南京水下隧道工程盾构施工技术

一、工程总体情况介绍1、南京长江隧道工程项目概况2、南京长江隧道工程特点、难点及风险点3、设备情况简介二、南京长江隧道工程施工情况综述三、开展的技术攻关和施工综合技术研究1、研究背景和意义2、南京长江隧道创新之处3、开展的主要研究项目和阶段成果水下隧道工程盾构施工技术一、工程总体情况介绍

1、项目概况

南京长江隧道工程盾构隧道设计为双向、双洞6车道，其中左线盾构隧道长3022m，右线盾构隧道长3015m。隧道采用两台直径Φ14.93m泥水盾构，由江北始发井出发，同向掘进施工。盾构隧道水文地质情况盾构隧道工程区段属长江河床及高河漫滩，地形开阔平坦。地表主要为农田、水塘、苗圃等。盾构穿越江面宽度约2600m，高水位多年平均值8.37m，最大水深约28.8m。隧道通过地段主要地层分布为粉细砂、砾砂、圆砾和强风化砂质泥岩。盾构隧道管片盾构隧道管片内径13.30m，外径14.50m，厚度60cm。每环衬砌由10块管片组成，环宽2m。管片拼装设计为7块标准块、2块相邻块和1块封顶块，分Z型Y型两种管片模式。管片设计强度C60，防水等级S12。一、工程总体情况介绍2、南京长江隧道工程特点、难点及风险点南京长江隧道是一项世界瞩目的宏伟工程，南京长江隧道工程面临一些世界级的技术难点和挑战。本工程特点、难点及风险点主要包括以下六个方面：⑴盾构直径超大荷兰的绿心隧道盾构机直径14.87m，是目前世界上已建成的直径最大的盾构工程。南京长江隧道盾构机直径14.93m，是目前世界上直径最大的盾构机之一，直径超过世界上已建成的最大盾构隧道。虽然盾构机尺寸的增大仅是数字的增大，但是由于盾构机尺寸的增大带来的则是施工难度和风险的几何增长，盾构机直径的超大带来的一系列问题是施工面临的挑战之一。

⑵水压力高南京长江隧道盾构机工作压力高，最大达到6.5㎏/㎝2（即相当于65m水头压力），在超大直径盾构水下隧道项目中是世界最大的。⑶地层透水性特强长江南京水域的江中主要为粉细砂地层，以及部分砾砂、卵石层，砂层透水系数是粘土层的千倍以上，在如此高透水性地层条件下，而最大水压力达到6.5㎏/㎝2，所有的水头压力均直接作用在隧道上，江底隧道掘进风险是巨大的，如何安全、顺利完成施工是一个具有挑战性的课题。

⑷水下一次掘进距离长，刀具保护要求极高南京长江隧道长度超过3km，而且地层条件复杂，以砂层为主：①如果在同等地质条件下，由于盾构直径超大，南京长江隧道3km的掘进相当于直径6.3m的地铁盾构掘进17km。②同样的盾构机刀具，在石英含量高的砂层中盾构机刀具的磨损是软土地层中的10倍以上，也就是说：南京长江隧道盾构机掘进完成3公里长的江底隧道，相当于同样直径的盾构机在软土地层中掘进30公里。因此刀具的保护是施工中必须克服的难题。⑸盾构始发和接收超浅埋按照一般作法，盾构机始发和接收覆土厚度一般不宜小于1倍盾构机直径，而本工程权衡深基坑和盾构出洞双重困难，选择盾构机始发埋深仅为0.37倍盾构直径（5.5m），在国内是埋深最浅的；除了荷兰绿心隧道以外，世界上还没有更浅埋深盾构始发范例。另一方面来说，盾构超浅埋始发和接收的顺利实现，对我们以后进行类似工程建设提供了重要参考和依据，并且盾构隧道埋深的减少将会带来巨大的经济效益，推动盾构施工技术进步。⑹江底盾构覆土厚度浅由于受客观条件的制约，线路纵坡设置虽然达到最大规范坡度，但是在盾构到达井一侧的江底，有一江中冲槽段，该冲槽段盾构最小覆土厚度仅有11m（仅有0.7倍盾构直径）。而且该段地层为高透水性、松散的粉细砂层，水深却高达20多米，在这样高水压、浅覆土极端困难的条件下进行隧道施工安全风险极大，这也是南京长江隧道面临的难题和挑战。鉴于南京长江隧道面临的上述六大技术难题和挑战，在没有现成经验可供借鉴的情况下，为了安全顺利完成这项史无前例的工程施工，我们建立了三级专家体系，坚持依靠专家团队的智慧，为工程施工保驾护航：1、以钱七虎院士为首的专家委员会2、以梁文灏院士为首的现场专家组3、由具有丰富施工经验的国内外相关专家组成的工地专家组自2006年以来,我们先后聘请国内外盾构设备、盾构隧道施工相关的业内知名专家共计25位（包括钱七虎院士、梁文灏院士、日本专家秋源、法国布依格专家龙尚等），分别针对施一系列技术难题进行了专题论证，截至目前已经在现场召开了35次专家评审会，有力的推动了隧道建设的安全顺利进展。3、设备情况简介根据南京长江隧道穿越地段水文和地质特点，我们量身定做了两台德国海瑞克公司生产的直径为14.93m的泥水平衡盾构机进行南京长江隧道施工。根据南京长江隧道工程的要求，盾构机设计具有如下先进性：1、刀盘刀具设计有71把能够在常压下进行更换的刀具，且安装了磨损监测系统。2、主驱动：带有特殊压力装置的密封系统符合高工作压力，在盾构机轴心部分中部达到7.5bar的要求。3、主轴承设计寿命达：17,600小时。4、先进的PLC系统实现了故障自动报警，确保盾构机处于良好工作状态。5、盾体⑴设计有大型碎石机，可以破碎直径达到1.2m的石块。⑵先进的冲洗冲刷系统减少了开挖舱内碴土粘结或大量碴土沉积的情况。⑶盾体设计有锥度（由三个直径组成），即使在施工过程中遇到长时间停机的情况，恢复推进时仍能确保盾构机轻松前进。6、盾构机的操作采用气泡调节技术，能够保证支撑压力的精确率为+/-0.05bar。在不稳定的、混合地层中能够安全地进行隧道开挖操作，外界压力的变化不会对开挖面的稳定造成影响，沉降控制在+20mm～-40mm之间。7、盾尾专门设计了用于高工作压力的的密封系统，包括3道钢丝刷、1道钢板束和1个应急密封。8、盾构机的主要部件都设计用于长距离隧道掘进工程（超过15公里）。二、南京长江隧道工程施工情况综述南京长江隧道工程自2005年3月29日开工以来，经过四年来的努力，相继完成了以下工作：1、克服了国际融资和国际招标程序复杂、不可控因素多的困难，按期完成盾构机及配套设备的选型和采购工作；2、用5个月的时间完成了按正常工期需要一年才能完成的江北工作井全部土建任务；3、仅用58天时间就完成了正常需要近五个月时间的盾构机组装，第一台盾构机于08年1月15日试掘进，2月27日正式掘进，目前已掘进2300米；第二台盾构机于08年5月16日破门进洞，2009年5月20日，左线隧道实现贯通；4、30搞43环管闸片生侧产已糊经于08年11月13日全乘部完齐成，烂其工易艺控余制水园平和合质量补达到寸世界须先进齐水平到，箱改涵已姐于08年7月30日提前卧两个月队完成了30锣82块的夹全部朵生产觉任务谨；5、梅子灶洲接收缓井自07年9月份开纠始分段继开挖，08年6月25日提悉前5天完成视全部土雨建施工翅，保证沃了盾构牛机的到伶达接收视。三、芦开展赚的技让术攻断关和社施工泽综合呜技术尸研究1、研究晓背景和生意义2、南辉京长监江隧俘道创吴新之穴处3、开展翼的主要夹研究项诊目和阶饭段成果三、睛技术枕攻关菌、关忆键技谋术研困究的镇开展贼情况1、研究涛背景和夫意义目前国改际上修便建的大给型跨江第、跨海夜隧道还墨很少，阅国内则岗更是刚礼刚起步之，在这洞方面还固没有经旗验,传统梦的设兽计与连施工劣方法伪难以既满足冠超长千度、援大深尾度、记大断拌面的透隧道清及地寨下工状程的蚁要求雹。面腾对我浪国将港建的抗一批汗越江衫跨海雕等特极长隧躲道工瓜程，旗一方判面我扯们要抵紧跟逼国际古研究头的前险沿，侨另一笼方面浆则要置依托立南京流长江栽隧道杏工程碌，开润展超遇大直俱径泥龙水盾蛛构核喜心技饮术研停究。2、南京江长江隧均道创新进之处以南羊京长完江越柜江隧励道工律程为煤依托腰，对超大意直径滤盾构父隧道潮的衬宋砌结退构型跌式及胞力学榴行为千、超踪蝶浅覆别土始喷发和锁接收座施工武技术饥、施处工风救险分哑析与吧应对补措施稀以及肃高水麦压、下长距术离、保浅覆抱土条稿件下基河床熊处理尝及掘稍进施赶工技陈术等建造怪关键技套术进行消深入研泻究，解监决复杂屈地质条参件下超杜大直径起盾构隧翻道建造窝技术难正题，形糊成具有攻自主知饼识产权垒的、整弹体上达抚到国际炊先进水弄平、部习分技术甲达到国策际领先裁的越江缺隧道核两心技术粒体系。2、南宫京长咳江隧某道创嗓新之其处创新李点：⑴潮发展瞎超大盖直径框盾构热施工齐核心援技术定；⑵总观结出复苏杂地层孝条件下喂盾构刀短具切削坡机理和沫刀盘优絮化设计仙原理，脾掌握合蛾理的最聪小覆土念厚度及乏相应的置安全掘踩进模式具和掘进冤参数的浙关键核匹心技术薄，建立杰泥水劈肝裂理论污，整理糊出劈裂圾发生以迈及泥水店喷发的粮判别标盆准；⑶发疑展跨江炊跨海盾着构风险山的评估夺和防范杠理论，税建立风孤险分析司与评估乡丰的核心锅技术体民系。3、开展编的主要么研究项厅目和阶恐段成果南京长铸江隧道赴工程综贿合施工乐技术研笨究涉及役两方面帽内容：一是结机械督设备拼方面镜。南悉京长夸江隧交道采韵用直纳径14.凯93m泥水平麦衡盾构桨进行施洋工作业长，对于乏这种超把大型机肚械设备忧的引进且、消化哄、吸收铅、改进舅，设备锈的运输跌、起吊乳、组装日、调试凳测试，溜以及设领备的接工收和施绵工中的浇保养维始护等等籍，给我喊们提出匹了一系酱列的研史究课题芝。3、开展皱的主要贿研究项死目和阶妖段成果二是蜓土建咏方面番。土膛建方别面是裂课题绣研究诉的关常键和川重点当，土榜建方摸面的搏课题似又分光以下泄几个笑方面逮进行调专题局研究没：㈠秘推进少专题蚀。推进直专题蛇研究灾包括皱：盾求构始漏发和坏接收牢、泥啊水、果掘进凡参数颤、同每步注惭浆等屿。㈡尤小覆炉土、剪长距静离专猪题小覆谁土、饱长距际离专欧题研领究包预括：培江中会冲槽杨段掘老进参投数的酸研究销、长炕距离惭掘进晶刀具修的保隐护等鸟。这资是南俱京长丢江隧怠道科坏研工隶作的喘核心尤内容氏。㈢和丸盾构隧巨道配套翻的其他债工程专估题。和盾兵构隧你道配懒套的迅其他和工程犹专题烫研究桨包括灰：基仔坑、桥管片河、同虑步施贼工等鸣。㈣信态息化施鸭工专题毒。信息化漫施工专菜题研究播包括：躬三维仿乐真、远立程监控英和信息抓快速反扁馈系统永。㈤安弟全风险射专题。安全腹风险迅专题疾研究税包括围：风极险分且析和折应对座措施渐、安诱全穿寺越长贺江大售堤施练工等没。南京讲长江烤隧道跪工程羞的科码研课杯题将础主要殊围绕妨以上蓬两个院方面奶，依海托南捆京长狼江隧晚道，筝整合链利用守国内如相关扰科研臂单位暖和高装校研馆究机紧构，管分门夜别类罗展开余各个辛专题送研究醉。3、开猎展的睛主要盛研究工项目劝和阶循段成凤果针对两陪个方面伴、六个珠专题我规们开展乞了一系追列课题渠研究，机下面我遗针对四哥个主要矮课题情义况向大派家介绍便如下：超大断逃面盾构爪隧道衬设砌结构长选型及启力学特升征研究超大直乎径盾构摇高水压覆长距离登浅覆土歉条件下岁掘进施砌工技术券研究超大直忧径盾构禾隧道施维工三维卷数值可裁视化仿异真模拟洞技术研已究超大摧直径枪盾构些、超乓浅覆访土始斯发施钞工技极术研塔究3、开展枝的主要夏研究项蓄目和阶勤段成果3.1超大盖断面竟盾构栋隧道处衬砌处结构争选型郑及力有学特寄征研山究南京长浙江隧道缓穿越软扫硬程度炊差异极兄大的混绪合地层漫，隧道励顶部与栽长江最坝高水位宝差约60m，隧道岂施工全懒过程以梨及运营绑阶段必巡寿将承受纳较大的展外部荷塌载(高水寺压、泽土压誓以及帽其他树各种欧形式柴的可拖预见敬和不绕可预脱见的丸荷载)，同安时由伯于水寨文及拐地质须原因存，作穷用在飞盾构厚隧道抱衬砌旦结构柳上的懒水土梁压变胶化也陆较大狗；除盘施工摆条件耍困难香外，旦隧道臭主体龄结构轨体系锡复杂诉、未迷知因塞素众归多，铃在国历内尚袖无同则类水辰下隧涨道的玻结构章设计幅、施不工先相例，脆为了耻确保殃隧道篇在施违工期较间的局安全挎性，加在环纸境保芦护、谣建成置后的都可靠出性等脊诸多本方面闭取得射成效渡，并款获得召良好肤的技犁术经匀济效暂益和道巨大贸的综嘴合社感会效浴益，酿开展童其超川大断想面衬皇砌结乒构选叠型及貌力学沟特征爆试验生研究紫，获塔取宝舍贵的并第一棕手原热始资共料，马具有知十分怒重要充的现安实意萌义。管片醉结构届力学节行为先研究垄已经顶列入幼国家“863”计划研肾究、示够范项目窄。基于凉上述货认识鲁，我舞们在吴进行稠管片巾高性荐能混纠凝土饲配比毒和施翅工工杆艺研睬究的至同时阶，和浇项目筝公司狭、铁粮四院哈、西叠南交吼通大氧学一蒜起，腿利勇用半膊年的徐时间华，在敲现场纤进行管片衬绘砌结构趋体原型芳加载试妇验，研堡究管片眉环结构观在通缝岭与错缝锄拼装方赴式下、课以及在志各种拼伍装组合为方式下显的力学溪行为特弊征，以千此检测沾结构内逼力与变弟形，以药及评估扯配筋设丽计，寻邻求相对帜最优的肝拼装方枯式，最础后通过壁破坏试竭验观察护通缝与午错缝拼窃装方式抹下的破乳坏特征切。试验内军容（1）组合乒管片环雁加载试皂验（模水拟错缝旁拼装方求式）；（2）组合责管片环时破坏试唯验；（3）单环栗管片环翁加载试轧验（模喉拟通缝遣拼装方罗式）；（4）单遭环管骑片环特破坏追试验巨。试验装时置及加肢载试验究装置尚采用“多功能死盾构隧凑道结构兔体原型顿加载系颈统”装置羊，环杏箍梁汉用于宴对管可片环届施加集环箍梳力而陡产生榴轴力山，以果此模引拟水除压，博而对划拉梁捐用于弃对管棒片结幻玉构施颂加径具向压维力而歼产生序弯矩灶，在战不同意位置欧对结旱构进鹊行加哲载，怠最后骗在相紧对最誉优的翁拼装脱方式叛下以500央0kN轴力和珍约310业0kN的弯矩惊对结构切加载破捉坏。每个首千斤判顶和疫钢铰的线提汗供15提00俭kN的集那中力群，环引箍上门每环乎需4条环箍趟钢铰线早，提供融最大的溜轴力为600比0kN；在董对拉捉梁上雷最大绪能提周供60匀00膏kN的对拉狠力，在疯进行组完合管片销环试验杜时，最如大能提掠供300拨0kN缺/环的反对拉喇力，浓最大性能产爱生约60拿00汁kN•m/环的弯芬矩。在茎弹性阶盯段内试猎验，只液需2组千挽斤顶流对拉渠即可抚，提吼供300茎0kN的对拉傲力，最息大能产邻生约300杜0kN•m/环的弯网矩。组合管筑片环（义错缝）姐加载示鞋意图单环管仔片环（左通缝）季加载示青意图管片试验散共需环要3环管戴片，1环用于犯单环管碌片环加峰载及破茶坏试验斩，2环用于碎组合管教片环加亮载及破肚坏试验坡，其中锹有1环管片悟需平分需成半幅介宽环，谎对称放永地在1整环管热片两侧农。测试项捎目筝量测项颜目主要县有管片乓内力、片管片变谦形、钢装筋受力防、接缝隙张开、绍接缝压渡应力、梢螺栓应增力以及胞混凝土枝裂缝的丸产生和降发展等鸦。测缝城计、绘混凝巴土应泼变计委、钢演筋计埋设上好监表测元霸件的泽钢筋谦笼浇筑唯完成你、养垃护的瓶试验润用管测片管片切往割及切熔割后的数管片试验支座下半环拼装拼装完掩成的试谈验管片穿钢佛绞线架换对要拉宾梁组合脑管片症环加攀载试蹄验单环管撇片加载潮试验管片裂大缝接缝辛张开管片淘加载傅破坏螺栓集抗拔钻试验银管片珍破坏通过均上述恩在现之场进事行的管片衬鼻砌结构廊体原型绢加载试脉验，我追们验证柴了管片斤结构及斑设计的鸭合理性闻，同时械试验结得果对我及们优化峡管片施称工工艺求，管片慈选型、姥拼装顺边序、螺膝栓紧固俊等方案舒的优化蜜和改进志提供了改重要依资据，具属有重要荣的现实招指导意淹义。3、开默展的既主要纪研究献项目滨和阶掉段成映果3.骑2超大麦直径秒盾构舟高水饺压、屯长距稿离、滔浅覆膜土条险件下姜掘进股施工羊技术椒研究研究的吗背景耍南京采长江隧疑道盾构吧施工中郊存在的逃重大风盈险点及姥难点锐（1）江雄中水程压高连南京渐长江甘隧道页盾构息机工作压灭力约6.5晒bar肝,在同等霞直径及的更大直葱径泥水思盾构项扛目中是厦世界最坝大的。东京稻湾海壤底隧摊道最上大水吃压为6b笋ar桥,荷兰绿制心隧道踩最大水拒压为5.无5b过ar；长江格上的另凡外两条亚盾构隧属道——上海沪较崇苏和育武汉过致江隧道石，最大驶水压为5～5.慎5b裂ar。（2）江改中段翼覆土猪厚度招小、欣水压裙大，首地层苍突变江中彩段最飞小覆顾土厚挥度小失于1倍盾窝构直残径，易尤其搂是江胞南冲桨槽段浓覆土地厚度免仅有11m（0.7谋D），其句前方以伍大坡度愤覆土厚优度增加淡，地形衔起伏极篇大，而辱且地层寇为粉细伴砂以及波砾砂、刘卵石层欣，切削异面稳定闭和泥水漆压力很鸡难控制肤，稍有倚不慎，森就有可辉能发生样泥水劈讨裂、江蜻水倒灌棵事故。（3）一滋次掘睬进距忍离长件，高米水压无下换宪刀困周难15m级的鹿超大弃直径益盾构纠一次习掘进而距离幼长近3公里。称盾构穿糕越的地微层基本掩为砂层早，在石疑英含量获高的砂触层中盾悠构机刀子具磨损木是软土绸地层中妇刀具磨洗损的10倍以篮上，博刀具转磨损捷严重戏。一糖旦刀遍具过框于磨群损，舌难以讽掘进茅，被蚂迫停雷机，瞒将给俗施工翁带来赢极大揉的困般难。合不仅丈工期她、工支程质臣量难适以保访证，渣在高巡寿水压杏的江屯底，射将有艳塌方满危险垦。高水压戚、小覆添土盾构连掘进问紧题，主因要是泥腿水劈裂迹地层、呢冒浆问趣题。国脑内外这换方面研吼究成果姻很少，筝没有施甜工经验挂可供借治鉴。大直播径高渠水压键盾构古开挖括面稳缘瑞定问召题，辈一直描是困找扰着会国际雷盾构手界的哲难题圆，特贷别在崇高水税压下赶、透烧水性活大、眠稳定侨性差陆的地意层中箱掘进梁，还催没有士很好幸的方惹法。刀具磨妻损问题冲研究的映资料就匀更少，摧近年在串地铁盾肢构施工施中，北让京、广同州、成昂都、沈骡阳等地禾相继出锅现刀具短磨损等策问题，厅还没有昼好的评龄价标准疮和措施症，特别寻是在高休水压下镰换刀，侨这方面羡研究还爆没有展娇开。国内飞外研钉究现亭状及名研究喜基础鉴于上颤述情况习，结合裁南京长申江隧道焰的实际补条件，隙我们以竹南京长亏江隧道殃工程为链依托，限研究水络底盾构别隧道“高水堆压小蛾覆土裳施工所、长壶距离宽掘进”两个子画课题的爪相关理告论和针誉对性技皮术措施串，课题宵研究拟鉴采用现掌场试验启与监测罗、室内北模型实丑验、理毙论分析硬等技术汪手段，罚现场实知验与监充测为主性体，室仓内实验目及理论岔分析为壶补充，贫相互配强合，以未趋完善需，达到“研究成渗果服务途于工程认，减小静工程施延工风险稍、节省焦工程投性资、确帐保工程肢安全、嚷提高工不程经济笋性”的总体窗目的。研究目煮标子课题1：南招京长垮江隧访道高完水压铜、小泡覆土卫盾构国施工昏技术舍研究（1）构柄建泥起水劈祖裂压叙力（装包括竹启裂估压力念，伸对展压厘力）蝇、劈死裂发帜生位墓置、漏劈裂孔发生继和伸点展方巩向及雷伸展盲速度慨的力蓬学模细型；（2）提出初盾构掘塔进过程春中地层鸡劈裂发哑生与掘贫进参数擦的关系细，整理狸出劈裂糕发生以盏及泥水嗓喷发的敏判别标奶准，提改出规避骨泥水喷便发现象吩发生的简措施；（3）提疲出覆剥土厚允度、励水压载等与熊盾构岸机参妻数及毛掘进永参数懂的关爹系；（4）提共出合穴理的防最小炭覆土购厚度翅及相痰应的话安全亭掘进壳模式充和掘某进参瞧数。子课题2：大型般泥水盾蛋构长距团离掘进股研究（1）总结坐分析刀泥具磨损裳数据，舌针对南岭京长江她隧道具书体工程歼，建立虑磨损对编盾构掘样进性能蹲影响评喝价体系学，提出来合理掘樱进参数童和施工臣措施，头增大掘产进距离微；（2）综合及各研究盆手段，库提出盾桶构刀具掠切削机狮理和刀蹲盘优化格设计原隔理、针条对不同近地层进欧行刀盘旨、刀具词优化设胖计分析丽。研究成崖果汇报右线初成始掘进蒜段现场佳原位试想验选取留右线半初始局掘进蓝长度13僻5m左右川进行伐现场艳原位疾试验右线唯初始絮掘进危段现责场原喜位试毙验选取右径线初始辛掘进长大度135祖m左右绞进行典现场万原位债试验疑，是灶基于厦以下逗考虑昆：⑴才该段狂盾构抵施工煤埋深酒浅，粥覆土产厚度5.5妈m～11.苍65m。⑵诸距离欲始发雀井75m左右有旷一水塘遣。与江洲中浅覆御土段工塞况有相虫似之处墙。⑶该段施票工便于青进行各里种检测梦原件的夜埋设和猴数据测坦量。⑷可以尝进行主理论保分析守和现绒场的砌实际气对比互。右线舰初始舰掘进椅段地申层自成上而抚下分心别为:②-3粘土④淤乖泥质狗粉质竿粘土⑥淤受泥质婶粉质浊粘土介夹粉驻土⑦-2粉土⑧粉覆细砂⑨粉细弱砂其中帝盾构预穿越爪地层难主要梯为④荷淤泥平质粉拦质粘鼓土地制层。祥该土害层含种水量尿大，挪孔隙披比大械，渗挂透系于数小谢，强完度指鸟标小生，属晶于典鹅型的令软弱趟粘土转。试验目翻的1)泥水涂盾构洪掘进程对周叮围地况层的拍影响贡；2)小覆土歼泥水盾昌构掘进闸合理的标施工参恶数；3）与压葡力相关犬的包括隶泥水压内力和注修浆压力货的控制柏指标；监测贤内容1)地表变插形监测捐：监测团隧道横胡向和纵衣向地表房诚沉降，脚绘制横天向沉降政槽和纵腊向沉降黑曲线，傻研究地各表沉降窗随盾构它推进的描变化规摊律；2)地层分踪蝶层沉降咬和水平挤位移监盐测：利约用测斜俭仪监测侮不同深青度处地练层水平袍位移，泽利用分梢层沉降绞仪监测罪不同深趣度处地浅层竖向粮位移，玻根据水乖平和竖锤向位移号，判断招盾构施燃工对土跑体的挤锐压情况舅。3)原位水章土压力住及孔隙覆水压力味监测：策以双膜恨土压力狂盒监测妻土体原白位压力饿；利用赞孔隙水撞压力计丢记录地氧层孔隙初水压的云变化，听为泥水饱盾构掘荷进尤其稿是小覆改土工况规下掘进痛时泥水私压力和仔注浆压凳力的设毙定提供隙依据；4)选取滩第二驼监测质断面沃，在讽临近稻该断绸面前臂盾构晃以较恢大泥茫水压挑力掘猴进，拣取得罩监测烫数据粮，与扇正常饥泥水仇压力慈掘进贪时所险取得团的各肯项数顷据进涉行对各比分骄析，丸为江醒中小骆覆土万段地巴层处毒理方盲案及拥施工岂参数狡提供仿理论烫依据挡；5)优化伤盾构逆施工双参数蛮：包矩括泥弓水舱汪压力干、推婚力、腿推进偏速度氧、出角土量火、壁律后压叹力和乐注浆不量、蔽盾构牲姿态拦等。第一装个断肉面为亲常规护掘进海监测刮断面闻。第二湾个断允面为戒改变顶泥水岩特性饲、泥顶水压皇力、悄推力浅、壁歌后注私浆压舟力以蝇及掘哗进速门度的尊监测希断面雹。监测断旱面布置试验通分两趴个区派段，膨分别鞠为在眼距始智发井70m处（覆于土厚度8m）和120搅m处（友覆土测厚度11m）。1）地法表沉缓降点蔬布置2)地层分滥层沉降录和水平顶位移监肯测点布阿置第一监饲测断面厘分层沉骂降和测凉斜仪布暮点（距始酸发井70朴m，埋深庆约8配m）第二走监测乔断面铁分层显沉降爷和测夕斜仪变布点（距爱始发晒井12益0扁m，埋深吼约11啄m）3)土压备力和铲孔隙怨水压戒力监母测点扫布置第一蒸监测吩断面司土压溉力计蔑和孔乡丰隙水辱压计催布点（距且始发驰井75剃m，埋杆深约8葵m）第二监瓶测断面奴土压力远计和孔斩隙水压赞计布点宿图（距形始发球井125旺m，埋深齐约11冲m）地层分耐层沉降现和水平慎位移监孔测点土压力腥和孔隙昆水压力燥监测点监测实奥施第一监拦测断面换：按正送常设定圈掘进盾构抖切口论到达弹离测妙点前30m时开唉始监毛测地但表变筋形、江测斜亩、分贴层沉泥降、地土压违力及私水压挥力值伴。其仰中地有表变座形、头测斜贫及分越层沉泊降每赏环测1次，测菜量时间漠安排在滔推进结黎束后进钱行。土压力票及水压彼力值采泛集频率速为每环相测3次。第二率监测储断面遵：加法大泥驴水压垫力、睛改变出泥水久特性永、以我更大箩推进东速度绞掘进朝（根添据第魂一断移面试驱验结感果）监测躲频率厅基本批与第敲一断浅面相暂同，测加大乎泥水仿压力满、改砌变泥煎水浓虫度、员壁后链注浆圈压力规较大妹、掘弹进速毒度快宅条件丢下进滥行监乘测。鸽分层厉沉降那、土仓压力榆及孔钥隙水消压力汗是监戏测重吸点。125嫂m断面地罚表沉降芹发展过应程120帜m断面3#孔纵向暂水平位饼移3#孔土凤压计趁土压绒变化2#孔孔吸隙水娱压变决化趋剃势1、通过话右线初案始掘进泻段现场伸原位试围验取得皆的监测国数据，询我们通舒过进行视对比分秤析，对晓监测方更案进行解了优化裁调整（污观测点扁加密、鼻泥水采饺用分步距加压、博掘进速俩度调整杯、加压后产生劈痰裂等）潜，继续沫在左线严进行试幸验监测转。2、通酷过进像行左修右线苗原位彼试验唤，将锅成果丝式应用筋到室检内盾他构掘透进泥貌水劈锄裂试弱验装臂置上忧，通肿过理铁论分俊析、样原位宵试验惑、室差内模希型试盼验等逃一系末列手努段，每完善灭江中堆浅覆慕土段待的施丘工方逝案，陕确保籍该段概施工绪安全背顺利骡进行纹。3、根据弦理论计嘱算分析估、现场招原位试承验数据逝统计分烧析、掘丝式进泥水积劈裂试脊验装置缝模拟，崇形成了渣非抛填愿方式穿惩越江中栽冲槽段讨浅覆土俩的施工企方案并做通过专基家评审驶，我们戏严格按愈照评审舱的方案圣实施，于20辣09年4月7日-4月12日安奸全顺赤利穿虫越江剂中冲渡槽超剩浅覆睛土段宽，比隙原计钱划提但前了7天时间植，成功躺克服了捧覆土薄怨、水压芽大、透胞水强，斯极容易插发生击彩穿冒顶脉、江底牌沉降、淡坍塌的好巨大风纸险，破耳解了在休强透水丧地质、托不进行泄河床处粉理等条丸件下穿虾越江中迟冲槽浅联覆土的敞施工技糟术难题中，填补准了国内低同类施画工的空绣白，积结累了宝旋贵经验。泥水中盾构壁长距骆离掘碑进研虫究刀盘的欧基本结袍构南京长猪江隧道鸭盾构刀观盘形式牲为辐条壶面板式部，直径助为14.剩93m绘,重量达400绳t，由6个主辐针臂（1#-奇6#）和6个辅怪助辐倘臂（1#陈-6允#）组优成，吃主辐醒臂上哪安装障先行种刀、均刮刀柜和小毒铲刀乞，辅因助辐污臂上名安装刊大铲唯刀，刑刀盘脆的开潜口率滑约为30％。1#主辐似臂6#主辐困臂5#主辐臂4#主辐臂3#主辐疲臂2#主辐晌臂2、刀具江的基本星结构南京雷长江遥隧道扣盾构然机配搞备刀绩具总见数量佛为22绒5把（拍从开末挖轨妨迹上成说是30绸9把），现刀具由威先行刀渗、刮刀葛、铲刀淹和仿形伯刀四种庸组成。先行刀16把，高出刀盘250mm刮刀189把（常压可更换刀71把，固定刀118把），刮刀高出刀盘200mm。小铲刀3对，安装在1#－3#主辐臂上，铲刀高出刀盘200mm。

大铲刀6对（覆盖31#～38#刮刀的开挖轨迹），安装在1#－6#辅助辐臂上，铲刀高出刀盘200mm。南京积长江巩隧道程盾构席在掘咳进中胞，尤趣其是疑在砂墓砾石现地层前中掘饲进遇首到的王主要诊问题蚕是：⑴刀蒜具磨叼损过佳快。⑵刀佳具磨剑损过牧度。38积#刀磨裤损后38#刀磨损凉前38#左侧考虑植到刀续具存著在的色上述辨问题慢，我帝们对裹刀具迹形式井、加利工工吗艺等迁各方漂面进偏行分译析和迟研究条，并蛮根据酿研究注结果止对刀再具进鸣行了备三种雪改进然方案妇设计惯，以址适应平砾砂识层掘伪进。劣在现顿场取742～79董2环（50环）苹作为外改进京刀具架应用包试验掉段，秃不同糕改进石方案亚刀具灶分别筒安装蚁在同箱一轨恶迹，巴以检腾验各兆自优芒缺点聚。通过50环试验堂段统计溉，对三齐种改进午方案进挣行了对灵比分析逐：方案I新改饭进刀赞具总纽奉体性准能比盈原装拨刀具阻有很塌大提创高，密但崩道齿现呈象依我然严老重，夫四把钉刀中屈有3把出化现崩涨齿现礼象，轮由于译合金违头部框倒角携较尖筹锐，混导致久正常扰磨损到量也轮偏大明（7射mm左右；方案II改进刀躬具主要恰表现在充两排合升金之间贪刀体磨俩损较严币重，合孤金耐磨痒性能较纹好，合盘金崩裂部和整体蛙脱落趋论势严重闸，36唯#刀（侦左）册两排拦合金隆全部捧崩裂含；方案III刀具寄表现芽最好受，所蚂有刀税具均茎未出神现任殃何崩穗齿现凯象，翁自然粒磨损伞也很柿小，故几乎蝴全在3究mm以内杜。由于漂方案II闲I性能还表现壤总体亡良好彻，故秆以改为进方失案III刀具性子能为计处算依据涉，理论拜计算掘房诚进距离位分别为38征#刀具40婶0穿m，24#～37刊#刀具在700～10抱00护m之间，厘其余在100振0m以上额，考厌虑合骡金崩搏裂或觉其他含原因膛对刀浩具寿路命的型不预边期影领响，仔安全似系数祥取2，38松#刀具孤掘进细距离豆为200雾m，其余脱刀具掘蓄进距离流在30与0招m以上婚。通过斩在施链工过坐程对爽刀具券磨损凡的分裁析以射及进浙一步沙的改畜进与品工程翠应用术，大搁大加治深了弟我们扬对砾帆砂地禁层刀诸具切邪削机客理、歇刀具吵选型糟、刀泪具设痰计的略理解烂与认命识，忠换刀阳距离驶由改艘进前防的50环（100爹m）普收遍提低高到应改进根后的30裁0环（600只m）以上尽，工程粥效益显则著，对研以后类访似工程遍提供了婆一个很膜好的借炮鉴案例烘，意义伟深远重盾大。左线到烟达接收双井后，裹部分刀臭具照片肺，可以前看出改精进后的循刀具全雪部表现通为正常盛磨损，坑未见合牵金崩裂巡寿脱落。现场窜应用夜情况攀：在升现场窃实际板施工持时，键方案III刀具险更换戒距离迅普遍厨在30驴0环以上未，几乎横未出现闷合金崩母裂脱落史等现象县，与掘冈进距离厘估算结挎果基本垦一致。刘方案II黄I改进睡刀具晌在后蜘续施旧工最眼长掘钢进距夸离达蕉到了363环（27迟#刀具讯）。3、开展椅的主要爽研究项穴目和阶妻段成果开展归盾构铺隧道胸施工盗三维闲数值斯可视丽化仿刘真模枕拟技弱术研强究，问通过孙进行退隧道苗始发请和接聋收、蒙穿越冈长江帅大堤靠、最井浅覆眨土层贿施工生、复决合土计层施风工、盲两条遍隧道孤临近里超越筛施工舒的三阁维可属视化山仿真添模拟鬼，达蜻到如雷下目兆的：1）通移过三姻维可吴视化但仿真趁，分庙析隧掩道施烦工中惧发生男地表双冒浆尚或塌快陷、脾地表捡沉降危过大姥、进树出洞也土体偷大量兵流失膏等施做工事循故的梅可能绕性。融分析陵发生献隧道稻施工障事故送的机沫理、个原因敞和关触键影辰响因完素，秋提出搁防范征施工翅事故耕的措疾施，炭评价拉和验庄证防探范措泡施的裳有效谦性和淋合理袜性。2）针对难南京长扯江隧道煮的结构叉特点、舱环境条动件和施洲工方案描，通过腹三维可餐视化仿榆真，对柴多种施葱工方案兔进行比爆较分析钟，评价翁施工方恰案的优飘缺点，洗并对优胀选出来型的施工沸方案进陷行施工鸭参数优迟化，实痕现施工洲参数的要最优匹址配。3.3超大直睁径盾构棉隧道施垃工三维仅数值可刺视化仿老真模拟匙技术研建究基于三短维重构涂几何模俘型建立茎的三维添有限元京模型-整体图模型团整体州长600校m，宽度20疼3m，起掘始高惕度104唇m，单元愁总数约100万。挂单步误掘进反步长白为2m。盾构蛇机出拨洞施削工有燥限元微模型分析延内容竿：拟锤定施凤工方捆案下暗的盾幸构机完位移遮差、陈开挖拘面位抗移、姨地表蕉位移盾构穿机位歇移差界：盾炊构机每尾部坝垂直经位移部减去悬头部肠的垂策直位担移，黑正值来表示挤盾构典机磕写头，移负值搜表示售盾构渗机抬寨头。开挖面搅的位移伸：即掌晌子面位怖移，负废值为土讽体涌出染方向，失正值为屠盾构机抬前进方女向。盾构虾机的快竖向另位移开挖面漫的位移地表宿沉降升云图同一监