浅覆土大直径泥水平衡盾构法隧道环境友好型施工技术

1、浅覆土大直径泥水平衡盾构法隧道环境友好型施工技术上海市基础工程有限公司同济大学上海建工（集团）总公司技术中心上海市机械施工有限公司上海市第一建筑有限公司二九年十二月目录 研究背景 依托工程 研究内容 成果及创新点 浅覆土、近间距长距离平行隧道施工影响与控制 快速、微扰动隧道中间风井建造技术 全封闭型泥水处理工厂的应用研究背景 上海、北京、广州、深圳、南京、苏州、杭州、武汉等城市的地铁（公路）隧道的快速发展，将城市隧道工程建设推入高峰。隧道的快速发展和建设一方面有效的改善了环境，另一方面，也给城市环境的保护带来压力。 国际性盛会与城市建设之间的矛盾越来越突出，上海应研究隧道建设如何围绕世博会做得

2、更好，把施工引起的噪声、光污染、灰尘、及其他生态污染减小到最小程度。 针对隧道建设对环境的影响问题展开控制措施研究，也是国家对工程建设实现可持续发展的要求，目前，建设资源节约型和环境友好型社会是目前我国对经济发展的指导方针和发展战略，同时也是对工程建设发展的指导方针。 拟建上海市人民路越江隧道工程是浦江两岸交通枢纽的重要通道之一。人民路隧道的主要作用是改善核心区路网状况，沟通外滩地区与小陆家嘴的交通联系，分流延安东路隧道流量；另外与新建路隧道一起串联外滩、北外滩航运商务中心、小陆家嘴，形成黄浦江、苏州河河口地区的黄金三角。人民路隧道依托工程建设规模：双向四车道道路等级：城市次干路 ；计算车速：

3、40km/h；车道宽度：车道宽3.75m+3.5m ；通行净高：4.5m（车辆限高4.3m）；荷载等级：城A级；人防等级：六级；抗震设防：按地震基本烈度7度设防；结构设计使用年限为100年。依托工程 隧道主线自浦西河南南路、人民路交叉口以西开始，沿人民路向东，在人民路丽水路口设置浦西工作井；转入盾构段下穿中山东二路、十六铺码头，穿越黄浦江至浦东，在东昌路浦明路东侧设浦东工作井；在浦城路、东昌路交叉口以西接地。浦西、浦东分别设置河南路进出口匝道和银城东路出口匝道。 全线长3090米，隧道掘进段长1470米，盾构自浦东向浦西掘进，设两条联络通道。河南路工商银行规划14号线 银城东路东泰路丽水路 浦

4、东井银城中路依托工程泥水处理场地浦城路长距离浅覆土段 东昌路码头10号线浦西井新上海城市广场上海滩商厦悦园商厦 隧道纵断面设计主线最大纵坡5.9，最小纵坡0.3。盾构出洞时纵坡为5。 整条线路中，涉及的主要建构筑物有：东昌路码头桩基、外滩公交枢纽、豫园地下空间、施工中的10号线豫园站以及规划中的轨道交通14号线。依托工程 浦东井 浦西井公交枢纽10号线豫园站豫园地下空间开发码头桩基地下空间紧张，隧道线型越来越复杂周边建构筑物的保护要求越来越高社会生产、生活要求施工影响越来越短对环境污染程度越来越敏感城区隧道施工特点浅覆土大直径隧道开挖面风险与稳定浅覆土、近间距长距离平行泥水平衡盾构施工影响与控

5、制快速、微扰动风井建造技术全封闭泥水处理工厂的应用本课题研究内容使盾构掘进更浅覆土层，减少大开挖段，保护环境控制土体变形，不影响管线、交通保护临近建构筑物盾构直接下穿风井，风井开挖深度浅，缩短工期，环境影响时段短不予降水，控制周边变形地面大型机械少，环境影响程度低占地少、流程规范。集约处理全封闭，无扬尘、噪音、渣土污染环境保护效应研究内容 平行隧道施工已有众多研究，其力学行为及地面变形情况已有清楚的描述，但对于在超浅覆土（0.5D）情况下超近间距(0.5D)长距离平行推进的施工则鲜有报道，更无成功实例。 中间风井施工工艺传统，停留在深基坑开挖，盾构进出洞的模式上。 国内见诸报道的有西藏南路隧道

6、对噪音采取了措施。该工程在主要噪身源：泥水分离处理设备组周围施工钢筋混凝土基础，采用钢结构和彩钢板（考虑了抗风设计）包裹整个泥水分离设备组。其隔音效果明显，但不彻底。成果及创新点 在闹市区浅覆土、近间距长距离平行隧道施工中创新性采用了风险分析与控制的方法，对不同风险等级的区域针对性的采用不同的施工参数控制策略，控制了敏感性区域隧道施工引起的地面变形并避免了可能的如管线破坏、交通瘫痪、周边建构筑物破坏等次生环境影响。 首次在大直径隧道中间风井施工采用吊筑法工艺，并在全过程中不予降水。避免了原盾构穿越风井基坑“进出洞”的施工风险，解决了城区盾构穿越较深风井基坑带来的环境影响时间长、影响程度大的问题

7、，实现了快速、安全、环保的中间风井建造。 首次采用全封闭型泥水处理工厂，解决了城区大规模泥水处理带来的噪音、扬尘、渣土散落等污染问题，使施工现场与周边环境友好共存。 隧道主线自浦西河南南路、人民路交叉口以西开始，沿人民路向东，在人民路丽水路口设置浦西工作井；转入盾构段下穿中山东二路、十六铺码头，穿越黄浦江至浦东，在东昌路浦明路东侧设浦东工作井；在浦城路、东昌路交叉口以西接地。浦西、浦东分别设置河南路进出口匝道和银城东路出口匝道。 全线长3090米，隧道掘进段长1470米，盾构自浦东向浦西掘进，设两条联络通道。河南路工商银行规划14号线 银城东路东泰路丽水路 浦东井银城中路浅覆土、近间距长距离平

8、行隧道施工影响与控制 施工环境泥水处理场地浦城路长距离浅覆土段东昌路码头10号线浦西井新上海城市广场上海滩商厦悦园商厦福都商厦浦东风塔 浅覆土、近间距长距离平行隧道施工影响与控制 施工环境 浦东井 浦西 工作井原工作井原线型豫园地下空间开发码头桩基现线型现工作井原工作井浦西井换乘通道10号线豫园站规划14号线河南路站四川南路丽水路中山东二路X2地块古城公园福佑门商厦鄂尔多斯广场悦园商厦福佑二期上海滩商厦工商银行新上海城市广场浅覆土、近间距长距离平行隧道施工影响与控制 施工环境隧道外边线距上海滩商厦围护结构最近处0.7m线间距约5m隧道外边线距悦园商厦围护结构边线0.3m盾构顶部覆土厚度5.8m

9、，线间距4m。皆0.5D浅覆土、近间距长距离平行隧道施工影响与控制 施工环境 序号12344567里程（SK0+）810818828852872940966.4987.8位置工作井东侧加固区边福民街永安路安仁街隧道上覆土5.876.276.7788.7912.1113.6914.760.52D0.55D0.60D0.7D0.77D1.07D1.21D1.30D隧道结构间距4.074.204.324.54.554.855.215.700.36D0.37D0.38D0.39D0.40D0.43D0.46D0.50D距桩砌雨污水总管距离2.93.144.15.46.1110.5811.712.1悦园

10、商厦上海滩商厦福都商厦四川南路丽水路福民街安仁街永安路中 山 东 二 路人 民 路民居204地块古城公园浅覆土、近间距长距离平行隧道施工影响与控制 施工环境工程概况 浦西段里程（SK0+）810818828852872940966.4987.8位置工作井东侧加固区边福民街永安路安仁街隧道上覆土5.876.276.7788.7912.1113.6914.760.52D0.55D0.60D0.7D0.77D1.07D1.21D1.30D隧道结构间距4.074.204.324.54.554.855.215.700.36D0.37D0.38D0.39D0.40D0.43D0.46D0.50D 悦园商厦

11、上海滩商厦福都商厦四川南路丽水路福民街安仁街永安路中 山 东 二 路人 民 路民居204地块古城公园建筑名称层数基础围护结构及建筑结构验收日期方位备注上海滩商厦地上7层地下1层46m650灌注桩15m500双头搅拌桩加灌注桩。框架结构96年北侧隧道距围护最近处约70cm悦园商厦地上6层地下1层35.5m600灌注桩15m700搅拌桩加16m650灌注桩。框架结构04年南侧隧道距围护最近处约30cm福都二期地上6层地下2层32m600灌注桩18m700搅拌桩加20m900灌注桩。框架结构刚竣工南侧隧道距围护约5m361号混2浅基础桩木结构1950南侧隧道结构距房屋结构约1m1.4m365号混2浅

12、基础砖木结构1950南侧369号混5浅基础砖混结构1988南侧377号砼3局部4层浅基础框架结构1930南侧浅覆土、近间距长距离平行隧道施工影响与控制 施工环境 临排的管线有 煤气700 燃气300（0.4MPa） 煤气300 市话18孔 通信18孔 上水500 直埋电缆10根 临泵雨污水总管1400 原有的重要的管线 电信12孔 上水100 上水200 上水350（解放前生铁管） 燃气300（0.4MPa） 煤气700 雨污水总管1200X1500 浅覆土、近间距长距离平行隧道施工影响与控制 施工环境 此段处于老城厢地区，交通繁忙，过往的公交众多 26路、11路、736路、64（电车）、94

13、5路、926路、801路、930路、920路、304路、945路、锦江观光专线等 在浦西段开工后，工作井以东排有两来两往以及两侧两条人非车道 浅覆土、近间距长距离平行隧道施工影响与控制 施工环境 隧道水平间距近4.07m5.70m（0.36D0.50D） 隧道上覆土浅及不良地质5.87m14.76m（0.52D1.3D） 距周边建筑物近0.7m、0.3m、5.5m。1.4m 管线交通密集敏感管线众多，其中有众多压力管线 老旧砖砌大断面雨污水总管1200 x1500，最近处仅有2.9m 较厚的3夹层及填土浅覆土、近间距长距离平行隧道施工影响与控制 施工环境越江隧道工程建设期间发生的工程风险，是否

14、可接受以及接受程度如何，决定着不同的风险控制对策及处置措施，风险管理中需预先制定明确的风险等级及接受准则。风险分级标准包括风险事故发生概率的等级标准（简称风险概率等级）和风险事故发生后的损失等级标准（简称风险损失等级），根据工程风险定义，制定相应风险的分级标准和接受准则。等级ABCDE事故描述不可能很少发生偶尔发生可能发生频繁区间概率P0.01%0.01%P0.1%0.1%P1%1%P10%P10%等级12345描述可忽略的需考虑的严重的非常严重的灾难性的风险风险损失1.可忽略2.需考虑3.严重4.非常严重5.灾难性发生概率A：P0.01%1A2A3A4A5AB：0.01%P0.1%1B2B3

15、B4B5BC：0.1%P1%1C2C3C4C5CD：1%P10%1D2D3D4D5DE：P10%1E2E3E4E5E浅覆土、近间距长距离平行隧道施工影响与控制 风险理论等级风险接受准则控制方案应对部门一级1A,1B,2A,1C可忽略的日常管理审视工程建设参与各方二级3A,1D,2B,1E,2C可容许的需注意，加强日常管理审视三级4A,3B,2D,3C,4B,2E可接受的引起重视，需防范、监控措施四级5A,5B,3D,4C,3E, 4D不可接受的需决策，制定控制、预警措施政府部门、建设参与各方五级5C,4E,5D,5E拒绝接受的立即停止，整改、规避或启动预案风险等级一级二级三级四级五级颜色绿色蓝

16、色黄色橙色红色标识浅覆土、近间距长距离平行隧道施工影响与控制 风险理论后果及社会影响风险区段里程号针对性措施全段SK0+818 SK0+980总原则严格遵守施工总原则应急队伍建立各市政管线现场值班制度监测措施周边建筑物跟踪监测上方管线跟踪监测隧道内内力及结构周边土压力跟踪监测隧道结构位移跟踪监测施工参数设定切口水压控制同步注浆控制泥水质量控制隧道轴线控制交通组织人民路在北、南线施工期间半幅封交五级风险区SK0+818 SK0+890设置隔离桩结合交通组织压密注浆堆放黄沙及粘土麻袋丽水路口南北向管线架设暗墩丽水路口南北向管线端头加井阀人民路东西向管线上水100、上水200、上水350北侧明排人民

17、路东西向管线燃气300改向、煤气700两端加阀门雨污水总管设置临泵雨污水总管原自流混凝土封堵四级风险区SK0+890 SK0+920结合交通组织压密注浆堆放黄沙及粘土麻袋人民路东西向管线上水100、上水200、上水350北侧明排人民路东西向管线燃气300改向、煤气700端头加井阀三级风险区SK0+920 SK0+980安仁街东侧4幢民居处置浅覆土、近间距长距离平行隧道施工影响与控制 开挖面稳定里程桩号SK0+810SK0+860SK0+940隧道上顶部覆土层厚度/m6.028.43512.495支护压力p0/kPa122.7743145.7117172.7780Y方向位移/mm-93.681-

18、84.248-63.827Z方向位移（上浮）/mm37.06634.26628.879开挖面稳定系数N2.743.162.49开挖面稳定风险四级四级四级浅覆土、近间距长距离平行隧道施工影响与控制 开挖面稳定浅覆土、近间距长距离平行隧道施工影响与控制 近间距分析北线隧道上浮（mm）南线隧道上浮（mm）无隔离桩4744有隔离桩4033最大水平位移/mm最大隆起/mm无隔离桩1020有隔离桩5.62.2浅覆土、近间距长距离平行隧道施工影响与控制 近间距分析施工措施 隔断桩施工措施 隔断桩浅覆土、近间距长距离平行隧道施工影响与控制 浅覆土施工策略浅覆土、近间距长距离平行隧道施工影响与控制 浅覆土施工策

19、略严格控制切口水压。波动控制在-0.2kPa0.2kPa以地面监测数据的反馈来确定切口水压控制在使切口位置地面不隆起。配备应急泥浆搅拌、输送系统。浅覆土、近间距长距离平行隧道施工影响与控制 浅覆土施工策略在盾构掘进过程中如出现地面冒浆、泥水平衡无法建立、地面塌陷等紧急情况时启动应急泥浆搅拌加注装置 每台盾构配备一套紧急泥浆搅拌加注装置，共两套 聚合物采用华北油田体系，配比及泥水回路根据险情情况调整 当地面出现冒浆等不是很严重的险情时，从盾构机排出的泥浆经滚动筛而不经过旋流器处理 当地面出现塌陷等严重的险情时，从盾构机排出的泥浆不经滚动筛及旋流器处理，直接打至调整槽。应急泥浆在闭合回路运转直至撑

20、子面重新建立平衡 应急泥浆应具有500立方/小时的能力 浅覆土、近间距长距离平行隧道施工影响与控制 浅覆土施工策略浅覆土、近间距长距离平行隧道施工影响与控制 相互影响规律近间距浅覆土段 泥水体系覆土 1.27D，间距 0.49D覆土 0.65D，间距 0.40D浅覆土、近间距长距离平行隧道施工影响与控制 相互影响规律 隧道主线自浦西河南南路、人民路交叉口以西开始，沿人民路向东，在人民路丽水路口设置浦西工作井；转入盾构段下穿中山东二路、十六铺码头，穿越黄浦江至浦东，在东昌路浦明路东侧设浦东工作井；在浦城路、东昌路交叉口以西接地。浦西、浦东分别设置河南路进出口匝道和银城东路出口匝道。 本次评审范围

21、为浦东风井逆筑施工。河南路工商银行规划14号线 银城东路东泰路浦西风道风塔 浦东井银城中路浦城路东昌路码头10号线浦西井新上海城市广场上海滩商厦悦园商厦福都商厦浦东风井浦东风道风塔快速、微扰动中间风井建造技术 施工环境 人民路隧道浦东风井位于东昌路和富城路交叉路口，于南线隧道上方，风井底板埋深12.70m，距南线隧道顶净距5.6-6.5m。风井逆筑是指风井底板与南线隧道管片之间 5个垂直通风口的结构施工。财富金融广场 东昌路码头防汛墙 黄浦江鹏利海景公寓富城路风井仁恒滨江盛大金磐快速、微扰动中间风井建造技术 施工环境 需考虑风塔与隧道结构之间的相互影响 风塔部分采用逆筑法施工 风塔设置在江边

22、为工程的风险源之一快速、微扰动中间风井建造技术 施工环境每个风口净尺寸为3.1X2.2m风口基本居风井中快速、微扰动中间风井建造技术 施工环境最浅约6.2m 最深约7m快速、微扰动中间风井建造技术 施工环境快速、微扰动中间风井建造技术 盾构下穿风井工艺 地墙+SMW双重围护 基坑深度浅 无需进出洞铁箱 挖土方案：1、土方开挖采用人工配合空压机进行松土后挖除。2、开挖时由中间往四周推进，高差不超过500mm，底面超挖150左右mm。3、松散土方采用自制的铁箱（1m3左右）与电动葫芦将土体吊出风口至底板上，再由劳动车运至井架运输至地面。4、吊运土方时设置防护板、风机、急救绳索等安全设施。风管 急救绳索 井架 快速、微扰动中间风井建造技术 风口吊筑法 注：与外侧加固土体永久接触的墙面外模板直接将土体作为模板，表面凿毛处理，增加砼与土体的摩擦力与粘结力，且适当增大外侧砼保护层；其余模板均采用九夹板。凿毛处理 九夹板 H型螺帽限位