超長(zhǎng)超大距離盾構(gòu)隧道-長(zhǎng)江隧道.ppt

超長(zhǎng)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(yīng)用 上海隧道工程股份有限公司總工程師楊國(guó)祥 2008年12月 泥水盾構(gòu)開挖面穩(wěn)定施工 超長(zhǎng)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(fēng)險(xiǎn)控制 工程概況 主要匯報(bào)內(nèi)容 結(jié)語(yǔ) 盾構(gòu)進(jìn)出洞施工 盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防 一 工程概況 上海長(zhǎng)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(zhǎng)興島南端 地理位置 跨越九公里的長(zhǎng)江天塹 而後與雙塔斜拉索大橋相連 直達(dá)崇明島 總投資126億人民幣 河勢(shì) 水文 徑流年平均流量2 9萬(wàn)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(zhǎng)江口屬典型的江心沙多島型潮汐河口 呈三級(jí)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(chǎng)區(qū)75 5m深度 相當(dāng)標(biāo)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(xì)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(cè)得承壓水水頭標(biāo)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(biāo)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(cǎi)用 15 43m泥水平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)施工 掘進(jìn)距離達(dá)7 5km 隧道平均覆土深度達(dá)30m以上 一 工程概況 設(shè)計(jì)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(jī)直徑 14 14m一次性推進(jìn)距離 2 3km8臺(tái)盾構(gòu)雙向推進(jìn) 江中對(duì)接 竣工日期 2002年盾構(gòu)機(jī)直徑 14 20m一次性推進(jìn)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(jī)直徑 14 87m一次性推進(jìn)距離 2 0km全長(zhǎng)7Km 每2Km設(shè)一接收井 開工日期 2004年盾構(gòu)機(jī)直徑 14 87m一次性推進(jìn)距離 2 1km兩層雙向4車道 首次在工程實(shí)施前採(cǎi)用泥水盾構(gòu)相似模型試驗(yàn) 模擬在高水壓淺覆土條件下泥水盾構(gòu)的推進(jìn)試驗(yàn) 進(jìn)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(yàn)平臺(tái)模型試驗(yàn) 採(cǎi)用超級(jí)計(jì)算機(jī)進(jìn)行全三維的準(zhǔn)動(dòng)態(tài)和動(dòng)態(tài)相結(jié)合的數(shù)值仿真 進(jìn)行超大直徑長(zhǎng)距離掘進(jìn)施工的開挖面穩(wěn)定的預(yù)測(cè)仿真分析 得出開挖面破壞時(shí)極限壓力和開挖面破壞形式 開挖面穩(wěn)定預(yù)測(cè)仿真分析 網(wǎng)格變形 總位移 總應(yīng)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(jí)計(jì)算機(jī)最新數(shù)值計(jì)算技術(shù)和平行計(jì)算法全三維視覺化數(shù)值仿真模擬盾構(gòu)推進(jìn) 二 泥水盾構(gòu)開挖面穩(wěn)定施工 模擬盾構(gòu)推進(jìn)數(shù)值仿真 總結(jié)出了一套不同施工條件下以及對(duì)周邊環(huán)境保護(hù)的盾構(gòu)掘進(jìn)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(yàn)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(yàn)研究 三 隧道抗浮穩(wěn)定性分析 多點(diǎn)注漿壓力的技術(shù)要求 多點(diǎn)注漿孔同時(shí)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(yàn)研究 應(yīng)用本專案研製的新型同步注漿漿液以及相應(yīng)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(fēng)險(xiǎn)預(yù)防 可替換式刀頭及常壓工作艙 四 盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防 可替換式盾尾刷 第一道鋼絲刷 應(yīng)急氣囊 盾尾鋼板刷 第二道鋼絲刷 第三道鋼絲刷 針對(duì)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(jìn)出洞施工 洞圈止水 進(jìn)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(zhǎng)江隧道 盾構(gòu)直徑15 43m 得到了應(yīng)用 五 盾構(gòu)進(jìn)出洞施工 進(jìn)出洞加固 盾構(gòu)水中進(jìn)洞 五 盾構(gòu)進(jìn)出洞施工 即時(shí)同步施工預(yù)制構(gòu)件 六 超長(zhǎng)距離隧道快速施工 即時(shí)同步施工工藝 L 滿足快速施工要求 六 超長(zhǎng)距離隧道快速施工 盾構(gòu)機(jī) 聯(lián)系鋼樑 管線轉(zhuǎn)接車架 快速施工理念融入盾構(gòu)機(jī)設(shè)計(jì) 盾構(gòu)機(jī)及各系統(tǒng)必須滿足快速施工要求 六 超長(zhǎng)距離隧道快速施工 即時(shí)同步施工工藝 六 超長(zhǎng)距離隧道快速施工 結(jié)合即時(shí)同步施工 採(cǎi)用無(wú)軌運(yùn)輸 確保長(zhǎng)距離高效水準(zhǔn)運(yùn)輸 超長(zhǎng)距離隧道水平運(yùn)輸技術(shù) 六 超長(zhǎng)距離隧道快速施工 七 聯(lián)絡(luò)通道施工風(fēng)險(xiǎn)控制 上海長(zhǎng)江隧道需在長(zhǎng)江底下水壓力高達(dá)0 6Mpa的條件下施工8條聯(lián)絡(luò)通道 施工難度大 風(fēng)險(xiǎn)極高 經(jīng)充分論證比選後決定採(cǎi)用冰凍法施工 為確保聯(lián)絡(luò)通道的施工安全 施工中採(cǎi)取以下技術(shù)措施 採(cǎi)用在隧道兩側(cè)打孔 喇叭口部分採(cǎi)用雙排孔凍結(jié)措施 以確保凍土帷幕的厚度 強(qiáng)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(cè)地層穩(wěn)定情況 每個(gè)鑽孔都設(shè)有密封裝置 以防鑽進(jìn)時(shí)大量出砂 出水 在凍結(jié)過程和開挖過程中加強(qiáng)監(jiān)測(cè) 佈置測(cè)溫孔和壓力釋放與觀測(cè)孔 全面監(jiān)測(cè)凍土帷幕的形成過程 開挖施工時(shí)如遇凍土帷幕有明顯變形及時(shí)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(hù)結(jié)構(gòu) 聯(lián)絡(luò)通道防護(hù)門 七 聯(lián)絡(luò)通道施工風(fēng)險(xiǎn)控制 七 聯(lián)絡(luò)通道施工風(fēng)險(xiǎn)控制 雙排孔凍結(jié) 七 聯(lián)絡(luò)通道施工風(fēng)險(xiǎn)控制 七 聯(lián)絡(luò)通道施工風(fēng)險(xiǎn)控制 七 聯(lián)絡(luò)通道施工風(fēng)險(xiǎn)控制 八 結(jié)語(yǔ) 上行線盾構(gòu)2006年9月23日出洞2008年5月26日進(jìn)洞下行線盾構(gòu)2007年1月5日出洞2008年8月28日進(jìn)洞工程品質(zhì)優(yōu)良 施工記錄 26m 天556m 月 八 結(jié)語(yǔ) 在經(jīng)濟(jì)全球化趨勢(shì)的推動(dòng)下 各國(guó)以及各城市間都將建立更為密切