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

淺覆土大直徑泥水平衡盾構法隧道環(huán)境友好型施工技術上海市基礎工程有限公司同濟大學上海建工（集團）總公司技術中心上海市機械施工有限公司上海市第一建筑有限公司二〇〇九年十二月目錄

研究背景

依托工程

研究內容

成果及創(chuàng)新點

淺覆土、近間距長距離平行隧道施工影響與控制

快速、微擾動隧道中間風井建造技術

全封閉型泥水處理工廠的應用研究背景

上海、北京、廣州、深圳、南京、蘇州、杭州、武漢等城市的地鐵（公路）隧道的快速發(fā)展，將城市隧道工程建設推入高峰。隧道的快速發(fā)展和建設一方面有效的改善了環(huán)境，另一方面，也給城市環(huán)境的保護帶來壓力。

國際性盛會與城市建設之間的矛盾越來越突出，上海應研究隧道建設如何圍繞世博會做得更好，把施工引起的噪聲、光污染、灰塵、及其他生態(tài)污染減小到最小程度。

針對隧道建設對環(huán)境的影響問題展開控制措施研究，也是國家對工程建設實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的要求，目前，建設資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會是目前我國對經(jīng)濟發(fā)展的指導方針和發(fā)展戰(zhàn)略，同時也是對工程建設發(fā)展的指導方針。擬建上海市人民路越江隧道工程是浦江兩岸交通樞紐的重要通道之一。人民路隧道的主要作用是改善核心區(qū)路網(wǎng)狀況，溝通外灘地區(qū)與小陸家嘴的交通聯(lián)系，分流延安東路隧道流量；另外與新建路隧道一起串聯(lián)外灘、北外灘航運商務中心、小陸家嘴，形成黃浦江、蘇州河河口地區(qū)的黃金三角。人民路隧道依托工程建設規(guī)模：雙向四車道道路等級：城市次干路；計算車速：40km/h；車道寬度：車道寬3.75m+3.5m；通行凈高：≥4.5m（車輛限高4.3m）；荷載等級：城—A級；人防等級：六級；抗震設防：按地震基本烈度7度設防；結構設計使用年限為100年。依托工程

隧道主線自浦西河南南路、人民路交叉口以西開始，沿人民路向東，在人民路—麗水路口設置浦西工作井；轉入盾構段下穿中山東二路、十六鋪碼頭，穿越黃浦江至浦東，在東昌路—浦明路東側設浦東工作井；在浦城路、東昌路交叉口以西接地。浦西、浦東分別設置河南路進出口匝道和銀城東路出口匝道。全線長3090米，隧道掘進段長1470米，盾構自浦東向浦西掘進，設兩條聯(lián)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段

東昌路碼頭10號線浦西井新上海城市廣場上海灘商廈悅園商廈

隧道縱斷面設計主線最大縱坡5.9％，最小縱坡0.3％。盾構出洞時縱坡為5％。整條線路中，涉及的主要建構筑物有：東昌路碼頭樁基、外灘公交樞紐、豫園地下空間、施工中的10號線豫園站以及規(guī)劃中的軌道交通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(chǎn)、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

平行隧道施工已有眾多研究，其力學行為及地面變形情況已有清楚的描述，但對于在超淺覆土（<0.5D）情況下超近間距(<0.5D)長距離平行推進的施工則鮮有報道，更無成功實例。

中間風井施工工藝傳統(tǒng)，停留在深基坑開挖，盾構進出洞的模式上。

國內見諸報道的有西藏南路隧道對噪音采取了措施。該工程在主要噪身源：泥水分離處理設備組周圍施工鋼筋混凝土基礎，采用鋼結構和彩鋼板（考慮了抗風設計）包裹整個泥水分離設備組。其隔音效果明顯，但不徹底。成果及創(chuàng)新點

在鬧市區(qū)淺覆土、近間距長距離平行隧道施工中創(chuàng)新性采用了風險分析與控制的方法，對不同風險等級的區(qū)域針對性的采用不同的施工參數(shù)控制策略，控制了敏感性區(qū)域隧道施工引起的地面變形并避免了可能的如管線破壞、交通癱瘓、周邊建構筑物破壞等次生環(huán)境影響。首次在大直徑隧道中間風井施工采用吊筑法工藝，并在全過程中不予降水。避免了原盾構穿越風井基坑“進出洞”的施工風險，解決了城區(qū)盾構穿越較深風井基坑帶來的環(huán)境影響時間長、影響程度大的問題，實現(xiàn)了快速、安全、環(huán)保的中間風井建造。

首次采用全封閉型泥水處理工廠，解決了城區(qū)大規(guī)模泥水處理帶來的噪音、揚塵、渣土散落等污染問題，使施工現(xiàn)場與周邊環(huán)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(lián)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(xiàn)線型現(xiàn)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(shù)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。框架結構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。框架結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管線交通密集敏敏感管線眾多，其中中有眾多壓力管管線老舊磚砌大斷面面雨污水總管1200x1500，最近處僅有2.9m較厚的3夾層及填土淺覆土、近間距距長距離平行隧隧道施工影響與與控制——施工環(huán)境越江隧道工程建建設期間發(fā)生的的工程風險，是是否可接受以及及接受程度如何何，決定著不同同的風險控制對對策及處置措施施，風險管理中中需預先制定明明確的風險等級級及接受準則。。風險分級標準準包括風險事故故發(fā)生概率的等等級標準（簡稱稱風險概率等級級）和風險事故故發(fā)生后的損失失等級標準（簡簡稱風險損失等等級），根據(jù)工工程風險定義，，制定相應風險險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、近間距距長距離平行隧隧道施工影響與與控制——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、近間距距長距離平行隧隧道施工影響與與控制——風險理論后果及社會影響響風險區(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(xiàn)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(shù)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、近間距距長距離平行隧隧道施工影響與與控制——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（上浮）/mm37.06634.26628.879開挖面穩(wěn)定系數(shù)N2.743.162.49開挖面穩(wěn)定風險四級四級四級淺覆土、近間距距長距離平行隧隧道施工影響與與控制——開挖面穩(wěn)定淺覆土、近間距距長距離平行隧隧道施工影響與與控制——近間距分析北線隧道上?。╩m）南線隧道上浮（mm）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、近間距距長距離平行隧隧道施工影響與與控制——近間距分析施工措施·隔斷樁施工措施·隔斷樁淺覆土、近間距距長距離平行隧隧道施工影響與與控制——淺覆土施工策略略淺覆土、近間距距長距離平行隧隧道施工影響與與控制——淺覆土施工策略略嚴格控制切口水水壓。波動控制在-0.2kPa~0.2kPa以地面監(jiān)測數(shù)據(jù)據(jù)的反饋來確定定切口水壓控制在在使切口位置地地面不隆起。配備應急泥漿攪攪拌、輸送系統(tǒng)統(tǒng)。淺覆土、近間距距長距離平行隧隧道施工影響與與控制——淺覆土施工策略略在盾構掘進過程程中如出現(xiàn)地面面冒漿、泥水平平衡無法建立、、地面塌陷等緊緊急情況時啟動動應急泥漿攪拌拌加注裝置每臺盾構配備一一套緊急泥漿攪攪拌加注裝置，，共兩套聚合物采用華北北油田體系，配配比及泥水回路路根據(jù)險情情況況調整當?shù)孛娉霈F(xiàn)冒漿漿等不是很嚴重重的險情時，從從盾構機排出的的泥漿經(jīng)滾動篩篩而不經(jīng)過旋流流器處理當?shù)孛娉霈F(xiàn)塌陷陷等嚴重的險情情時，從盾構機機排出的泥漿不不經(jīng)滾動篩及旋旋流器處理，直直接打至調整槽槽。應急泥漿在在閉合回路運轉轉直至撐子面重重新建立平衡應急泥漿應具有有500立方/小時的能力淺覆土、近間距距長距離平行隧隧道施工影響與與控制——淺覆土施工策略略淺覆土、近間距距長距離平行隧隧道施工影響與與控制——相互影響規(guī)律近間距淺覆土段段·泥水體系覆土1.27D，間距0.49D覆土0.65D，間距0.40D淺覆土、近間距距長距離平行隧隧道施工影響與與控制——相互影響規(guī)律隧道主線自浦西西河南南路、人人民路交叉口以以西開始，沿人人民路向東，在在人民路—麗水路口設置浦浦西工作井；轉轉入盾構段下穿穿中山東二路、、十六鋪碼頭，，穿越黃浦江至至浦東，在東昌昌路—浦明路東側設浦浦東工作井；在在浦城路、東昌昌路交叉口以西西接地。浦西、、浦東分別設置置河南路進出口口匝道和銀城東東路出口匝道。。本次評審范圍為為浦東風井逆筑筑施工。河南路工商銀行規(guī)劃14號線銀城東路東泰路浦西風道風塔浦東井銀城中路浦城路東昌路碼頭10號線浦西井新上海城市廣場場上海灘商廈悅園商廈福都商廈浦東風井浦東風道風塔快速、微擾動中中間風井建造技技術——施工環(huán)境人民路隧道浦東東風井位于東昌昌路和富城路交交叉路口，于南南線隧道上方，，風井底板埋深深12.70m，距南線隧道頂頂凈距5.6-6.5m。風井逆筑是指指風井底板與南南線隧道管片之之間5個垂直通風口的的結構施工。財富金融廣場東昌路碼頭防汛墻黃浦江鵬利海景公寓富城路風井仁恒濱江盛大金磐快速、微擾動中中間風井建造技技術——施工環(huán)境需考慮風塔與隧隧道結構之間的的相互影響風塔部分采用逆逆筑法施工風塔設置在江邊邊為工程的風險源源之一快速、微擾動中中間風井建造技技術——施工環(huán)境每個風口凈尺寸寸為3.1X2.2m風口基本居風井井中快速、微擾動中中間風井建造技技術——施工環(huán)境最淺約6.2m最深約7m快速、微擾動中中間風井建造技技術——施工環(huán)境快速、微擾動中中間風井建造技技術——盾構下穿風井工工藝地墻+SMW雙重圍護基坑深度淺無需進出洞鐵箱挖土方案：1、土方開挖采用用人工配合空壓壓機進行松土后后挖除。2、開挖時由中間間往四周推進，，高差不超過500mm，底面超挖150左右mm。3、松散土方采用用自制的鐵箱（（1m3左右）與電動葫葫蘆將土體吊出出風口至底板上上，再由勞動車車運至井架運輸輸至地面。4、吊運土方時設設置防護板、風風機、急救繩索索等安全設施。。風管急救繩索井架快速、微擾動中中間風井建造技技術——風口吊筑法注：與外側加固固土體永久接觸觸的墻面外模板板直接將土體作作為模板，表面面鑿毛處理，增增加砼與土體的的摩擦力與粘結結力，且適當增增大外側砼保護護層；其余模板板均采用九夾板板。鑿毛處理九夾板H型螺帽限位畚箕口16mm鋼筋吊筋快速、微擾動中中間風井建造技技術——風口吊筑法快速、微擾動中中間風井建造技技術——不降水開挖風口吊筑法施工工有著眾多的難難點，但主要的的矛盾集中在是是否抽水降低承承壓水頭來確保保施工安全，如如果降水對隧道道有什么影響上上。為此，采用用大型有限元軟軟件試算各種施施工工況，作為為制定施工方案案的依據(jù)。保護周邊高檔住住宅保護已施工隧道道保護碼頭及附屬屬建筑保護防汛墻快速、微擾動中中間風井建造技技術——不降水開挖松開管片螺栓管片拆除工況：：1、采用25mm吊鉤與管片焊接