杭州市青年路过江隧道前期设计中的几个关键技术问题探讨

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 杭州市青年路过江隧道前期设计中 的几个关键技术问题探讨 摘要：根据青年路隧道的工程特 点以及技术标准要求，对水下隧道前期 设计中的几个关键技术问题进行研究与 探讨，主要有隧道埋置深度的确定，盾 构机选型以及隧道施工组织方案等，通 过分析提出推荐意见。 中国论文网 /2/view-12903067.htm 关键词：水下隧道；设计；关键； 技术 中图分类号：U455.49 Abstract：Base on the project characteristics and technical standards, several key technical problems in early- stage design of underwater tunnel are -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 discussed in this paper, such as the buried depth, choice of shield machinery, construction management plan and so on. Meanwhile, recommend suggestions are put forward to direct the construction. 1 概述 1.1 工程概况 规划中的杭州市青年路过江隧道 位于杭州市中部，西兴大桥和庆春路隧 道之间，连接钱江新城、钱江世纪城和 奥体博览城，北接新业路，下穿钱塘江， 南连青年路。 青年路隧道推荐方案设计起点位 于新业路与秋涛路的交叉口，沿新业路 向南过钱江路、富春路和之江路后，下 穿钱塘江接于青年路，终点位于青年路 与钱江二路的交叉口处。路线总体走向 为南北向，双向行驶，其平面及纵断面 布置分别如图 1 和图 2 所示。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 本隧道建筑总长 3570m，其中跨 越河面宽度约 1265m。全隧除进出口段 约 770m 为设中柱的单孔双线结构外， 其余部分均由东西两线隧道所组成，每 个隧道内均为单向两车道，盾构法施工， 总长约 2800m。盾构隧道内径 10.05m，外径 11.05m。 1.2 工程地质与水文地质条件 根据邻近的杭州市庆春路过江隧 道工程地质情况，本段从上至下依次为 素填土、砂质粉土、粉土夹淤泥质土、 粉土、粉质粘土、圆砾、卵石等地层。 隧道通过地层主要为粉土、粉质粘土和 圆砾、卵石层，且隧道沿线场地 20m 深 度范围内饱和粉（砂）土层较多，在地 震条件下会发生轻微中等液化。盾构 隧道所穿岩层渗透系数大于 10-4m/s。 本场区的地下水主要有浅部粉 （砂）性土层中的潜水和深部（粉）砂 土层、圆砾、卵石土层中的承压水，承 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 压水水头较高，且与钱塘江水有一定的 水力联系，地下水补给充足。 2 隧道埋置深度的确定 因为钱塘江河床主槽变化很大， 所以正确选用纵坡控制点（河川最低冲 刷点）显得尤为重要。由于本工程至今 尚未进行河床冲刷研究试验，因此参考 庆春隧道设计采用的历年实测最低冲刷 线、百年一遇预测最低冲刷线及三百年 一遇预测最低冲刷线数据（-17.7m） ， 隧道埋深按三百年一遇预测最低冲刷线 高程以下不小于 4m 控制，运营期间在 预测三百年一遇最低冲刷线下覆土厚度 满足抗浮安全系数不小于 1.1 的要求1。 本盾构隧道施工期覆土厚度位于 历年实测最低冲刷线下包络线（相当于 50 年一遇）不小于 0.7D，运营期在预 测三百年一遇最低冲刷线下覆土厚度满 足抗浮安全系数不小于 1.1 的要求。从 施工来看，局部地段采用在历年实测最 低冲刷下包络线下最小覆土厚度为 0.7D -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 完全可以满足施工安全要求，因为施工 时现状河床面正好位于历年实测冲刷线 下的可能性较小，已建成的上海黄浦江 多条隧道及武汉长江隧道，南京长江隧 道局部地段最小覆土厚度均小于等于 0.7D（上海上中路隧道盾构管片外径 14.5m，局部覆土厚度仅 8.4m，约 0.56D，施工时盾构隧道顺利通过浅覆 土层）3。同时，施工期覆土厚度以历 年实测最低冲刷下包络线控制也较为经 济，因为百年一遇河床冲刷预测线在施 工期间发生的可能性较小，且盾构施工 时需要对河床冲刷情况进行实测，必要 时盾构掘进可以避开河床最大冲刷时期。 3 盾构机类型选择 目前，国内外工程中常用的盾构 机有敞开式盾构、土压平衡盾构和泥水 平衡盾构3。显然，在不能修建围堰的 钱塘江修建水下隧道，敞开式盾构是不 能实现的，因此，以下分别从地层岩性、 渗透性、施工难易程度等方面，对土压 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 平衡盾构和泥水平衡盾构进行比选。 （1）地层岩性 不同的地层适用不同的盾构类型。 对于细颗粒地层而言，土压平衡盾构是 合适的，其渣土有较大的不透水性和流 动性，而泥水平衡盾构机则容易在沙土 或者砾石地层形成泥膜，从而有效地止 水，因此其能同时适用于粗颗粒和细颗 粒地层。 借鉴邻近的杭州庆春路过江隧道 工程地质情况，拟建隧道通过地层主要 为粉土、粉质粘土和圆砾、卵石层，地 层条件比较复杂，采用泥水平衡盾构适 应范围更广。 （2）地层渗透性 盾构选型除了需要考虑地层岩性 外，其渗透系数也需要考虑。总结以往 工程实际，一般渗透系数基本大于 10- 4m/s 需要采用泥水盾构。 类比邻近已经建成的杭州庆春路 过江隧道，本地区地层最大渗透系数基 本大于 10-4m/s。此外，隧道在钱塘江 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 底下穿过，水压较高，因此从地层渗透 性角度看，本工程也宜采用泥水平衡盾 构，如图 5 所示。 （3）施工难易程度 青年路隧道盾构一次掘进距离长， 约 2800m，且掘进过程中需通过卵石、 圆砾等较为坚硬的岩层，对刀具磨损将 十分严重，因此，需要考虑刀具更换的 难易程度及对施工进度的影响。显然， 从减小刀具更换量以及有利于直接进入 开挖工作室进行刀具更换看，泥水平衡 盾构较为合适。 综上所述，青年路过江盾构隧道 应选择具备在渗透性较大的粉细砂、圆 砾、卵石掘进条件的泥水平衡盾构。 4 隧道施工组织方案 隧道总体施工方案需要根据本工 程的具体情况，结合同类工程的施工经 验综合确定，以实现优质、安全、快速、 经济地完成整个工程施工的目标。 根据推荐方案线路布置，青年路 过江隧道工程在钱塘江南岸下穿先锋河， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 其后下穿钱塘江。在北岸下穿的构筑物 有新业路过街地道、新塘河、新业桥、 轨道交通 4 号线、9 号线、钱江路隧道 等。目前新业路为建设好的现状道路， 北岸隧道工程如采用明挖施工，则对地 面交通影响较大，且既有构筑物改建非 常困难，因此不推荐大面积采用明挖法 施工，北岸隧道工程如采用明挖法和局 部暗挖法施工相结合的方案，存在同样 的困难，且工程投资较大。经过综合考 虑，青年路过江隧道主线工程采用盾构 法施工，在江南设置盾构始发工作井， 盾构过江后，继续前行，穿越轨道交通 4 号线、新塘河、钱江路隧道、9 号线 等工程后，在中央公园路附近设置盾构 调出工作井，再施工明挖暗埋段和 U 型 槽段，出地面。 盾构始发井选择在钱塘江南岸， 主要是根据工程两岸的规划地块用途、 施工场地布置、弃土的便利性等条件综 合决定的。目前，钱塘江南岸施工场地 开阔，地面建筑物较少，暂时没有发现 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 控制性的构筑物，具有管片制作及堆放、 材料堆放的良好场地。从弃土的便利性 程度看，如果盾构从江北始发，则大量 的弃土需要从江北输送，但江北钱江新 城的解放东路、新业路附近基本已经建 设完毕，能接受大量工程弃土的场地较 少，且运距远，弃土运输费用高；南岸 青年路附近目前多为农田和菜地，尚未 完全开发，具有接纳大量工程弃土的能 力，运距近，弃土费用低。因此，盾构 始发选择在江南是合理、可行的。 考虑到本隧道处于城市中心，如 果采用一台盾构机，施工总工期为 42 个月，为了最低限度地减少隧道施工对 城市交通、环境的影响时间，青年路过 江隧道工程采用 2 台盾构掘进机从江南 盾构