淺覆土大直徑泥水平衡盾構法隧道環(huán)境友好型施工技術

淺覆土大直徑徑泥水平衡盾盾構法隧道環(huán)境友好型施施工技術上海市基礎工工程有限公司司同濟大學上海建工（集集團）總公司司技術中心上海市機械施施工有限公司司上海市第一建建筑有限公司司二〇〇九年十十二月目錄研究背景依托工程研究內容成果及創(chuàng)新點點淺覆土、近間間距長距離平平行隧道施工工影響與控制制快速、微擾動動隧道中間風風井建造技術術全封閉型泥水水處理工廠的的應用研究背景上海、北京、、廣州、深圳圳、南京、蘇蘇州、杭州、、武漢等城市市的地鐵（公公路）隧道的的快速發(fā)展，，將城市隧道道工程建設推推入高峰。隧隧道的快速發(fā)發(fā)展和建設一一方面有效的的改善了環(huán)境境，另一方面面，也給城市市環(huán)境的保護護帶來壓力。。國際性盛會與與城市建設之之間的矛盾越越來越突出，，上海應研究究隧道建設如如何圍繞世博博會做得更好好，把施工引引起的噪聲、、光污染、灰灰塵、及其他他生態(tài)污染減減小到最小程程度。針對隧道建設設對環(huán)境的影影響問題展開開控制措施研研究，也是國國家對工程建建設實現可持持續(xù)發(fā)展的要要求，目前，，建設資源節(jié)節(jié)約型和環(huán)境境友好型社會會是目前我國國對經濟發(fā)展展的指導方針針和發(fā)展戰(zhàn)略略，同時也是是對工程建設設發(fā)展的指導導方針。擬建上海市人人民路越江隧隧道工程是浦浦江兩岸交通通樞紐的重要要通道之一。。人民路隧道道的主要作用用是改善核心心區(qū)路網狀況況，溝通外灘灘地區(qū)與小陸陸家嘴的交通通聯系，分流流延安東路隧隧道流量；另另外與新建路路隧道一起串串聯外灘、北北外灘航運商商務中心、小小陸家嘴，形形成黃浦江、、蘇州河河口口地區(qū)的黃金金三角。人民路隧道依托工程建設規(guī)模：雙雙向四車道道路等級：城城市次干路；；計算車速：40km/h；車道寬度：車車道寬3.75m+3.5m；通行凈高：≥≥4.5m（車輛限高4.3m）；荷載等級：城城—A級；人防等級：六六級；抗震設防：按按地震基本烈烈度7度設防；結構設計使用用年限為100年。依托工程隧道主線自浦浦西河南南路路、人民路交交叉口以西開開始，沿人民民路向東，在在人民路—麗水路口設置置浦西工作井井；轉入盾構構段下穿中山山東二路、十十六鋪碼頭，，穿越黃浦江江至浦東，在在東昌路—浦明路東側設設浦東工作井井；在浦城路路、東昌路交交叉口以西接接地。浦西、、浦東分別設設置河南路進進出口匝道和和銀城東路出出口匝道。全線長3090米，隧道掘進進段長1470米，盾構自浦浦東向浦西掘掘進，設兩條條聯絡通道。。河南路工商銀行規(guī)劃14號線銀城東路東泰路麗水路浦東井銀城中路依托工程泥水處理場地浦城路長距離淺覆土土段東昌路碼頭10號線浦西井新上海城市廣廣場上海灘商廈悅園商廈隧道縱斷面設設計主線最大大縱坡5.9％，最小縱坡坡0.3％。盾構出洞洞時縱坡為5％。整條線路中，，涉及的主要要建構筑物有有：東昌路碼碼頭樁基、外外灘公交樞紐紐、豫園地下下空間、施工工中的10號線豫園站以以及規(guī)劃中的的軌道交通14號線。依托工程浦東井浦西井公交樞紐10號線豫園站豫園地下空間間開發(fā)碼頭樁基地下空間緊張，隧道線型越來越復雜周邊建構筑物的保護要求越來越高社會生產、生活要求施工影響越來越短對環(huán)境污染程度越來越敏感城區(qū)隧道施工特點淺覆土大直徑隧道開挖面風險與穩(wěn)定淺覆土、近間距長距離平行泥水平衡盾構施工影響與控制快速、微擾動風井建造技術全封閉泥水處理工廠的應用本課題研究內容使盾構掘進更淺覆土層，減少大開挖段，保護環(huán)境·控制土體變形，不影響管線、交通保護臨近建構筑物盾構直接下穿風井，風井開挖深度淺，縮短工期，環(huán)境影響時段短不予降水，控制周邊變形地面大型機械少，環(huán)境影響程度低占地少、流程規(guī)范。集約處理全封閉，無揚塵、噪音、渣土污染環(huán)境保護效應研究內容平行隧道施工工已有眾多研研究，其力學學行為及地面面變形情況已已有清楚的描描述，但對于于在超淺覆土土（<0.5D）情況下超近近間距(<0.5D)長距離平行推推進的施工則則鮮有報道，，更無成功實實例。中間風井施工工工藝傳統，，停留在深基基坑開挖，盾盾構進出洞的的模式上。國內見諸報道道的有西藏南南路隧道對噪噪音采取了措措施。該工程程在主要噪身身源：泥水分分離處理設備備組周圍施工工鋼筋混凝土土基礎，采用用鋼結構和彩彩鋼板（考慮慮了抗風設計計）包裹整個個泥水分離設設備組。其隔隔音效果明顯顯，但不徹底底。成果及創(chuàng)新點點在鬧市區(qū)淺覆覆土、近間距距長距離平行行隧道施工中中創(chuàng)新性采用用了風險分析析與控制的方方法，對不同同風險等級的的區(qū)域針對性性的采用不同同的施工參數數控制策略，，控制了敏感感性區(qū)域隧道道施工引起的的地面變形并并避免了可能能的如管線破破壞、交通癱癱瘓、周邊建建構筑物破壞壞等次生環(huán)境境影響。首次在大直徑徑隧道中間風風井施工采用用吊筑法工藝藝，并在全過過程中不予降降水。避免了了原盾構穿越越風井基坑“進出洞”的施工風險，，解決了城區(qū)區(qū)盾構穿越較較深風井基坑坑帶來的環(huán)境境影響時間長長、影響程度度大的問題，，實現了快速速、安全、環(huán)環(huán)保的中間風風井建造。首次采用全封封閉型泥水處處理工廠，解解決了城區(qū)大大規(guī)模泥水處處理帶來的噪噪音、揚塵、、渣土散落等等污染問題，，使施工現場場與周邊環(huán)境境友好共存。。隧道主線自浦浦西河南南路路、人民路交交叉口以西開開始，沿人民民路向東，在在人民路—麗水路口設置置浦西工作井井；轉入盾構構段下穿中山山東二路、十十六鋪碼頭，，穿越黃浦江江至浦東，在在東昌路—浦明路東側設設浦東工作井井；在浦城路路、東昌路交交叉口以西接接地。浦西、、浦東分別設設置河南路進進出口匝道和和銀城東路出出口匝道。全線長3090米，隧道掘進進段長1470米，盾構自浦浦東向浦西掘掘進，設兩條條聯絡通道。。河南路工商銀行規(guī)劃14號線銀城東路東泰路麗水路浦東井銀城中路淺覆土、近間間距長距離平平行隧道施工工影響與控制制——施工環(huán)境泥水處理場地浦城路長距離淺覆土土段東昌路碼頭10號線浦西井新上海城市廣廣場上海灘商廈悅園商廈福都商廈浦東風塔淺覆土、近間間距長距離平平行隧道施工工影響與控制制——施工環(huán)境浦東井浦西工作井原工作井原線型豫園地下空間間開發(fā)碼頭樁基現線型現工作井原工作井浦西井換乘通道10號線豫園站規(guī)劃14號線河南路站站四川南路麗水路中山東二路X2地塊古城公園福佑門商廈鄂爾多斯廣場場悅園商廈福佑二期上海灘商廈工商銀行新上海城市廣廣場淺覆土、近間間距長距離平平行隧道施工工影響與控制制——施工環(huán)境隧道外邊線距距上海灘商廈廈圍護結構最最近處0.7m線間距約5m隧道外邊線距距悅園商廈圍圍護結構邊線線0.3m盾構頂部覆土土厚度5.8m，線間距4m。皆《0.5D淺覆土、近間間距長距離平平行隧道施工工影響與控制制——施工環(huán)境序號12344567里程（SK0+）810818828852872940966.4987.8位置工作井東側加固區(qū)邊福民街永安路安仁街隧道上覆土5.876.276.7788.7912.1113.6914.760.52D0.55D0.60D0.7D0.77D1.07D1.21D1.30D隧道結構間距4.074.204.324.54.554.855.215.700.36D0.37D0.38D0.39D0.40D0.43D0.46D0.50D距樁砌雨污水總管距離2.93.144.15.46.1110.5811.712.1悅園商廈上海灘商廈福都商廈四川南路麗水路福民街安仁街永安路中山東二二路人民路路民居204地塊古城公園淺覆土、近間間距長距離平平行隧道施工工影響與控制制——施工環(huán)境工程概況·浦西段里程（SK0+）810818828852872940966.4987.8位置工作井東側加固區(qū)邊福民街永安路安仁街隧道上覆土5.876.276.7788.7912.1113.6914.760.52D0.55D0.60D0.7D0.77D1.07D1.21D1.30D隧道結構間距4.074.204.324.54.554.855.215.700.36D0.37D0.38D0.39D0.40D0.43D0.46D0.50D悅園商廈上海灘商廈福都商廈四川南路麗水路福民街安仁街永安路中山東二二路人民路路民居204地塊古城公園建筑名稱層數基礎圍護結構及建筑結構驗收日期方位備注上海灘商廈地上7層地下1層46mφ650灌注樁15mφ500雙頭攪拌樁加灌注樁?？蚣芙Y構96年北側隧道距圍護最近處約70cm悅園商廈地上6層地下1層35.5mφ600灌注樁15mφ700攪拌樁加16mφ650灌注樁?？蚣芙Y構04年南側隧道距圍護最近處約30cm福都二期地上6層地下2層32mφ600灌注樁18mφ700攪拌樁加20mφ900灌注樁?？蚣芙Y構剛竣工南側隧道距圍護約5m361號混2淺基礎樁木結構1950南側隧道結構距房屋結構約1m~1.4m365號混2淺基礎磚木結構1950南側369號混5淺基礎磚混結構1988南側377號砼3局部4層淺基礎框架結構1930南側淺覆土、近間間距長距離平平行隧道施工工影響與控制制——施工環(huán)境臨排的管線有有煤氣700燃氣300（0.4MPa）煤氣300市話18孔通信18孔上水500直埋電纜10根臨泵雨污水總總管1400原有的重要的的管線電信12孔上水100上水200上水350（解放前生鐵鐵管）燃氣300（0.4MPa）煤氣700雨污水總管1200X1500淺覆土、近間間距長距離平平行隧道施工工影響與控制制——施工環(huán)境此段處于老城城廂地區(qū)，交交通繁忙，過過往的公交眾眾多26路、11路、736路、64（電車）、945路、926路、801路、930路、920路、304路、945路、錦江觀光光專線等在浦西段開工工后，工作井井以東排有兩兩來兩往以及及兩側兩條人人非車道淺覆土、近間間距長距離平平行隧道施工工影響與控制制——施工環(huán)境隧道水平間距距近4.07m~5.70m（0.36D~0.50D）隧道上覆土淺淺及不良地質質5.87m~14.76m（0.52D~1.3D）距周邊建筑物物近0.7m、0.3m、5.5m。1.4m管線交通密集集敏感管線眾多，其其中有眾多壓壓力管線老舊磚砌大斷斷面雨污水總總管1200x1500，最近處僅有有2.9m較厚的3夾層及填土淺覆土、近間間距長距離平平行隧道施工工影響與控制制——施工環(huán)境越江隧道工程程建設期間發(fā)發(fā)生的工程風風險，是否可可接受以及接接受程度如何何，決定著不不同的風險控控制對策及處處置措施，風風險管理中需需預先制定明明確的風險等等級及接受準準則。風險分分級標準包括括風險事故發(fā)發(fā)生概率的等等級標準（簡簡稱風險概率率等級）和風風險事故發(fā)生生后的損失等等級標準（簡簡稱風險損失失等級），根根據工程風險險定義，制定定相應風險的的分級標準和和接受準則。。等級ABCDE事故描述不可能很少發(fā)生偶爾發(fā)生可能發(fā)生頻繁區(qū)間概率P＜0.01%0.01%≤P<0.1%0.1%≤P<1%1%≤P<10%P≥10%等級12345描述可忽略的需考慮的嚴重的非常嚴重的災難性的風險風險損失1.可忽略2.需考慮3.嚴重4.非常嚴重5.災難性發(fā)生概率A：P＜0.01%1A2A3A4A5AB：0.01%≤P<0.1%1B2B3B4B5BC：0.1%≤P<1%1C2C3C4C5CD：1%≤P<10%1D2D3D4D5DE：P≥10%1E2E3E4E5E淺覆土、近間間距長距離平平行隧道施工工影響與控制制——風險理論等級風險接受準則控制方案應對部門一級1A,1B,2A,1C可忽略的日常管理審視工程建設參與各方二級3A,1D,2B,1E,2C可容許的需注意，加強日常管理審視三級4A,3B,2D,3C,4B,2E可接受的引起重視，需防范、監(jiān)控措施四級5A,5B,3D,4C,3E,4D不可接受的需決策，制定控制、預警措施政府部門、建設參與各方五級5C,4E,5D,5E拒絕接受的立即停止，整改、規(guī)避或啟動預案風險等級一級二級三級四級五級顏色綠色藍色黃色橙色紅色標識淺覆土、近間間距長距離平平行隧道施工工影響與控制制——風險理論后果及社會影影響風險區(qū)段里程號針對性措施全段SK0+818~SK0+980總原則嚴格遵守施工總原則應急隊伍建立各市政管線現場值班制度監(jiān)測措施周邊建筑物跟蹤監(jiān)測上方管線跟蹤監(jiān)測隧道內內力及結構周邊土壓力跟蹤監(jiān)測隧道結構位移跟蹤監(jiān)測施工參數設定

切口水壓控制同步注漿控制泥水質量控制隧道軸線控制交通組織人民路在北、南線施工期間半幅封交五級風險區(qū)SK0+818~SK0+890設置隔離樁結合交通組織壓密注漿堆放黃沙及粘土麻袋麗水路口南北向管線架設暗墩麗水路口南北向管線端頭加井閥人民路東西向管線上水100、上水200、上水350北側明排人民路東西向管線燃氣300改向、煤氣700兩端加閥門雨污水總管設置臨泵雨污水總管原自流混凝土封堵四級風險區(qū)SK0+890~SK0+920結合交通組織壓密注漿堆放黃沙及粘土麻袋人民路東西向管線上水100、上水200、上水350北側明排人民路東西向管線燃氣300改向、煤氣700端頭加井閥三級風險區(qū)SK0+920~SK0+980安仁街東側4幢民居處置淺覆土、近間間距長距離平平行隧道施工工影響與控制制——開挖面穩(wěn)定里程樁號SK0+810SK0+860SK0+940隧道上頂部覆土層厚度/m6.028.43512.495支護壓力p0/kPa122.7743145.7117172.7780Y方向位移/mm-93.681-84.248-63.827Z方向位移（上?。?mm37.06634.26628.879開挖面穩(wěn)定系數N2.743.162.49開挖面穩(wěn)定風險四級四級四級淺覆土、近間間距長距離平平行隧道施工工影響與控制制——開挖面穩(wěn)定淺覆土、近間間距長距離平平行隧道施工工影響與控制制——近間距分析北線隧道上?。╩m）南線隧道上?。╩m）無隔離樁4744有隔離樁4033最大水平位移/mm最大隆起/mm無隔離樁1020有隔離樁5.62.2淺覆土、近間間距長距離平平行隧道施工工影響與控制制——近間距分析施工措施·隔斷樁施工措施·隔斷樁淺覆土、近間間距長距離平平行隧道施工工影響與控制制——淺覆土施工策策略淺覆土、近間間距長距離平平行隧道施工工影響與控制制——淺覆覆土土施施工工策策略略嚴格格控控制制切切口口水水壓壓。。波動動控控制制在在-0.2kPa~0.2kPa以地地面面監(jiān)監(jiān)測測數數據據的的反反饋饋來來確確定定切口口水水壓壓控控制制在在使使切切口口位位置置地地面面不不隆隆起起。。配備備應應急急泥泥漿漿攪攪拌拌、、輸輸送送系系統統。。淺覆覆土土、、近近間間距距長長距距離離平平行行隧隧道道施施工工影影響響與與控控制制———淺覆覆土土施施工工策策略略在盾盾構構掘掘進進過過程程中中如如出出現現地地面面冒冒漿漿、、泥泥水水平平衡衡無無法法建建立立、、地地面面塌塌陷陷等等緊緊急急情情況況時時啟啟動動應應急急泥泥漿漿攪攪拌拌加加注注裝裝置置每臺臺盾盾構構配配備備一一套套緊緊急急泥泥漿漿攪攪拌拌加加注注裝裝置置，，共共兩兩套套聚合合物物采采用用華華北北油油田田體體系系，，配配比比及及泥泥水水回回路路根根據據險險情情情情況況調調整整當地地面面出出現現冒冒漿漿等等不不是是很很嚴嚴重重的的險險情情時時，，從從盾盾構構機機排排出出的的泥泥漿漿經經滾滾動動篩篩而而不不經經過過旋旋流流器器處處理理當地地面面出出現現塌塌陷陷等等嚴嚴重重的的險險情情時時，，從從盾盾構構機機排排出出的的泥泥漿漿不不經經滾滾動動篩篩及及旋旋流流器器處處理理，，直直接接打打至至調調整整槽槽。。應應急急泥泥漿漿在在閉閉合合回回路路運運轉轉直直至至撐撐子子面面重重新新建建立立平平衡衡應急急泥泥漿漿應應具具有有500立方方/小時時的的能能力力淺覆覆土土、、近近間間距距長長距距離離平平行行隧隧道道施施工工影影響響與與控控制制———淺覆覆土土施施工工策策略略淺覆覆土土、、近近間間距距長長距距離離平平行行隧隧道道施施工工影影響響與與控控制制———相互互影影響響規(guī)規(guī)律律近間間距距淺淺覆覆土土段段·泥水水體體系系覆土土1.27D，間間距距0.49D覆土0.65D，間距0.40D淺覆覆土土、、近近間間距距長長距距離離平平行行隧隧道道施施工工影影響響與與控控制制———相互互影影響響規(guī)規(guī)律律隧道道主主線線自自浦浦西西河河南南南南路路、、人人民民路路交交叉叉口口以以西西開開始始，，沿沿人人民民路路向向東東，，在在人人民民路路—麗水水路路口口設設置置浦浦西西工工作作井井；；轉轉入入盾盾構構段段下下穿穿中中山山東東二二路路、、十十六六鋪鋪碼碼頭頭，，穿穿越越黃黃浦浦江江至至浦浦東東，，在在東東昌昌路路—浦明明路路東東側側設設浦浦東東工工作作井井；；在在浦浦城城路路、、東東昌昌路路交交叉叉口口以以西西接接地地。。浦浦西西、、浦浦東東分分別別設設置置河河南南路路進進出出口口匝匝道道和和銀銀城城東東路路出出口口匝匝道道。。本次次評評審審范范圍圍為為浦浦東東風風井井逆逆筑筑施施工工。。河南南路路工商商銀銀行行規(guī)劃劃14號線線銀城城東東路路東泰泰路路浦西西風風道道風風塔塔浦東東井井銀城城中中路路浦城城路路東昌昌路路碼碼頭頭10號線線浦西西井井新上上海海城城市市廣廣場場上海海灘灘商商廈廈悅園園商商廈廈福都都商商廈廈浦東東風風井井浦東東風風道道風風塔塔快速速、、微微擾擾動動中中間間風風井井建建造造技技術術———施工工環(huán)環(huán)境境人民民路路隧隧道道浦浦東東風風井井位位于于東東昌昌路路和和富富城城路路交交叉叉路路口口，，于于南南線線隧隧道道上上方方，，風風井井底底板板埋埋深深12.70m，距距南南線線隧隧道道頂頂凈凈距距5.6-6.5m。風風井井逆逆筑筑是是指指風風井井底底板板與與南南線線隧隧道道管管片片之之間間5個垂垂直直通通風風口口的的結結構構施施工工。。財富富金金融融廣廣場場東昌昌路路碼碼頭頭防汛汛墻墻黃浦浦江江鵬利利海海景景公公寓寓富城城路路風井井仁恒恒濱濱江江盛大大金金磐磐快速速、、微微擾擾動動中中間間風風井井建建造造技技術術———施工工環(huán)環(huán)境境需考考慮慮風風塔塔與與隧隧道道結結構構之之間間的的相相互互影影響響風塔塔部部分分采采用用逆逆筑筑法法施施工工風塔塔設設置置在在江江邊邊為工工程程的的風風險險源源之之一一快速速、、微微擾擾動動中中間間風風井井建建造造技技術術———施工工環(huán)環(huán)境境每個個風風口口凈凈尺尺寸寸為為3.1X2.2m風口口基基本本居居風風井井中中快速速、、微微擾擾動動中中間間風風井井建建造造技技術術———施工工環(huán)環(huán)境境最淺淺約約6.2m最深深約約7m快速速、、微微擾擾動動中中間間風風井井建建造造技技術術———施工工環(huán)環(huán)境境快速速、、微微擾擾動動中中間間風風井井建建造造技技術術———盾構構下下穿穿風風井井工工藝藝地墻+SMW雙重圍護護基坑深度度淺無需進出出洞鐵箱挖土方案案：1、土方開開挖采用用人工配配合空壓壓機進行行松土后后挖除。。2、開挖時時由中間間往四周周推進，，高差不不超過500mm，底面超超挖150左右mm。3、松散土土方采用用自制的的鐵箱（（1m3左右）與與電動葫葫蘆將土土體吊出出風口至至底板上上，再由由勞動車車運至井井架運輸輸至地面面。4、吊運土土方時設設置防護護板、風風機、急急救繩索索等安全全設施。。風管急救繩索索井架快速、微微擾動中中間風井井建造技技術——風口吊筑筑法注：與外外側加固固土體永永久接觸觸的墻面面外模板板直接將將土體作作為模板板，表面面鑿毛處處理，增增加砼與與土體的的摩擦力力與粘結結力，且且適當增增大外側側砼保護護層；其其余模板板