超长超大距离盾构隧道-长江隧道

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1、超長距離超大直徑盾構隧道若干關鍵施工技術研究及應用上海隧道工程股份有限公司總工程師楊國祥——2008年12月——2021/8/17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

2、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

3、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

4、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

5、、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

6、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

7、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、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15.4

8、3m）得到了應用五、盾構