超长距离超大直径盾构隧道施工技术

超长距离超大直径盾构隧道施工技术上海隧道工程股份有限公司總工程師楊國祥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。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。

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

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

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

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

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

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

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

四、三盾構三施工三風險三預防可替三換式三刀頭三及常三壓工三作艙四、三盾構三施工三風險三預防可替三換式三盾尾三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一三道鋼絲三刷应急三气囊盾尾三鋼板三刷第二三道鋼絲三刷第三三道鋼絲三刷針對三超大三斷面三正面三土體三穩定三，開三發了三大體三積加三固新三技術三，確三保超三大直三徑泥三水盾三構出三洞階三段泥三水壓三力建三立。五、盾構三進出三洞施三工洞圈三止水進出三洞加三固冻结三法加三固洞圈三止水選擇三了凍三結法三和水三泥土三攪拌三加固三兩種三方式在上三海中三環線三隧道三（盾三構直三徑14三.8三7m）和三上海三長江三隧道三（盾三構直三徑15三.4三3m）得三到了三應用五、盾構三進出三洞施三工進出三洞加三固盾構三水中三進洞五、盾構三進出三洞施三工即時三同步三施工预三制构三件六、三超長三距離三隧道三快速三施工車架1車架2盾構機即時三同步三施工三工藝100m盾構機車架1車架2·100m·····L滿足三快速三施工三要求六、三超長三距離三隧道三快速三施工盾構三機聯系三鋼樑管線三轉接三車架快速三施工三理念三融入三盾構三機設三計盾構三機及三各系三統必三須滿三足快三速施三工要三求。六、三超長三距離三隧道三快速三施工即時三同步三施工三工藝六、三超長三距離三隧道三快速三施工結合三即時三同步三施工三，採三用無三軌運三輸，三確保三長距三離高三效水三準運三輸超長三距離三隧道三水平運輸三技術六、三超長三距離三隧道三快速三施工七、三聯絡三通道三施工三風險三控制上海三長江三隧道三需在三長江三底下三水壓三力高三達0.三6M三pa的條三件下三施工8條聯三絡通三道，三施工三難度三大、三風險三極高三。經三充分三論證三比選三後決三定採三用冰三凍法三施工三。為確三保聯三絡通三道的三施工三安全三，施三工中三採取三以下三技術三措施三：①採三用在三隧道三兩側三打孔三、喇三叭口三部分三採用三雙排三孔凍三結措三施，三以確三保凍三土帷三幕的三厚度三、強三度以三及與三管片三的良三好膠三結。②凍三結孔三開孔三前，三先打三若干三小孔三探測三地層三穩定三情況三。每三個鑽三孔都三設有三密封三裝置三，以三防鑽三進時三大量三出砂三、出三水。③在三凍結三過程三和開三挖過三程中三加強三監測三，佈三置測三溫孔三和壓三力釋三放與三觀測三孔，三全面三監測三凍土三帷幕三的形三成過三程，三開挖三施工三時如三遇凍三土帷三幕有三明顯三變形三及時三調整三開挖三構築三工藝三。④設三置安三全門三，防三止突三發事三件的三發生三。■聯絡三通道三支護三結構■聯絡三通道三防護三門七、三聯絡三通道三施工三風險三控制七、三聯絡三通道三施工三風險三控制雙排三孔凍三結七、三聯絡三通道三施工三風險三控制七、三聯絡三通道三施工三風險三控制七、三聯絡三通道三施工三風險三控制七、三聯絡三通道三施工三風險三控制八、三結語上行三線盾三構20三06年9月23日出三洞20三08年5月26日進三洞下行三線盾三構20三07年1月5日出三洞20三08年8月28日進三洞工程三品質三優三良施工三記錄三：26三m/天55三6m三/月八、三結語在經三濟全三球化三趨勢三的推三動下三，各三國以三及各三城市三間都三將建三立更三為密三切的三合作三關係三，越三江隧三道和三海峽三隧道三具有三廣泛三的建三設前三景，三為提三高使三用效三率，三隧道三