上海长江隧道工程施工关键技术简介

上海长江隧道工程施工关键技术简介上海长江隧桥建设发展有限公司上海隧道工程股份有限公司——2010年3月——二四3一3三3五工程简介主要汇报内容3七六工程大事记工程特点新技术和新材料的使用结语工程质量情况工程关键技术起点：浦东五好沟途经：长兴岛终点：崇明陈海公路全长：25.5公里双向6车道设计时速：80km/h预留轨道交通空间一、工程简介隧道南起浦东五号沟，北至长兴岛新开港一、工程简介隧道数量：2条隧道长度：7.5公里隧道外径：15米联络通道：8座江中泵房：4座隧道全景隧道入口隧道横断面隧道内径：13.7米圆隧道断面一、工程简介隧道衬砌采用钢筋混凝土通用环楔形管片一、工程简介隧道采用全圆周错缝拼装工艺在加强隧道整体性同时，又能满足轴线和推进施工需要一、工程简介一、工程简介江底最浅覆土约14.0m，最深覆土约29.0m采用2台当今世界最大直径泥水平衡盾构机进行施工15.43m1234567891015.43m1234567891012345678910一、工程简介盾构机主要由刀盘、主驱动、盾体、盾尾、管片拼装机、辅助设备等组成盾构机头和1号车架2号车架3号车架盾构设备包括3节车架，1号车架长约30m共4层，包含了所有盾构机的主要设备3号车架长约33m，主要为盾构推进同步管路延伸设备等1、3号车架间为2号车架，长约65m，主要为管片和预制构件的吊运设备一、工程简介二四3一3三3五工程简介主要汇报内容3七六工程大事记工程特点新技术和新材料的使用结语工程质量情况工程关键技术长江隧道具备的“大、长、深”三个特点盾构机一次性连续掘进距离达到7.5km,中间不设检修井，创造出新的世界纪录。大隧道开挖直径达到15.43m,是目前世界上最大直径的盾构法隧道。深隧道在江底最深的埋深达到55米。长二、工程特点大隧道土方开挖量260万方大型钢筋混凝土管片74710块高强度管片连接螺栓433376根口字型构件7471块，混凝土58506方同步施工道路结构混凝土71175方超大直径盾构开挖面的稳定大直径隧道楔形管片错缝拼装大断面隧道施工期间的稳定二、工程特点超大直径盾构推进带来的三个方面的难题超大直径盾构开挖面稳定通用楔形管片错缝拼装大断面隧道施工期间的稳定二、工程特点长盾构一次性掘进距离7.5公里隧道推进预计施工工期3年长距离隧道通风长距离隧道施工防火救灾工作长距离隧道合理组织交通运输盾构长距离精确测量定位超长距离隧道施工设备保养二、工程特点江中段一次性连续顶进7.5公里隧道通风施工运输施工测量二、工程特点长距离隧道施工防火防灾及运输通风二、工程特点深隧道最大埋深为55米联络通道最大埋深45米不良地质条件影响超深地层构筑联络通道超深埋深的隧道防水防渗大直径盾构高水土压力下施工二、工程特点连接通道隧道最大埋深复杂的地质条件二、工程特点长江长兴岛防汛大堤长江图例原沉船范围浅气层冲刷槽活动沙丘浦东防汛大堤①1土层①2①3②3③1④⑤1⑤2⑤3⑤3t⑦1-1⑦1-2⑦2f连接通道（共8条）大堤（共2处）江中泵房（共2处）浦东侧暗埋段及工作井长兴岛侧工作井人工填土江底淤泥灰黄色砂质粉土灰色砂质粉土灰色淤泥质粉质粘土灰色淤泥质粘土灰色粘土灰色粘质粉土灰色粉质粘土灰色粘质粉土灰色粘质粉土灰色砂质粉土灰色粉细砂加固区（共2处）平均水平面2.1m二、工程特点两隧道间连接通道施工二、工程特点二四3一3三3五工程简介主要汇报内容3七六工程大事记工程特点新技术和新材料的使用结语工程质量情况工程关键技术三、工程大事记1、完成工程预可报告2、国务院常务会议通过项目的工可审批3、项目正式启动4、长江隧道浦东岸边段施工完成5、长江隧道盾构掘进机正式推进6、两条隧道完成推进施工任务7、8条连接通道施工全部贯通8、长江隧道正式通车投入使用1999-032004-072004-122006-062006-092008-092008-122009-11二四3一3三3五工程简介主要汇报内容3七六工程大事记工程特点新技术和新材料的使用结语工程质量情况工程关键技术超大直径盾构进出洞技术搅拌加固区1.0MPaqu1.2MPa旋喷加固区工作井工作井超大直径盾构进出洞技术采用深层搅拌桩+高压旋喷桩+井点降水的方式进行土体加固实际施工中发现土体加固效果良好超大直径盾构进出洞技术超大直径盾构进出洞技术在洞圈位置设置了两道止水橡胶带和铰链板，确保进洞安全管片基准环采用钢圆环，保证了真圆度和整体刚度超大直径盾构进出洞技术进洞最后10环，设置了预应力螺杆拉紧的特殊管片超大直径盾构进出洞技术采用了水中进洞方法避免进洞过程中水土流失造成地表塌陷超大直径盾构进出洞技术室内模型试验φ1800泥水模拟实验按φ15.43m泥水盾构相似比模拟，其泥水处理系统按实际工程泥水处理原理设计，可以准确、便捷的全面控制盾构掘进过程的操作。φ1800试验台1φ1800试验台2φ1800试验台3长距离高水压下超大直径隧道开挖面稳定进行全三维的准动态和动态相结合的数值仿真，进行开挖面稳定的预测仿真分析。开挖面稳定预测仿真分析网格变形总位移总应力塑性区长距离高水压下超大直径隧道开挖面稳定利用曙光4000A超级计算机最新数值计算技术和平行计算法全三维视觉化数值仿真模拟盾构推进模拟盾构推进数值仿真长距离高水压下超大直径隧道开挖面稳定总结出了一套不同施工条件下以及对周边环境保护的盾构掘进施工参数匹配优化方法序号项目参数要求1切口水压根据不同覆土深度、不同地质条件设定2压力波动-0.2—+0.2kg/cm23掘进速度2-4.5cm/min遇障碍物或周边有建筑物需要保护时应低于1cm/min4泥水指标比重1.08-1.25粘度18-25s5同步注浆根据地表变形监测资料设定、调整长距离高水压下超大直径隧道开挖面稳定浆液基本性能指标名称性能指标渗透性5×10-5cm/s初凝值30H密度1.9g/cm3坍落度12－14cm屈服值800kPa（20h）抗压强度1.0MPa（28天）高重度、高稠度、抗剪型、抗液化的单液同步浆研制大直径隧道抗浮技术同步注浆浆液的技术要求必须具有良好的流动性和填充性能浆液在注入后，能在较短时间内达到土体强度土体注漿体注漿孔1.0m1.0mq=0.6Mpa注漿附加压力大直径隧道抗浮技术模型隧道上浮试验研究模型隧道覆土深度5.9m工况（试验时间28天）y=-218.84Ln(x)+1557.6R2=0.94280200400600800100012000100200300400500600700浆液龄期（小时）广义浮力密度(kg/m3)水中广义浮力密度（1000）地铁隧道广义浮力密度线（533）长江隧道、大连路隧道广义浮力密度线（417）配比拌制的浆液前期具有较好的流动性，在3天后能够达到土体强度，使管片所受浆液浮力的长度仅为脱出盾尾后15环左右。大直径隧道抗浮技术同步施工增加隧道抗浮稳定性大直径隧道抗浮技术在实际施工中，隧道的上浮量最终控制在3cm左右大直径隧道抗浮技术复杂地质条件下连接通道施工技术上海长江隧道需在长江底下水压力高达0.6Mpa的条件下施工8条连接通道，施工难度大、风险极高。经充分论证比选后决定采用冰冻法施工。通过原状土的冻结、地下水流动对人工冻结的影响等分析，掌握了冻涨融沉、隧道开口施工引起的隧道结构内力和变形变化的规律。采用了双排管冻结设计，这在国内连接通道施工中尚属首次，它成功的解决了开启钢管片、连接通道开挖过程中洞口稳定问题。复杂地质条件下连接通道施工技术复杂地质条件下连接通道施工技术采用同步施工的方式，确保内部交通运输的通畅。隧道内快速施工工艺研究2－22211车架1车架2盾构机纵剖面1－1盾构机车架1车架2······横剖面采用卡车进行管片、预制构件、同步注浆材料等运输，实现快速施工。预制构件水平运输起吊后翻身就位安装隧道内同步施工隧道内快速施工工艺研究采用集成式泥水处理系统，处理能力可达2x3000m3/h泥水处理技术在上海地区采用滚动筛和漩流器相结合的三级处理模式最大限度的利用循环浆，减少废浆排放量泥水处理技术江中长距离测量技术研究提出长隧道洞内、洞外控制网的创新方案导向系统江中长距离测量技术研究采用陀螺仪加测导线方位，进一步确保了测量精度江中长距离测量技术研究进洞前进行垂直顶升，确保进洞万无一失高精度管片制作施工工艺研究管片制作采用高精度钢模，确保在允许偏差内应急气囊盾尾钢板刷第一道钢丝刷第二道钢丝刷第三道钢丝刷第一道钢丝刷应急气囊盾尾钢板刷第二道钢丝刷第三道钢丝刷盾尾刷更换技术盾构刀具更换技术可替换式刀头及常压工作仓主轴承检测测点轴承位置电机测点方案1测点方案2监测系统典型磨粒图片正常滑动磨粒块状磨粒片状磨粒盾构刀具更换技术隧道路面下送风、路面上加设接力风机，确保空气流通长距离隧道通风技术隧道火灾风险防范技术对隧道内防火防灾根据事先制定的预防措施进行多次演练二四3一3三3五工程简介主要汇报内容3七六工程大事记工程特点新技术和新材料的使用结语工程质量情况工程关键技术新材料和新技术的使用长江隧道工程采用的新技术和新材料，不但使工程在施工质量上有了进一步的提高，同时还取得了显著的经济效益。定型钢模泥水系统水中进洞五、新技术和新材料的使用采用激光测量跟踪系统对管片进行测量五、新技术和新材料的使用集成式泥水系统有效解决颗粒分离及回收利用问题五、新技术和新材料的使用采用双排孔进行连接通道冻结施工五、新技术和新材料的使用单液同步浆新型的单液同步注浆采用分区注浆的施工工艺即时同步施工工艺解决管片上浮难题土体注浆体注浆孔1.0m1.0mq=0.6Mpa注浆附加压力五、新技术和新材料的使用铝芯电缆节约成本开创了隧道工程供电方式新里程填补了隧道施工的重大技术空白剪力销、塑料螺母工程塑料取代传统钢制预埋件性能相同，更经济，能耗又少五、新技术和新材料的使用在国内首次采用水中进洞工艺减少风险五、新技术和新材料的使用二四3一3三3五工程简介主要汇报内容3七六工程大事记工程特点新技术和新材料的使用结语工程质量情况工程关键技术设计要求：±150mm平面平均偏差：22mm高程平均偏差：26.5mm环平均高差：2.7mm六、工程质量情况二四3一3三3五工程简介主要汇报内容3七六工程大事记工程特点新技术和新材料的使用结语工程质量情况工程关键技术工程自2006年9月23日正式开工后：►西线隧道：2008年9月2日顺利贯通►东线隧道：2008年5月28日顺利贯通结语2009年10月31日上海长江隧道正式通车在确保优质安全，轴线控制完全符合设计要求的同时创造：施工记录：24m/天556m/月（单条隧道）工程较原计划提前20个月完工结语工程的顺利建成不仅提高了我国盾构隧道施工技术水平，更重要的是培养了一批大直径隧道施工和科研技术方面的专业人才，为我国在超大直径、超长距离隧道施工方面积累了经验。我们将在以后的工程建设中，紧紧依托协会和在座各位专家、各位同仁的支持和帮助，实现突破和进步，为我国隧道建设事业做出更大的贡献。谢谢！