城市核心区复杂地层超大直径盾构隧道课件

1、上海市隧道工程轨道交通设计研究院深圳深圳河香港城市核心区复杂地层超大直径盾构法隧道春风隧道设计综述春风隧道深河圳深圳香港项目概况北环快速路南环快速路1.1项目背景“高快速路网、国省干道网”为骨干的现代路网体系 各等级道路网总里程达到约 6000公里，其中高速公路、快速路约 453 公里。公路盐坝高速公路罗湖区福田区广深高速公路南山区盐田区深圳市高快速路网梅观高速沿一快速通道深圳市晚高峰道路交通拥堵区域分布广深高速公路南环快速路中心城区晚高峰道路交通拥堵程度状况图北环快速路上海市隧道工程轨道交通设计研究院罗湖区福田区南山区南环快速路春风路高架上步路高架东环快速路北环快速路滨海大道北环大道滨河大道

2、泥岗路布心路“南环”滨海大道、滨河大道、上步路高架、春风路高架、沿河南路“北环”北环大道、泥岗路、布心路“东环”沿河北路连接南环、北环快速路“内环”快速路系统沿 河 北 路1.1项目背景上海市隧道工程轨道交通设计研究院上海市隧道工程轨道交通设计研究院1.1项目背景罗湖是深圳东向发展轴上重要的城市中心组团，同时也是福田、南山、前 海与东部联系的必经之地。罗湖区东西方向的交通主要通过布心路、笋岗路、深南路、滨河沿河路四条主通道解决。上海市隧道工程轨道交通设计研究院1.1项目背景沿河路春风高架从福田区到罗湖区往东的过境车辆，因为行驶距离和交通位置的便利，滨河大道-沿河北路-罗沙路一直是很多人的不二选

3、择。罗沙路福田区罗湖区滨河大道春风高架作为滨河大道与沿河路最主要的交通转换道路，断面为双向四车道 最小半径为70m，主线基本车道数不连续，线形指标低，拥堵为常态。罗沙路福田区罗湖区滨河大道春风高架1.1项目背景罗湖区晚高峰道路拥堵路段分布沿河路上海市隧道工程轨道交通设计研究院为缓解春风高架多年来一直存在的拥堵情况，改善滨河大道罗沙路通道 交通状况，规划在春风高架的南侧新建滨河大道至沿河路地下隧道春风隧道， 为深圳市“东进战略”三大交通项目之一。1.1项目背景春风高架滨河大道沿河路罗沙路上海市隧道工程轨道交通设计研究院上海市隧道工程轨道交通设计研究院设计终点 K5+078.20 2设计起点 K0

4、+000春风隧道西起滨河大道上步立交东侧，与滨河大道对接，东至新秀立交西侧，与沿河北路对接，双向四车道，全长约5.08公里。1.2功能定位上海市隧道工程轨道交通设计研究院承担深圳东西向宝安至盐 田片区南侧的过境交通。兼顾福田、罗湖片区的内 部出行及转换交通。有效分担春风高架的交通 压力。1.2功能定位上海市隧道工程轨道交通设计研究院隧道建成后，原有高架和隧道共同构成南部复合性通道，“春风高架+春风隧道” 走廊较高架通行能力提升105%，形成滨河大道春风隧道深盐二通道的南部快捷通 道，大大改善“南环”快速路系统交通运行状况，有效地缓解项目所在区域的交通拥挤状况。1.2功能定位滨河大道道路等级城市

5、快速路按服务对象分类小客车专用地下道路城市地下道路防火设计分类：一类特长隧道设计速度主线 60km/h，地面辅路 40km/h。断面布置双向四车道（隧道单洞双层）车道宽主线3.25m，城市地下道路净高3.5m连续式紧急停车带宽度：2.0m路缘带宽度：0.5m安全带宽度：0.25m路拱横坡：地面道路1.5%，隧道段1%。平面最小圆曲线半径：750m；最小缓和曲线长度：50m；平曲线最小长度：150m（一般值）圆曲线最小长度：50m路拱横坡1%纵断面最大纵坡：4.9%；最小纵坡：0.3%；1.3技术标准上海市隧道工程轨道交通设计研究院项目建筑限界参数隧道段备注标准建筑 限界面积净宽 净高防撞护栏高

6、度33.00m29.5m3.5m81cm建筑限界按隧道内仅通行小客车拟定。建筑限界连 续 式 紧 急 车 带1.3技术标准上海市隧道工程轨道交通设计研究院建设条件线路两侧的城市建设用地已基本全部建成，项目沿线以居住、商业、工业及口岸设施用地为主。2.1用地条件罗湖区福田区上海市隧道工程轨道交通设计研究院、地质构造及场地评价深圳地区构造较为复杂，以断裂为主。春风 隧道工程场区主要受北东向深圳断裂带、北 西向罗湖断裂组、蛇口断裂组影响。自西向东先后相交的较大规模断层有： FL4FL201、FL6、FL203。上述断层均为非活动 性。地震安全性评估结果，在采取防治措施的前 提下，评估区基本适宜城市交

7、通工程建设。沿线不良地质现象有：风化沟槽、球状风化 体及风化岩块。水文地质沿线地表水体有布吉河、深圳河；地表水体 对临近地下水均有补给关系。沿线地下水埋深较浅,约为1-3m。隧道线位深圳河布吉河2.2地质条件FL4FL201FL6FL203上海市隧道工程轨道交通设计研究院上海市隧道工程轨道交通设计研究院春风隧道地下水位线工作井布吉河工作井上覆土层为第四系松散层，下伏基岩主要为燕山晚期侵入岩、石炭系测水组变质砂岩、片岩，侏罗系塘下组凝 灰质砂岩、以及早期构造胶结形成的碎裂岩。场区内自西向东分布断裂共11条。断裂对岩性的影响：F201与隧洞K1+100相交，位于花岗岩与碎裂岩（胶结）的分界处，该断

8、裂东侧为碎裂岩，西侧为花岗岩。另外F8断裂位于碎裂岩与凝灰质砂岩分界处，F9位于凝灰质砂岩与片岩分界处。断裂对岩石强度及完整性的影响：A、岩质变软：由于F4、F5、F201等断裂的作用，造成线路范围的花岗岩普遍具有绿泥石化，岩石强度比常 规的花岗岩强度要低，岩体较破碎。B、岩石软硬不均：由于断层对岩体的温度、压力的影响，容易对岩屑胶结过程造成影响，形成岩石软硬不均。C、岩质变硬：这主要是由动力热液变质作用带来的矿物质产生矿化引起的，本工程主要表现为硅化。断裂对岩面的影响：岩面起伏较大。2.2地质条件FL201F8F9F4上海市隧道工程轨道交通设计研究院2.2地质条件工程方案深港边界线香港特别行

9、政区边检宿舍区地铁1号线罗湖火车站春风隧道风 高 架地铁2号线新秀立交深南大道口岸罗 湖文锦渡沿河路路春福 田地铁9号线规划地铁17号线广深铁滨河大道滨河污海关深圳水处理鹿丹村河区宿舍河吉厂布 渔 民村深港共管 地域沿一线香港特别行政区香港飞地3.1控制因素深港边界线上海市隧道工程轨道交通设计研究院深圳 河新秀立交罗 湖深港边界线福 田香港特别行政区香港特别行政区布吉河规划地铁17号线渔民 村边检宿舍区文锦渡口岸滨河大道滨河污 水处理 厂鹿丹村深港共管 地域地铁9号线地铁2号线地铁1号线罗湖火车站春风隧道海关宿舍区春 风 高 架沿河路广深铁路香港飞地深南大道沿一线3.1控制因素上海市隧道工程轨

10、道交通设计研究院上海市隧道工程轨道交通设计研究院控制点港逸豪庭（43层）3.1控制因素罗湖泵站和平小区3、4栋和平小区上海市隧道工程轨道交通设计研究院大滩大厦深圳海关员工宿舍楼罗湖火车站大楼深港边界线控制点边检大厦（28层）3.1控制因素3.1控制因素边检二大院宿舍楼5/10栋（8层）边检二大院宿舍楼6/7/8栋（8层）上海市隧道工程轨检二大院宿舍楼3栋（12层）边边检二大院宿舍楼（8层）控制点边检大厦（28层）控制点边检指挥中心（20层）25道交通设计研究院边检二大院宿舍楼18栋边检二大院宿舍楼12栋边检二大院宿舍楼5栋边检二大院宿舍楼上海市隧道工程轨道交通设计研究院3.1控制因素深圳公安局

11、文锦渡车管文锦渡交管大楼海关大厦附属楼文锦渡出入境检验检疫局 货检一、二科办公楼海关大厦附属楼2栋（3层）文锦渡出入境检验检疫局（砼3/砖1）文锦渡车管所（砼5）文锦渡交管大楼（砼7）上海市隧道工程轨道交通设计研究院广深铁路24413136汇展阁39罗湖火车站2517华民大厦28香格里拉大 酒店30边检大 厦27边检干警宿舍24双层世纪大厦28边检总站一 大院罗湖村30边检指挥中心20怡都大厦21 中港金岸海岸城28边检总站二大院边检总站住宅区3027 29202031地铁9号线香港飞地123456比选方案涉及建筑物涉及地铁、高架桥等重 要交通设施涉及用地主要风险及评价方案1下穿地铁1号线，沿

12、 河高架桥11处桥桩基无下穿3栋28层以上的高层建筑及11处桥桩，风险较大，同时也需下穿13栋低层 建筑，影响面较大。方案2下穿地铁1号线，沿 河高架桥3处桥桩基无方案3下穿香格里拉大酒店（30层）、汇展阁（39层）、华民大厦（28 层）以及边检总站一大院、罗湖村、边检总站住宅区等13栋8层 以下建筑。下穿边检大厦（27层）、边检干警宿舍楼（24层）、双城世纪大 厦（28层）下穿边检大厦（27层）、双城世纪大厦（28层）以及21栋8层以 下建筑。下穿地铁1号线无下穿3栋24层以上高层建筑（其中两栋为边检办公宿舍楼）及3处桥桩，风险 较大。下穿2栋27层以上高层建筑（其中1栋为边检办公楼）高层建

13、筑，风险较大， 同时也需下穿21栋低层建筑，影响面较大。方案4（推荐方案）下穿10栋边检总站二大院宿舍楼，其中1栋为12层，其余均为8层 以下建筑下穿地铁1号线无避开了高层建筑及高架桥，风险较小方案5无下穿地铁1号线需与港方协调用地问题需两次穿越深港边界线， 需与香港有关部门协调穿越香港区域问题，难度大方案6下穿6栋其它4层的建筑下穿地铁1号线无线位最小圆曲线半径为300m，只能采用其他施工方法，如钻爆法施工。对控 制震动及地面沉降远不如盾构施工，对周边边检宿舍楼等建筑物安全保障更 低。香港飞地至沿河高架段线位比选3.2总体线位上海市隧道工程轨道交通设计研究院深圳 河新秀立交地铁9号线罗 湖深

14、港边界线福 田香港特别行政区香港特别行政区布吉河规划地铁17号线渔民 村边检宿舍区文锦渡口岸春 风 高 架滨河大道滨河污水 处理厂鹿丹村深港共管 地域地铁2号线地铁1号 线罗湖火车 站春风隧 道海关宿舍区沿河路广深铁路沿一线香港飞地深南大道3.2总体线位道路西侧隧道进出口位于现状滨河大道内侧车道位置，西往东方向为上层，东往西方向为下层， 西往东隧道敞开U槽段离上步南立交匝道有170m，滨河大道主线外偏不影响上步南立交匝道。盾构工作井设置在红岭南立交西侧，现状红岭南人行天桥拆除重建。滨河新村东往西方向敞开段滨河新村盾构工作井西往东方向敞开 段上步南立交匝道3.2总体线位上海市隧道工程轨道交通设计

15、研究院红岭立交处盾构井段3.2总体线位上海市隧道工程轨道交通设计研究院线位下穿深圳海关部分办公和宿舍楼、大滩大厦（27层），在罗湖火车站东北角下穿罗 湖火车站及地铁1号线。罗湖火车站大楼控制点渔景大厦（24层）控制点港逸豪庭（43层）地铁号线深圳海关多层停车场（6层）大滩大厦（27层）海关宿舍楼3.2总体线位上海市隧道工程轨道交通设计研究院边检二大院宿舍楼5/10栋（8层）边检二大院宿舍楼6/7/8栋（8层）边检二大院宿舍楼3栋（12层）边检二大院宿舍楼（8层）控制点边检大厦（28层）控制点边检指挥中心（20层）线位下穿深圳边检二大院宿舍楼共10栋建筑（大部分为8层以下），避让边检大厦（283

16、.2总体线位层）、边检指挥中心（20层）等高层建筑。上海市隧道工程轨道交通设计研究院上海市隧道工程轨道交通设计研究院下穿文锦渡口岸过关停车场，海关大厦附属楼和文锦渡出入境检验检疫局，在北斗路东侧设盾构井。海关大厦附属楼2栋（3层）文锦渡出入境检验检疫局（砼3/砖1）文锦渡车管所（砼5）文锦渡交管大楼（砼7）3.2总体线位上海市隧道工程轨道交通设计研究院线路出盾构井后，上下层平面逐渐水平分离，然后隧道上下层同时接地与新秀立交衔接。行知职业地铁2号线三九酒店地下停车场 进口道监控中心中石化加油站东往西方向敞开段技术学校宿舍楼东侧接地点西往东方向敞开段盾构井北 斗 路3.2总体线位分区线路长度 (K

17、m)比例 (%)西侧敞开段0.193.9西侧明挖隧道段0.316.4盾构段3.5874.3东侧明挖隧道段0.387.9东侧敞开段0.367.5设计终点 K5+078.20 2设计起点 K0+000盾构始发井盾构接收井监控中心隧道总长5.08km，封闭段长4.27km，其中盾构段 长3.58km。全线设两处盾构工作井、1处监控中心。上海市隧道工程轨道交通设计研究院3.3设计方案上海市隧道工程轨道交通设计研究院3.3设计方案最小覆土7.1m最大覆土46m盾构段3583m东段明挖段740m西端明挖段500m全线设置 7 处变坡点，最大纵坡 4.9%，最小纵坡 0.3%。凸形竖曲线最 小半径为 280

18、0m，凹形竖曲线最小半径为 7500m，隧道覆土最深为 46m，始发段覆土最小为7.1m。覆土11.5m西盾构井上层隧道光过渡下层雨水泵房上层雨水泵房盾构井25m下层隧道光过渡下层敞开段下层暗埋段42m 190m上层敞开、下 层暗埋段106m上下层暗埋段133m上层敞开段122m西端明挖段主要布置有上下层雨水泵房、光过渡、盾构井等。西端明挖段布设2处人员疏散楼梯（上下层互为逃生），工作井设1处的人员疏散楼梯（通至地面）。西端明挖段3.3设计方案上海市隧道工程轨道交通设计研究院东端明挖段主要布置有盾构井、上下层雨水泵房、光过渡等。西端明挖段布设3处人员疏散楼梯（上下层互为逃生），工作井设1处的人

19、员疏散楼梯（通至地面）。东盾构井上下层隧道光过渡雨水泵房暗埋段353m敞开段222m东端明挖段3.3设计方案上海市隧道工程轨道交通设计研究院横断面设计圆隧道横断面隧道直径：15.2m建筑限界：9500mm（宽）3500mm（高）车道数量：3.25m2+2m（应急停车带）上层往盐田方向车行道；下层往南山方向 车行道；右侧设排烟风道，左侧疏散楼梯 间及地埋变布置空间车道层下方分三个通道：中间为电缆通道， 两侧通道为消防水管等空间。3.3设计方案上海市隧道工程轨道交通设计研究院管片内径13.9m，外径15.2m，管片厚度0.65m。衬砌环全环由1块封顶块、2块邻接块和7块标准块构成，采用通用衬砌环。

20、 通用衬砌环为双面楔形环，采用斜螺栓连接。横断面设计3.3设计方案上海市隧道工程轨道交通设计研究院敞开段隧道横断面U形结构断面形式暗埋段隧道横断面上下层隧道结构内净尺寸为10850mm（宽）4600mm（高）。敞开段与暗埋段、盾构段行车道布设一致。横断面设计3.3设计方案上海市隧道工程轨道交通设计研究院东盾构井盾构工作井地下四层建筑，外包尺寸27mx27m，西工作井深约为m，东工作井约为31.6m。西盾构井西端盾构井总平面图东端盾构井总平面图疏散楼梯疏散楼梯西端盾构井横剖面图盾构工作井3.3设计方案上海市隧道工程轨道交通设计研究院隧道雨水泵房及废水泵房西、东工作井内地下四层设废水泵房及盾构井地

21、下 一层外挂空间设消防泵房，隧道最低点设置一座废 水泵房。东、西雨水泵房设置在隧道暗埋段洞口处；东雨水泵房西雨水泵房最低点废水泵 房雨水、废水泵房3.3设计方案上海市隧道工程轨道交通设计研究院空气净化段采用设空气净化站方案替代常规高风塔方案。内部布置有空气过滤段、脱硫脱销段。东雨水泵房平面风机端脱硫脱硝段氧化段静电除尘段出风道进风道主线隧道净化站净化站空气净化站3.3设计方案上海市隧道工程轨道交通设计研究院技术难点4.1复杂地层条件下，超大直径盾构施工难度大岩6卵石1全风化花岗岩2强风化花岗岩2强风化变质片岩3中等风化变质片岩隧道位于深圳断裂带范围，受地质构造影 响，场地内基岩节理裂隙发育，岩

22、体较破 碎，风化带厚度大，基岩面起伏较大。3中风化花岗岩(10)3中风化碎裂岩(10)4微风化碎裂(11)3中风化碎裂4微风化变质片岩(17)2强风化变质砂岩(17)4微风化变质砂岩(18)糜棱岩上海市隧道工程轨道交通设计研究院上海市隧道工程轨道交通设计研究院盾构隧道大部分在中、微风化片岩及变质砂岩中通过，西段有少量花岗岩，整体岩 石强度较高，片岩为主要岩层，约占了隧道长度的60%；穿越11条破碎带，破碎带长度约367.4m，RQD为0的总长度约580m；全断面岩层占整个隧道长度的76.4%，复合地层占了21%，全断面土层（强、 全风化岩）和断层占了隧道长度的2.5%；4.1复杂地层条件下，超

23、大直径盾构施工难度大上海市隧道工程轨道交通设计研究院6.746.76.68110.0K0+820K0+860-5.4116.3K1+170K1+19015.21085.7111.16K1+330K1+37065.187.16.7149.65K1+580K1+620、 K1+680K1+70043.965.12.1109.3K2+530、K3+650K3+70013.71435147K2+000、K2+380、 K3+400K3+49011.3110.05.9120K3+760K3+820、 K3+860K4+050K4+140、 K4+190、4.1复杂地层条件下，超大直径盾构施工难度大序 号

24、地质情况长度（m）12强风化花岗岩3中风化花岗岩4微风化花岗岩31423中风化碎裂岩4微风化碎裂岩5203(11)2强风化凝灰质砂岩(11)3中风化凝灰质砂岩(11)4微风化凝灰质砂岩2284(12)4微风化片岩8825(12)3中风化片岩13306(17)2强风化变质砂岩(17)3中风化变质砂岩(17)4微风化变质砂岩5004.1复杂地层条件下，超大直径盾构施工难度大上海市隧道工程轨道交通设计研究院根据工程地质条件对盾构机整体性能、刀盘布置形式、刀具类型选择的要求，经过综 合比选，采用复合式泥水平衡盾构机。4.1复杂地层条件下，超大直径盾构施工难度大上海市隧道工程轨道交通设计研究院4.2城市核心区域内，穿越环境安全保障要求高红岭立交 雨水箱涵雨水箱涵 地铁人行通道宝安立交、污水箱 涵、布吉河桥、布 吉河、罗雨公寓、 和平小区住宅楼船步泵站 海关宿舍 海关幼儿园广深铁路 深圳火车站段 广珅大酒店人行通道边检宿舍区港逸豪庭 春风高架沿线穿越红岭立交、宝安立交、布吉河桥、春风高架四座既有桥梁；穿越