复杂地质条件下隧道施工技术

复杂环境条件下超大跨度拱北隧道施工技术汇报提纲一、工程概况二、工程特点及难点三、拱北隧道综合施工技术四、工程进展一、工程概况港珠澳大桥跨越珠江口伶仃洋海域，是连接香港、珠海及澳门的大型跨海通道，由海中主体工程、口岸人工岛及三地连接线组成，珠海连接线是港珠澳大桥的一个重要组成部分。项目起自珠澳口岸人工岛，向西设拱北湾大桥连接珠海连接线人工岛，以拱北隧道下穿拱北口岸，以前山河特大桥跨越前山河；上跨南湾大道后设南湾隧道穿越将军山；以高架桥形式西行至项目终点:洪湾。项目内容:特大桥、大桥3座，隧道2座，互通3座和珠澳口岸人工岛连接匝道。其中拱北隧道因施工难度大，周围环境敏感而成为全线的控制性工程。项目概算：91.5亿元。项目工期：全线计划于2016年底与港珠澳大桥主体工程同步建成通车一、工程概况地理位置香港珠海澳门港珠澳大桥珠海连接线是港珠澳大桥的重要组成部分，全长13.4km，双向六车道，设计时速80km/h，位于珠海市香洲区，毗邻澳门。地理位置一、工程概况横琴二桥洪鹤高速横琴北互通洪湾互通南琴路高架桥南湾隧道珠澳口岸人工岛支线延长线拱北湾大桥拱北隧道南湾互通前山河特大桥第一合同段第二合同段第三合同段一、工程概况港珠澳大桥珠海连接线全长13.432km，土建工程分为三个合同段。第一合同段为先行标段，全长3.9km，合同金额21.48亿元，合同工期

45个月。主要工程包括：

拱北隧道，全长2740.3m，为全线控制性工程。

珠海连接线人工岛，长1276m，宽70m，9.2万m2。

拱北湾跨海大桥，长约950m一、工程概况地理位置拱北隧道位于珠海市香洲区，毗邻澳门。起点位于拱北湾海域，接珠澳人工岛之后的拱北湾大桥，终点位于公安边防第五支队茂盛围管理区。7一、工程概况线型设计拱北隧道全长2740m，在平面上可分三段：海域明挖段，长1225m，采作先岛后隧法施工；口岸暗挖段，长255m，采用管幕加冻结法施工；陆域明挖段，长1229m，采用明挖顺做法施工。其中口岸暗挖段是施工难度最大，技术最复杂的区段，同时也是本标段的关键线路工程。一、工程概况隧道线型呈K线设置，双向六车道，设计行车速度80Km/h。典型断面一、工程概况纵断面图海域段陆域段一、工程概况纵断面图人工填土砂淤泥质、粉质粘土砂、砾质粘土风化黑云母斑状花岗岩一、工程概况地质情况主要土层力学参数渗透系数

cm/s垂直序号基本允许值[fao]Kpa分层岩土名称标贯状态水平123456③-1③-2③-3③-3④-3⑤-2淤泥、淤泥质土粉质粘土、粘土、粉土粉砂50～70150～180240～28080～10090～120300～3505～74.58E-83.09E-63.23E-8流塑可塑10～1216～195～101.01E-68.74E-4稍～中密稍～中密中密中砂、粗砂9.39E-3~3.13E-23.10E-8淤泥、淤泥质粘土粗、砾砂6～112.67E-822～291.41E-2~6.01E-2中密一、工程概况地质情况口岸段纵坡为0.35%，东侧低、西侧高。场地范围的土层主要有填筑土、淤泥质粉质粘土、粉土、中细砂、淤泥质粉土、粉质粘土、砾砂等。土层具有软弱、饱和含水、水量补给丰富、高压缩性、高渗透性、承载力低的特点。二、工程特点及难点工程特点①

政治敏感度高②

工程技术含量高③

环境和地质条件复杂④

安全和工期风险高⑤

环保景观要求高⑥

工程管理难度大二、工程特点及难点工程特点工程技术难度大二、工程特点及难点工程特点政治敏感性高二、工程特点及难点工程难点暗挖段穿越口岸限定区域，地表建筑属于口岸职能性建筑，安全风险等级高，需要重点保护。地下桩基密布，管线众多。施工中必须保证口岸的正常通关，对建筑物和地下管线不能产生影响。三、拱北隧道综合施工技术施工方案

口岸暗挖段：曲线管幕冻结暗挖法

海域明挖段：先岛后隧，明挖顺做。

陆域明挖段：明挖顺做，其中鸭涌河段先填后隧。三、拱北隧道综合施工技术暗挖段方案暗挖段右线长度为255m，平面线形为

约

88m缓

和

曲

线+167m圆曲线。设计采用管幕进行超前预支护，冻结法管幕间止水，暗挖段结构采用整体椭圆形的三次复合衬砌形式。三、拱北隧道综合施工技术暗挖段横断面图基本参数：拱顶埋深：4～5m开挖面积：336.8m2结构周长：66m开挖宽度：18.8m开挖高度：21.0m三、拱北隧道综合施工技术工作井的结构尺寸东工作井的主要参数：净空尺寸:23.5m×10.7m，深29.76m开挖尺寸:27.9m×15.1m，深31.86m主体结构：C40混凝土内衬墙厚:1.0m顶

板

厚：1.0m底

板

厚：1.8m围护结构:1.2m厚、52m深的地下连续墙加固土层：高压旋喷桩隧道暗挖段两端分别设置工作井，为顶进和接收提供施工环境。三、拱北隧道综合施工技术工作井的结构设计三、拱北隧道综合施工技术管幕方案三、拱北隧道综合施工技术管幕方案平面布置三、拱北隧道综合施工技术顶管的设备选型价格推荐意见摊销成本1200型泥水平1200型泥水1500型泥水平衡（外径1820）厂家设备特点评

价平衡（外径1500型泥水平衡1460）衡1、可开仓排障2、可破碎岩石国内机型较少，造价高。售后服务方便，强烈3、测量系统：SLS-RV

或者陀螺仪+高度仪1700万(AVN1200)1700*60%=10

1975*60%=118德国海瑞克1975万技术先进，配套齐全，

推

20万5万4、配备ELS模糊逻辑自动纠偏功能，技术成熟，完全满足曲线掘进5、已含竖井人闸空压机设备性能可靠荐1、可开仓排障日本RASA工业株式会社2、可破碎岩石国内机型普遍，售后服务较方便，配套齐推荐880*80%=704

920*80%=736880万150万920万180万3、测量系统：陀螺仪+高度仪万万4、未配备自动纠偏，可开发软件来实

全，性价比高。现，造价中未考虑该项费用1、1200型不可开仓，1500可开仓2、可破碎岩石3、测量系统：可配置以上测量系统4、无自动纠偏性能价格低廉，性能一般，

不在高难度、高风险工程中不推荐使用扬州广鑫推荐150万180万三、拱北隧道综合施工技术管幕施工现场机械（系统）顶管机顶管机控制室配套泥水分离设备根据本工程情况最终选用4台AVN1200TC泥水平衡式顶管机。三、拱北隧道综合施工技术管幕施工的难点顶进精度控制难地表沉降控制难障碍物处理和突发事件处置难多机组同时顶进施工组织难三、拱北隧道综合施工技术始发阶段管幕施工顶进阶段接收阶段管幕施工可分为三个阶段，即始发、顶进和接收阶段。28三、拱北隧道综合施工技术管幕施工顶进12.8-235m始发0-12.8m接收235-255m东工作井西工作井管幕始发的现场情况。受轨道、地连墙、加固土体的影响，考虑始发段曲线顶管操作方便，始发段采用曲线直顶，本试验段曲线直顶采用12.8m。(3.4m+1.0m+4.2m+4.2m)。29三、拱北隧道综合施工技术管幕施工管幕始发的现场情况。同时，为保证顺利始发，还需安装底部滑板、防偏转设备等。30三、拱北隧道综合施工技术管幕施工管口采用止水密封圈和管刹，既要防水，又要抵抗续管时的后座力。31三、拱北隧道综合施工技术管幕施工管节连接采用F型接头，保证顺利偏转，管节间采用2cm垫块。32三、拱北隧道综合施工技术管幕施工管内根据需要安装了泥浆分配系统，以减小管周阻力。33三、拱北隧道综合施工技术管幕施工管内线路及电路情况。34三、拱北隧道综合施工技术管幕施工管内的轨迹精确控制是关键，主要通过UNS系统及人工复核两种办法确保轨迹在控制范围内。35三、拱北隧道综合施工技术管幕施工根据不同的阶段和需求，自主开发了可移动平台来保证高效完成大断面多机组同时作业的要求。36三、拱北隧道综合施工技术管幕施工刀盘的工作压

开挖仓泥水推进速度(mm/min)主顶推力序号

管节编号进尺(m)地质条件力(bar)压(bar)(T)1200～2.41.30.39025孔口管1～22.4～10.190～1200.4310～12040～70素混凝土、旋喷桩345673～1415～3637～4243～5354～5910.1～60.460.4～153.3153.3～179.0179.0～223.9223.9～248.4100～130120～16099～1280.65147～36633～19052～7456～12090～14086～15494～114富水砂层中细砂、回填土富水砂层0.65～0.80.65～0.75

310～3500.65～0.85

90～1580.85～0.95

223～330120～144120～140砂层、粉质粘土、回填土淤泥质粘土、砂层素混凝土、旋喷桩、粉质粘土8960～61248.4～256.8256.8～259.6127～1330.65～0.911～38170～21070～866200.4360-85接收舱三、拱北隧道综合施工技术管幕施工全断面顶管阶段38三、拱北隧道综合施工技术管幕施工，接收管幕接收采用接收舱，为保证接收纵向精度，采用三线控制法。39三、拱北隧道综合施工技术管幕施工西井方向顶进距离(m)2500#管设计轴线高程偏距(mm)602001501005040200#管实测轴线50100150200250顶进距离(m)西井方向-20最大偏7mm距7珠海方向偏距(mm)-80

-60

-40

-20020

40

600号管的轨迹控制情况。40三、拱北隧道综合施工技术管幕施工监测成果监控量测及分层沉降观测结果与推测相吻合41三、拱北隧道综合施工技术冻结方案冻结理念：总体一次积极冻结，分段分层维护冻结。冻结厚度：隧道冻土帷幕厚度1.8

～

2.4m，最小厚度不得小于1.5m。围护冻结分段：分段长度60～70m。围护冻结分层：管幕周边上、下半断面各分三层。三、拱北隧道综合施工技术冻结方案三、拱北隧道综合施工技术冻结方案依据冻结方案理念，采用分段分区“圆形冻结管+异形冻结管+加热限位管”的冻结管布置方式。在充填混凝土的管幕内布置圆形冻结管；为加强冻结、抵御开挖阶段冻土弱化，在非充填混凝土管幕内布置异形冻结管；为限制冻结范围、控制冻胀，在充填混凝土的管幕内布置圆形加热限位管。三、拱北隧道综合施工技术开挖方案开挖方法：从东西工作井相向开挖，分部多台阶法优化设计后分层开挖参数：施工。积极冻结满足要求后，按照先注浆加固后开挖的原则，自上而下逐层开挖并及时进行初期支护、临时支撑和二次衬砌施工；每层左右导坑错位开挖，先左后右再中导坑，台阶长度5m。分层情况：5层15导洞分层高度：3.8m～5.1m水平临时支撑：H400b型钢竖向临时支撑：H400b型钢并撑支撑纵距：1.2m接头形式：M30螺栓连接三、拱北隧道综合施工技术开挖方案三、拱北隧道综合施工技术主要参数暗挖段采用三次衬砌结构。支护类型钢筋网主

要

参

数8钢筋，双层布置A型钢22b型钢，间距0.40m，与管幕焊接C25喷射混凝土，厚30cm初期支护喷射混凝土临时支撑HK400b型钢，间距1.2m二次衬砌模筑混凝土

30cm厚模筑混凝土，混凝土等级C35仰拱填充防水C15混凝土防水卷材三次衬砌60~150cm厚防腐蚀钢筋混凝土，混凝土等级C50三、拱北隧道综合施工技术人工岛施工三、拱北隧道综合施工技术明挖段方案基坑开挖方法三、拱北隧道综合施工技术明挖段方案基坑开挖方法三、拱北隧道综合施工技术明挖段主体结构施工方法三、拱北隧道综合施工技术明挖段方案暗埋段主体结构施工方法三、拱北隧道综合施工技术明挖段方案敞开段主体结构施工