超長超大距離盾構(gòu)隧道-長江隧道.ppt

超長距離超大直徑盾構(gòu)隧道若干關(guān)鍵施工技術(shù)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 泥水盾構(gòu)開挖面穩(wěn)定施工 超長距離隧道快速施工 隧道抗浮穩(wěn)定性分析 聯(lián)絡(luò)通道施工風險控制 工程概況 主要匯報內(nèi)容 結(jié)語 盾構(gòu)進出洞施工 盾構(gòu)施工風險預防 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 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 總投資126億人民幣 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(wěn)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 隧道地質(zhì)剖面 工程場區(qū)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 層又可細分為若干亞層 一 工程概況 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(jù)上海區(qū)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(shè)規(guī)模為雙向雙管6車道公路隧道 圓隧道外徑15m 內(nèi)徑13 7m 襯砌環(huán)寬2m 採用 15 43m泥水平衡盾構(gòu)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 工程概況 設(shè)計規(guī)模 一 工程概況 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(gòu)機直徑 14 14m一次性推進距離 2 3km8臺盾構(gòu)雙向推進 江中對接 竣工日期 2002年盾構(gòu)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 工程概況 竣工日期 2004年3月盾構(gòu)機直徑 14 87m一次性推進距離 2 0km全長7Km 每2Km設(shè)一接收井 開工日期 2004年盾構(gòu)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(gòu)相似模型試驗 模擬在高水壓淺覆土條件下泥水盾構(gòu)的推進試驗 進行超大斷面泥水盾構(gòu)開挖面穩(wěn)定 施工參數(shù)匹配的研究 二 泥水盾構(gòu)開挖面穩(wěn)定施工 模擬盾構(gòu)試驗平臺模型試驗 採用超級計算機進行全三維的準動態(tài)和動態(tài)相結(jié)合的數(shù)值仿真 進行超大直徑長距離掘進施工的開挖面穩(wěn)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(wěn)定預測仿真分析 網(wǎng)格變形 總位移 總應力 塑性區(qū) 二 泥水盾構(gòu)開挖面穩(wěn)定施工 利用曙光4000A超級計算機最新數(shù)值計算技術(shù)和平行計算法全三維視覺化數(shù)值仿真模擬盾構(gòu)推進 二 泥水盾構(gòu)開挖面穩(wěn)定施工 模擬盾構(gòu)推進數(shù)值仿真 總結(jié)出了一套不同施工條件下以及對周邊環(huán)境保護的盾構(gòu)掘進施工參數(shù)匹配優(yōu)化方法 二 泥水盾構(gòu)開挖面穩(wěn)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(wěn)定性分析 超大直徑管片1 1模擬試驗研究 三 隧道抗浮穩(wěn)定性分析 多點注漿壓力的技術(shù)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 三 隧道抗浮穩(wěn)定性分析 三 隧道抗浮穩(wěn)定性分析 漿液基本性能 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(yōu)於傳統(tǒng)的漿液 隧道後期穩(wěn)定性控制良好 三 隧道抗浮穩(wěn)定性分析 三 隧道抗浮穩(wěn)定性分析 同步施工增加抗浮穩(wěn)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(wěn)定性分析 四 盾構(gòu)施工風險預防 可替換式刀頭及常壓工作艙 四 盾構(gòu)施工風險預防 可替換式盾尾刷 第一道鋼絲刷 應急氣囊 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(wěn)定 開發(fā)了大體積加固新技術(shù) 確保超大直徑泥水盾構(gòu)出洞階段泥水壓力建立 五 盾構(gòu)進出洞施工 洞圈止水 進出洞加固 凍結(jié)法加固 洞圈止水 選擇了凍結(jié)法和水泥土攪拌加固兩種方式在上海中環(huán)線隧道 盾構(gòu)直徑14 87m 和上海長江隧道 盾構(gòu)直徑15 43m 得到了應用 五 盾構(gòu)進出洞施工 進出洞加固 盾構(gòu)水中進洞 五 盾構(gòu)進出洞施工 即時同步施工預制構(gòu)件 六 超長距離隧道快速施工 即時同步施工工藝 L 滿足快速施工要求 六 超長距離隧道快速施工 盾構(gòu)機 聯(lián)系鋼樑 管線轉(zhuǎn)接車架 快速施工理念融入盾構(gòu)機設(shè)計 盾構(gòu)機及各系統(tǒng)必須滿足快速施工要求 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(jié)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(shù) 六 超長距離隧道快速施工 七 聯(lián)絡(luò)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(lián)絡(luò)通道 施工難度大 風險極高 經(jīng)充分論證比選後決定採用冰凍法施工 為確保聯(lián)絡(luò)通道的施工安全 施工中採取以下技術(shù)措施 採用在隧道兩側(cè)打孔 喇叭口部分採用雙排孔凍結(jié)措施 以確保凍土帷幕的厚度 強度以及與管片的良好膠結(jié) 凍結(jié)孔開孔前 先打若干小孔探測地層穩(wěn)定情況 每個鑽孔都設(shè)有密封裝置 以防鑽進時大量出砂 出水 在凍結(jié)過程和開挖過程中加強監(jiān)測 佈置測溫孔和壓力釋放與觀測孔 全面監(jiān)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(diào)整開挖構(gòu)築工藝 設(shè)置安全門 防止突發(fā)事件的發(fā)生 聯(lián)絡(luò)通道支護結(jié)構(gòu) 聯(lián)絡(luò)通道防護門 七 聯(lián)絡(luò)通道施工風險控制 七 聯(lián)絡(luò)通道施工風險控制 雙排孔凍結(jié) 七 聯(lián)絡(luò)通道施工風險控制 七 聯(lián)絡(luò)通道施工風險控制 七 聯(lián)絡(luò)通道施工風險控制 八 結(jié)語 上行線盾構(gòu)2006年9月23日出洞2008年5月26日進洞下行線盾構(gòu)2007年1月5日出洞2008年8月28日進洞工程品質(zhì)優(yōu)良 施工記錄 26m 天556m 月 八 結(jié)語 在經(jīng)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