖面穩定施工 序號序號項項 目目參數要求參數要求1 1切口水壓切口水壓根據不同覆土深度、不同地質條件設定根據不同覆土深度、不同地質條件設定2 2壓力波動壓力波動-0.2 -0.2 +0.2kg/cm +0.2kg/cm2 23 3掘進速度掘進速度2 2- -4.5cm/min4.5cm/min遇障礙物或周邊有建構築物需要保護遇障礙物或周邊有建構築物需要保護時應低於時應低於1cm/min1cm/min4 4泥水指標泥水指標比重比重1.08-1.25 1.08-1.25 粘度粘度18-25s18-25s5 5同步注漿

8、同步注漿根據地表變形監測資料設定、調整根據地表變形監測資料設定、調整二、二、泥水盾構開挖面穩定施工泥水盾構開挖面穩定施工 三、隧道抗浮穩定性分析三、隧道抗浮穩定性分析 三、隧道抗浮穩定性分析三、隧道抗浮穩定性分析 土土體體注漿體注漿體注漿孔注漿孔1.0m1.0mq=0.6Mpa三、隧道抗浮穩定性分析三、隧道抗浮穩定性分析 三、隧道抗浮穩定性分析三、隧道抗浮穩定性分析 n 漿液基本性能漿液基本性能n 應用本專案研製的新型同步注漿漿液以及相應的施工工藝，應用本專案研製的新型同步注漿漿液以及相應的施工工藝，隧道抗浮性能明顯優於傳統的漿液；隧道後期穩定性控制良好。隧道抗浮性能明顯優於傳統的漿液；隧道後

9、期穩定性控制良好。三、隧道抗浮穩定性分析三、隧道抗浮穩定性分析 三、隧道抗浮穩定性分析三、隧道抗浮穩定性分析 豎橫徑控制在豎橫徑控制在0.20.2- -0.40.4D D，相鄰管片高差，相鄰管片高差8mm8mm三、隧道抗浮穩定性分析三、隧道抗浮穩定性分析 四、盾構施工風險預防四、盾構施工風險預防 四、盾構施工風險預防四、盾構施工風險預防應急氣囊應急氣囊盾尾鋼板刷盾尾鋼板刷第一道鋼絲刷第一道鋼絲刷第二道鋼絲刷第二道鋼絲刷第三道鋼絲刷第三道鋼絲刷第一道鋼絲刷应急气囊盾尾鋼板刷第二道鋼絲刷第三道鋼絲刷五、五、盾構進出洞施工盾構進出洞施工 洞圈止水洞圈止水n 冻结法加固冻结法加固n 洞圈止水洞圈止水

10、選擇了凍結法和水泥土攪拌加固兩種方式選擇了凍結法和水泥土攪拌加固兩種方式 在上海中環線隧道（盾構直徑在上海中環線隧道（盾構直徑14.87m14.87m）和上海長江隧道（盾）和上海長江隧道（盾構直徑構直徑15.43m15.43m）得到了應用）得到了應用五、五、盾構進出洞施工盾構進出洞施工 五、五、盾構進出洞施工盾構進出洞施工 六、超長距離隧道快速施工六、超長距離隧道快速施工 車架1車架2盾盾構構機機100m盾盾構構機機車架1車架2100mL滿足快速施工要求滿足快速施工要求六、超長距離隧道快速施工六、超長距離隧道快速施工 盾構機及各系統必須滿足快速施工要求。盾構機及各系統必須滿足快速施工要求。六、

11、超長距離隧道快速施工六、超長距離隧道快速施工 六、超長距離隧道快速施工六、超長距離隧道快速施工 六、超長距離隧道快速施工六、超長距離隧道快速施工 七、聯絡通道施工風險控制七、聯絡通道施工風險控制 上海長江隧道需在長江底下水壓力高達上海長江隧道需在長江底下水壓力高達0.6Mpa0.6Mpa的的條件下施工條件下施工8 8條聯絡通道，施工難度大、風險極高。經條聯絡通道，施工難度大、風險極高。經充分論證比選後決定採用冰凍法施工。充分論證比選後決定採用冰凍法施工。為確保聯絡通道的施工安全，施工中採取以下技術措施：為確保聯絡通道的施工安全，施工中採取以下技術措施：採用在隧道兩側打孔、喇叭口部分採用雙排孔凍

12、結措施，以確保凍土採用在隧道兩側打孔、喇叭口部分採用雙排孔凍結措施，以確保凍土帷幕的厚度、強度以及與管片的良好膠結。帷幕的厚度、強度以及與管片的良好膠結。凍結孔開孔前，先打若干小孔探測地層穩定情況。每個鑽孔都設有密凍結孔開孔前，先打若干小孔探測地層穩定情況。每個鑽孔都設有密封裝置，以防鑽進時大量出砂、出水。封裝置，以防鑽進時大量出砂、出水。在凍結過程和開挖過程中加強監測，佈置測溫孔和壓力釋放與觀測孔，在凍結過程和開挖過程中加強監測，佈置測溫孔和壓力釋放與觀測孔，全面監測凍土帷幕的形成過程，開挖施工時如遇凍土帷幕有明顯變形及時全面監測凍土帷幕的形成過程，開挖施工時如遇凍土帷幕有明顯變形及時調整開

13、挖構築工藝。調整開挖構築工藝。設置安全門，防止突發事件的發生。設置安全門，防止突發事件的發生。聯絡通道支護結構聯絡通道支護結構 聯絡通道防護門聯絡通道防護門七、聯絡通道施工風險控制七、聯絡通道施工風險控制 七、聯絡通道施工風險控制七、聯絡通道施工風險控制 雙排孔凍結雙排孔凍結 七、聯絡通道施工風險控制七、聯絡通道施工風險控制 七、聯絡通道施工風險控制七、聯絡通道施工風險控制 七、聯絡通道施工風險控制七、聯絡通道施工風險控制 七、聯絡通道施工風險控制七、聯絡通道施工風險控制 八、結語八、結語n上行線盾構上行線盾構20062006年年9 9月月2323日出洞日出洞20082008年年5 5月月2626日進洞日進洞n 下行線盾構下行線盾構20072007年年1 1月月5 5日出洞日出洞20082008年年8 8月月2828日進洞日進洞n 工程品質工程品質 優良優良n 施工記錄：施工記錄：26m/26m/天天 556m/556m/月月八、結語八、結語 在經濟全球化趨勢的推動下，各國以及各城市間都將建立更為密切的合在經濟全球化趨勢的推動下，各國以及各城市間都將建立更為密切的合作關係，越江隧道和海峽隧道具有廣泛的建設前景，為提高使用效率，隧道作關係，越江隧道和