文案122317超长超大距离盾构隧道长江隧道课件

泥水盾構開挖面穩定施工二超長距離隧道快速施工四3一隧道抗浮穩定性分析3三聯絡通道施工風險控制3五工程概況主要匯報內容3七結語六盾構進出洞施工盾構施工風險預防八泥水盾構開挖面穩定施工二超長距離隧道快速施工四3一隧道抗浮穩一、工程概況

上海長江隧道工程作為崇明越江通道“南隧北橋”的一部分

南起上海浦東五好溝，北至長興島南端。上海市崇明島長江常興島地理位置

跨越九公里的長江天塹，而後與雙塔斜拉索大橋相連，直達崇明島。总投资126亿人民币一、工程概況上海長江隧道工程作為崇明越江通道“南隧北橋河勢、水文徑流年平均流量2.9萬m3/s年徑流量9240億m3

年輸沙總量近5億t

分流：北支分流3%南北港分流比穩定在40－60%

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。河勢、水文徑流年平均流量2.9萬m3/s年徑流量9240隧道縱剖面

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

隧道縱剖面隧道縱坡2.9%，隧道覆土按最大沖深（-20m）隧道地质剖面工程場區75.5m深度（相當標高–80.1m）以上的土層按其成因類型可劃分為8層，其中第①、②、③、④、⑤、⑦、⑨層又可細分為若干亞層。一、工程概況

⑦、⑨層中承壓水水量豐富，勘察期間測得承壓水水頭標高-4.15～-6.76m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0～-8m。隧道地质剖面工程場區75.5m深度（相當標高–80.1

工程建設規模為雙向雙管6車道公路隧道，圓隧道外徑15m，內徑13.7m，襯砌環寬2m，採用Φ15.43m泥水平衡盾構掘進機施工，掘進距離達7.5km，隧道平均覆土深度達30m以上。一、工程概况设计規模工程建設規模為雙向雙管6車道公路隧道，圓隧道外徑15m，一、工程概况同期超大直徑隧道比較東京灣隧道

易北河第四隧道

竣工日期：1996年8月盾構機直徑：14.14m

一次性推進距離：2.3km8台盾構雙向推進；江中對接竣工日期：2002年

盾構機直徑：14.20m

一次性推進距離：2.1km一、工程概况同期超大直徑隧道比較東京灣隧道易北河第四隧道上海上中路隧道同期超大直徑隧道比較

荷蘭綠心隧道

一、工程概况

竣工日期：2004年3月盾構機直徑：14.87m一次性推進距離：2.0km

全長7Km，每2Km設一接收井

開工日期：2004年盾構機直徑：14.87m一次性推進距離：2.1km

兩層雙向4車道上海上中路隧道同期超大直徑隧道比較荷蘭綠心隧道一、工程概

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、施工參數匹配的研究。二、泥水盾構開挖面穩定施工

模擬盾構試驗平臺模型試驗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

採用超級計算機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限壓力和開挖面破壞形式。開挖面穩定預測仿真分析网格变形总位移总应力塑性区二、泥水盾構開挖面穩定施工

採用超級計算機進行全三維的准動態和動態相結合的數值仿真

利用曙光4000A超級計算機最新數值計算技術和平行計算法全三維視覺化數值仿真模擬盾構推進二、泥水盾構開挖面穩定施工

模擬盾構推進數值仿真利用曙光4000A超級計算機二、泥水盾構開挖總結出了一套不同施工條件下以及對周邊環境保護的盾構掘進施工參數匹配優化方法序號項目參數要求1切口水壓根據不同覆土深度、不同地質條件設定2壓力波動-0.2—+0.2kg/cm23掘進速度2-4.5cm/min遇障礙物或周邊有建構築物需要保護時應低於1cm/min4泥水指標比重1.08-1.25粘度18-25s5同步注漿根據地表變形監測資料設定、調整二、泥水盾構開挖面穩定施工

總結出了一套不同施工條件下以及對周邊環境保護的盾構掘進施工參超大直徑管片1:1模擬試驗研究

管片自重變形注漿壓力隧道抗浮能力三、隧道抗浮穩定性分析

超大直徑管片1:1模擬試驗研究管片自重變形三、隧道抗浮穩定超大直徑管片1:1模擬試驗研究三、隧道抗浮穩定性分析

超大直徑管片1:1模擬試驗研究三、隧道抗浮穩定性分析多點注漿壓力的技術要求

多點注漿孔同時注漿單孔附加注漿壓力控制在0.3－0.6Mpa

管片頂部注漿壓力為其他注漿孔位的2/3以下土體注漿體注漿孔1.0m1.0mq=0.6Mpa<注漿附加壓力>三、隧道抗浮穩定性分析

多點注漿壓力的技術要求多點注漿孔同時注漿土體注漿體注漿孔1三、隧道抗浮穩定性分析

漿液基本性能指標名稱性能指標滲透性5×10-5cm/s初凝值30H密度1.9g/cm3坍落度12－14cm屈服值800kPa（20h）抗壓強度1.0MPa（28天）高重度、高稠度、抗剪型、抗液化的單液同步漿研製三、隧道抗浮穩定性分析漿液基本性能指標名稱性能指標滲透模型隧道上浮試驗研究

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。三、隧道抗浮穩定性分析

模型隧道上浮試驗研究應用本專案研製的新型同步注漿漿液以三、隧道抗浮穩定性分析同步施工增加抗浮稳定性三、隧道抗浮穩定性分析同步施工增加抗浮稳定性

豎橫徑控制在0.2％-0.4％D，相鄰管片高差8mm三、隧道抗浮穩定性分析

豎橫徑控制在0.2％-0.4％D，相鄰管片高差8mm三、隧四、盾構施工風險預防

可替換式刀頭及常壓工作艙四、盾構施工風險預防可替換式刀頭及常壓工作艙四、盾構施工風險預防可替換式盾尾刷應急氣囊盾尾鋼板刷第一道鋼絲刷第二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四、盾構施工風險預防可替換式盾尾刷應急氣囊盾尾鋼板刷第一道鋼

針對超大斷面正面土體穩定，開發了大體積加固新技術，確保超大直徑泥水盾構出洞階段泥水壓力建立。五、盾構進出洞施工

洞圈止水進出洞加固針對超大斷面正面土體穩定，開發了大體積加固新技術，確保超大冻结法加固洞圈止水

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14.87m）和上海長江隧道（盾構直徑15.43m）得到了應用五、盾構進出洞施工

進出洞加固冻结法加固洞圈止水選擇了凍結法和水泥土攪拌加固兩盾構水中進洞五、盾構進出洞施工

盾構水中進洞五、盾構進出洞施工即時同步施工预制构件六、超長距離隧道快速施工

即時同步施工预制构件六、超長距離隧道快速施工車架1車架2盾構機即時同步施工工藝100m盾構機車架1車架2·100m·····L滿足快速施工要求六、超長距離隧道快速施工

車架1車架2盾構機即時同步施工工藝100m盾構機車架1車架2盾構機聯系鋼樑管線轉接車架快速施工理念融入盾構機設計盾構機及各系統必須滿足快速施工要求。六、超長距離隧道快速施工

盾構機聯系鋼樑管線轉接車架快速施工理念融入盾構機設計盾構機及即時同步施工工藝六、超長距離隧道快速施工

即時同步施工工藝六、超長距離隧道快速施工

結合即時同步施工，採用無軌運輸，確保長距離高效水準運輸超長距離隧道水平運輸技術六、超長距離隧道快速施工

結合即時同步施工，採用無軌運輸，確保長距離高效水準運輸超長七、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0.6Mpa的條件下施工8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。七、聯絡通道施工風險控制上海長江隧道需在長江底為確保聯絡通道的施工安全，施工中採取以下技術措施：①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。②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。③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調整開挖構築工藝。④設置安全門，防止突發事件的發生。■聯絡通道支護結構■聯絡通道防護門七、聯絡通道施工風險控制

為確保聯絡通道的施工安全，施工中採取以下技術措施：■聯絡通道七、聯絡通道施工風險控制

雙排孔凍結

七、聯絡通道施工風險控制雙排孔凍結七、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八、結語上行線盾構2006年9月23日出洞2008年5月26日進洞下行線盾構2007年1月5日出洞2008年8月28日進洞工程品質優良施工記錄：26m/天556m/月八、結語上行線盾構施工記錄：26m/天556m/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，隧道建設向大直徑、長距離發展是必然的趨勢。掌握超大型盾構掘進機的施工技術能極大地提高我們的市場競爭力，是我們走向世界，與國際接軌的重要步驟，以使我國的盾構施工技術躋身於世界先進行列之中。八、結語在經濟全球化趨勢的推動下，各國以及各城市間都謝謝各位謝謝各位泥水盾構開挖面穩定施工二超長距離隧道快速施工四3一隧道抗浮穩定性分析3三聯絡通道施工風險控制3五工程概況主要匯報內容3七結語六盾構進出洞施工盾構施工風險預防八泥水盾構開挖面穩定施工二超長距離隧道快速施工四3一隧道抗浮穩一、工程概況

上海長江隧道工程作為崇明越江通道“南隧北橋”的一部分

南起上海浦東五好溝，北至長興島南端。上海市崇明島長江常興島地理位置

跨越九公里的長江天塹，而後與雙塔斜拉索大橋相連，直達崇明島。总投资126亿人民币一、工程概況上海長江隧道工程作為崇明越江通道“南隧北橋河勢、水文徑流年平均流量2.9萬m3/s年徑流量9240億m3

年輸沙總量近5億t

分流：北支分流3%南北港分流比穩定在40－60%

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。河勢、水文徑流年平均流量2.9萬m3/s年徑流量9240隧道縱剖面

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

隧道縱剖面隧道縱坡2.9%，隧道覆土按最大沖深（-20m）隧道地质剖面工程場區75.5m深度（相當標高–80.1m）以上的土層按其成因類型可劃分為8層，其中第①、②、③、④、⑤、⑦、⑨層又可細分為若干亞層。一、工程概況

⑦、⑨層中承壓水水量豐富，勘察期間測得承壓水水頭標高-4.15～-6.76m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0～-8m。隧道地质剖面工程場區75.5m深度（相當標高–80.1

工程建設規模為雙向雙管6車道公路隧道，圓隧道外徑15m，內徑13.7m，襯砌環寬2m，採用Φ15.43m泥水平衡盾構掘進機施工，掘進距離達7.5km，隧道平均覆土深度達30m以上。一、工程概况设计規模工程建設規模為雙向雙管6車道公路隧道，圓隧道外徑15m，一、工程概况同期超大直徑隧道比較東京灣隧道

易北河第四隧道

竣工日期：1996年8月盾構機直徑：14.14m

一次性推進距離：2.3km8台盾構雙向推進；江中對接竣工日期：2002年

盾構機直徑：14.20m

一次性推進距離：2.1km一、工程概况同期超大直徑隧道比較東京灣隧道易北河第四隧道上海上中路隧道同期超大直徑隧道比較

荷蘭綠心隧道

一、工程概况

竣工日期：2004年3月盾構機直徑：14.87m一次性推進距離：2.0km

全長7Km，每2Km設一接收井

開工日期：2004年盾構機直徑：14.87m一次性推進距離：2.1km

兩層雙向4車道上海上中路隧道同期超大直徑隧道比較荷蘭綠心隧道一、工程概

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、施工參數匹配的研究。二、泥水盾構開挖面穩定施工

模擬盾構試驗平臺模型試驗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

採用超級計算機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限壓力和開挖面破壞形式。開挖面穩定預測仿真分析网格变形总位移总应力塑性区二、泥水盾構開挖面穩定施工

採用超級計算機進行全三維的准動態和動態相結合的數值仿真

利用曙光4000A超級計算機最新數值計算技術和平行計算法全三維視覺化數值仿真模擬盾構推進二、泥水盾構開挖面穩定施工

模擬盾構推進數值仿真利用曙光4000A超級計算機二、泥水盾構開挖總結出了一套不同施工條件下以及對周邊環境保護的盾構掘進施工參數匹配優化方法序號項目參數要求1切口水壓根據不同覆土深度、不同地質條件設定2壓力波動-0.2—+0.2kg/cm23掘進速度2-4.5cm/min遇障礙物或周邊有建構築物需要保護時應低於1cm/min4泥水指標比重1.08-1.25粘度18-25s5同步注漿根據地表變形監測資料設定、調整二、泥水盾構開挖面穩定施工

總結出了一套不同施工條件下以及對周邊環境保護的盾構掘進施工參超大直徑管片1:1模擬試驗研究

管片自重變形注漿壓力隧道抗浮能力三、隧道抗浮穩定性分析

超大直徑管片1:1模擬試驗研究管片自重變形三、隧道抗浮穩定超大直徑管片1:1模擬試驗研究三、隧道抗浮穩定性分析

超大直徑管片1:1模擬試驗研究三、隧道抗浮穩定性分析多點注漿壓力的技術要求

多點注漿孔同時注漿單孔附加注漿壓力控制在0.3－0.6Mpa

管片頂部注漿壓力為其他注漿孔位的2/3以下土體注漿體注漿孔1.0m1.0mq=0.6Mpa<注漿附加壓力>三、隧道抗浮穩定性分析

多點注漿壓力的技術要求多點注漿孔同時注漿土體注漿體注漿孔1三、隧道抗浮穩定性分析

漿液基本性能指標名稱性能指標滲透性5×10-5cm/s初凝值30H密度1.9g/cm3坍落度12－14cm屈服值800kPa（20h）抗壓強度1.0MPa（28天）高重度、高稠度、抗剪型、抗液化的單液同步漿研製三、隧道抗浮穩定性分析漿液基本性能指標名稱性能指標滲透模型隧道上浮試驗研究

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。三、隧道抗浮穩定性分析

模型隧道上浮試驗研究應用本專案研製的新型同步注漿漿液以三、隧道抗浮穩定性分析同步施工增加抗浮稳定性三、隧道抗浮穩定性分析同步施工增加抗浮稳定性

豎橫徑控制在0.2％-0.4％D，相鄰管片高差8mm三、隧道抗浮穩定性分析

豎橫徑控制在0.2％-0.4％D，相鄰管片高差8mm三、隧四、盾構施工風險預防

可替換式刀頭及常壓工作艙四、盾構施工風險預防可替換式刀頭及常壓工作艙四、盾構施工風險預防可替換式盾尾刷應急氣囊盾尾鋼板刷第一道鋼絲刷第二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四、盾構施工風險預防可替換式盾尾刷應急氣囊盾尾鋼板刷第一道鋼

針對超大斷面正面土體穩定，開發了大體積加固新技術，確保超大直徑泥水盾構出洞階段泥水壓力建立。五、盾構進出洞施工

洞圈止水進出洞加固針對超大斷面正面土體穩定，開發了大體積加固新技術，確保超大冻结法加固洞圈止水

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14.87m）和上海長江隧道（盾構直徑15.43m）得到了應用五、盾構進出洞施工

進出洞加固冻结法加固洞圈止水選擇了凍結法和水泥土攪拌加固兩盾構水中進洞五、盾構進出洞施工

盾構水中進洞五、盾構進出洞施工即時同步施工预制构件六、超長距離隧道快速施工

即時同步施工预制构件六、超長距離隧道快速施工車架1車架2盾構機即時同步施工工藝100m盾構機車架1車架2·100m·····L滿足快速施工要求六、超長距離隧道快速施工

車架1車架2盾構機即時同步施工工藝100m盾構機車架1車架2盾構機聯系鋼樑管線轉接車架快速施工理念融入盾構機設計盾構機及各系統必須滿足快速施工要求。六、超長距離隧道快速施工

盾構機聯系鋼樑管線轉接車架快速施工理念融入盾構機設計盾構機及即時同步施工工藝六、超長距離隧道快速施工

即時同步施工工藝六、超長距離隧道快速施工

結合即時同步施工，採用無軌運輸，確保長距離高效水準運輸超長距離隧道水平運輸技術六、超長距離隧道快速施工

結合即時同步施工，採用無軌運輸，確保長距離高效水準運輸超長七、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0.6M