过江隧道设计

第1页共39页上海长江隧道第2页共39页第一节工程概况1.1概述上海长江隧桥工程是连接上海市区和崇明的高速公路通道，工程分两部分，其中外高桥至长兴岛的南港段采用隧道，长兴岛至崇明的北港段采用桥梁。本工程属于隧道部分，本区域隧道工程是长江隧桥工程的重要组成部分。上海长江隧道工程南起自浦东五好沟工作井，穿过长江口水域，北至长兴岛上新开港工作井，全长约7472m。工程分东线与西线双线隧道。东线隧道起始里程为SK0+483.14m，终止里程为SK7+954.79m，全长7471.65m，其中江中段（五好沟大堤∽长兴岛大堤）长度为6872.37m，陆域长度为599.28m；西线隧道起始里程为SK0+481.87m，终止里程为SK7+951.23m，全长7469.36m，其中江中段（五好沟大堤—长兴岛大堤）长度为6854.91m，陆域长度为614.45m。本工程隧道采用盾构法施工，一次掘进完成；隧道外经15000mm，内经13700mm；隧道坡度平缓，最大坡度为2.9%，最小平面曲率半径为R4000m。江底最浅覆土约14.0m，最深覆土约29.0m，极端冲刷后8.0m，隧道内道路采用同步施工工艺，隧道间连接通道采用暗挖法施工。1.2水文工程地质概况1.2.1.地形、地貌根据区域地质条件，上海地区位于长江三角洲冲积平原的东南前缘，自晚第三纪以来，呈持续缓慢沉积，堆积了厚300m左右的松散地层。本工程陆域部分地貌属上海四大地貌单元中的“河口、砂嘴、砂岛”地貌类型，地面较平坦，标高一般在3.5米左右（吴淞高程）。水域部分则属河床地貌类型。第3页共39页本工程起于浦东新区外高桥东的五好沟，越过南港在长兴岛新开河以西约400m处登陆，因此其陆上地面主要建筑为浦东段防汛墙以及长兴岛处防汛墙，其余均为农田。水上部分主要是通航中的南港水道，是长江流域地区通往我国沿海地区和世界各大洋的重要通道。1.2.2.工程区域地表水文特征长江口系感潮河段，为中等强度的潮汐河口。河口外为正规半日潮，河口内受潮波变形影响，为非正规半日浅海潮。本工程附近有吴淞、外高桥、长兴岛、堡镇、青龙港等水文观测站。根据已有水文资料成果分析，长江口潮位沿程分布并不一致。按本工程地理位置，外高桥、长兴岛两水文观测站水位可分别代表浦东南岸和长兴岛北岸处的潮位特征。现将该两水文观测站1960～1999年潮位资料摘录如下表所示。外高桥、长兴岛水文观测站1960～1999年潮位资料特征潮位外高桥水文观测站长兴岛水文观测站历年最高潮位5.99m（1997.8.18）5.88m（1997.8.18）历年最低潮位-0.43m（1969.4.5）-0.29m（1969.4.5）平均高潮位3.27m3.30m平均低潮位0.88m0.84m平均潮差2.34m2.47m平均涨潮历时4h45min4h54min平均落潮历时7h40min7h31min长江口属大径流、中潮差的河段，受径流和潮流的双重作用，在柯氏力的作用下，长江径流与外海潮流流路分歧，涨潮主流偏南走。退潮持续时间约为7h，涨潮持续时间约为5h，平均一涨一落为12h25min。长江口洪季大潮涨潮的平均流速为1.05m/s，落潮的平均流速为1.12m/s，涨潮的最大流速为1.98m/s，落潮的最大流速为2.35m/s。第4页共39页1.2.3.工程沿线分区地质地层特征编号里程地层组合特征隧道主要穿越土层A区K0+480～K1+100浅部有②3、③2层粉性土；中部主要为④1、⑤1-1层粘性土和⑤2层粉性土；深部主要为⑦1-2、⑧、⑨2层土。隧道主要穿越的土层为③1、③2、④1、⑤1-1和⑤2层。B区K1+100～K2+200表部沉积有①2层淤泥；中部主要为④1粘性土和⑤2层粉性土；底部主要以⑦、⑨为主，⑧层在本区逐渐尖灭。该区段隧道主要在⑤2层中穿越，局部区段隧道的顶部和底部遇④1、⑤1-1和⑦1-1、⑦1-2层。C区K2+200～K5+900浅部为①3层粉性土；中部主要为④1、⑤1-2层粘性土（南端存在⑤1t层粉性土透镜体）；底部⑦、⑨直接相通。隧道主要穿越的土层为④1、⑤1-2层，部分地段遇⑤1t层灰色粘质粉土透镜体。D区K5+900～K6+200浅部为①3层粉性土；中部主要为④1粘性土和⑤2层粉性土；底部⑦、⑨直接相通。隧道主要穿越的土层为④1、⑤2层，局部地段遇⑦1-1层。E区K6+200～K7+960受地形影响，表部从南向北依次为①3、①2、①1层；中部主要以④1、⑤1-2层粘性土为主，局部出现④2或⑤1-1层；底部⑦、⑨直接相通，局部⑦1-1层缺失。隧道主要穿越的土层为④1、④2、⑤1-2层。第二节监测作业依据、目的与意义2.1监测作业依据(1)《工程测量规范》（GB50026-93）(2)《国家一二等水准测量规范》（12897-91）)(3)《城市测量规范》（CJ8-99）(4)《建筑变形测量规范》（JGJ/T8-97）(5)《全球定位系统城市测量技术规程》CJJ73-97(6)《全球定位系统（GPS）测量规范》GB/T18314-2001(7)《海洋工程地形测量规范》GB/T17501-1998(8)《测绘产品检查验收规定》CH1002-95(9)《水运工程测量规范》(JTJ203-2001)第5页共39页(10)《上海长江隧道第三方监测技术要求》2.2监测的目的与意义针对工程及地质水文概况,为了确保施工阶段沿线地表环境、隧道结构的安全稳定，指导盾构掘进施工顺利进行,并为施工设计积累经验数据和提供必要参数，须对上海长江隧道盾构掘进施工进行监测；通过对工程环境变化因素的趋势分析,进行预测预报,掌握在施工中不同工况下对周边环境的影响程度,同时根据现场实际情况,科学、合理地调整施工参数和施工进度,实现信息化施工管理。2.3监测方案的编制原则根据本工程监测技术要求和现场施工具体情况，本监测方案工程按以下要求进行：（1）以盾构施工隧道轴线两侧各约25m范围内涉及的建（构）筑物、地下管线及土体为监测保护对象。（2）设置的监测内容及监测点必须满足本工程设计要求和符合有关规范，并能全面反映工程施工过程中周围环境的变化情况。（3）监测过程中，采用的监测方法、监测仪器及监测频率符合设计和规范要求，能及时、准确地提供数据，满足信息化施工的要求。（4）监测数据的整理和提交满足现场施工及建设单位的要求。2.4监测内容及监测范围根据施工及周边环境保护要求及业主委托合同要求况，本项目监测内容主要包括如下：(1)陆域隧道上方地表沉降监测，监测范围为：浦东出洞段和长兴岛进洞段；(2)长江大堤沉降监测，监测范围为：浦东大堤和长兴岛大堤；第6页共39页(3)水域隧道上方长江江底土体隆陷监测，监测范围为：隧道江中段；(4)东线隧道内沉降、横、竖径收敛、水平位移；西线隧道内沉降、横、竖径收敛。(5)西线隧道施工对新建东线隧道影响变形监测，监测范围为：临近受影响东线区段隧道的管径收敛、沉降、位移。(6)管片测试元件收敛监测。第三节监测3.1监测组织实施3.1.1人员组织为了保证上海长江隧道工程这一重大工程项目的顺利进行,确保监测项目高质量、高标准、高效率运作，我公司投入足够的人力、物力到监测施工中，同时组建了“上海长江隧道工程盾构掘进第三方监测项目部”，建立了健全的项目管理网络与项目管理制度，确保监测工程保质保量、顺利圆满完成。项目管理网络如下：第7页共39页3.1.2项目管理制度为了保证本次监测工作顺利有效、保质保量、安全文明的实施，我监测项目部在开工前制定了项目管理制度并严格遵照执行。1、技术支持与仪器保障在项目实施前，公司由总经理组织，项目负责与总工程师实施参与本次监测项目人员的技术交流、交底。将所有监测仪器送专业仪器鉴定机构进行检校；仪器设备进场后对其进行自检；在项目实施中项目设备部定期对仪器进行检查。2、安全文明保障在项目实施前公司对本次项目部所有人员进行安全文明教育；项目实施中，项目部对监测人员进行安全知识培训。3、监测成果质量保障组建监测项目网络，实施信息化管理；所有监测成果采取电子第8页共39页存档备案。数据成果实行自检、互检、抽检的三级检查与审核、审批的两级验收办法，切实保障检测成果的客观、准确、有效。3.1.3技术及质量保证措施与控制1、技术及质量保证措施监测是施工的眼睛，监测工作为信息化施工提供准确的数据。为保证真实、及时、准确地做好监测数据预报工作，监测人员首先要对工作环境、工作内容做到心中有数，这样才能主动、积极有的放矢地做好工作。我们要求监测人员，（一）要了解工地周围环境情况；（二）要了解结构施工概况；（三）要了解监测内容的预计变化值及变化规律；（四）要结合现场工况来分析监测数据，一旦数据变化异常时，能及时提出问题。同时我们还从以下方面抓好监测的质量管理工作。（1）精心组织通过公司精心组织，本项目作业队伍分水上、陆域、内业及测量班组；各作业小组分工明确、责任到人，并选用高精度的先进测绘仪器，以尽可能的提高监测质量。（2）保证落实①施工前摸清基地周围的情况，按照规范检查各类监测点的埋设质量，保证测点的可靠性；②如监测数据的采集必须严格按照各种测量规范及仪器操作规程进行；③监测基准网要定期检查复核，以确保基准网的稳定性。对于不稳定的基点应分析原因，及时剔除，以保证监测数据的准确性；④加强监测点的保护，争取业主和施工总包方的支持，争取方方面面的配合，以保证各施工单位和施工人员都参与对监测点的保护。第9页共39页（3）加强管理①加强人员责任心及使命教育，保证参加作业人员时刻以认真敬业的态度对待工作；②检查保养好仪器设备，保证使用的仪器设备均处于良好的性能状态。（4）配合工况，跟踪监测密切配合施工工况，及时调整监测频率和监测范围，以及时跟踪施工，实行全过程监测。确保监测数据的及时、全面和有效性。（5）科学整理、认真分析对采集到的各类监测数据及时进行计算机处理，对变化较大的、或异常变形的数据要进行复核，保证准确，并尽可能利用先进技术手段，积极配合现场管理各方面专家，加强分析，以及时、有效地指导施工。（6）严密控制，及时报警速率变化是环境变化的重要信息，是监测单位提供报警的重要依据。严密控制速率，首先要掌握速率变化的规律和不同施工阶段、施工区域的速率变化安全值，做到心中有数。因此在施工期间监测单位应及时将周边环境变化速率反馈给施工单位，调整施工参数，控制施工节奏。如果发觉速率有超常规现象，就应立即报警。在监测过程中当发现数据变化超常规时，不管是否有合理的解释，都应该提出报警，报告业主和总包方，组织专家对情况进行分析。以确保安全施工。3.1.4监测质量控制（1）、在监测工作展开前对所有仪器设备进行全面检查和鉴定，保证仪器正常工作；（2）、监测工作中固定人员，固定仪器，固定工作线路以减小误差第10页共39页提高精度；（3）、加强监测全过程的质量监督检查，做到有人监测就有人检查，提交监测资料必须经过自检、互检、专检无误后提交工程各方；（4）、工程施工监测实行项目负责人负责制，24小时现场安排人员驻守，在施工期间确保安全文明施工；（5）、进行测读监测数据前对各种仪器进行全面检查和标定，保证仪器的正常工作；（6）、公司质检部门随时对监测数据进行抽查。3.2监测项目的实施3.2.1监测点的布设1、布设原则变形监测控制网的起算点点位要稳定，应布设在牢靠的非变形区。为了减少观测误差的累积，点位距观测区不宜过远,并与隧道施工采用相同的坐标系统；2、监测点的布设应做到既能全面掌握信息，又能方便快捷获取观测成果；3.2.2监测点的设置1、水准基准网点的布设：以现有两端头工作井施工水准点为依据按国家二等水准测量规范往返测引测至施工影响范围以外区域另行埋设，并定期检验复核；2、平面控制网的布设：直接利用工程施工的平面控制网并定期检验复核；3、监测点设置：依据业主方有关技术要求，监测布点必须保证全面、及时、准确地反映施工变形影响信息。第三方监测点的布设，除了必须的地面控制点以外，原则上不再独立布置和埋设监测点。在进行同步监测时，直接使用施工方的监测网点系统。第11页共39页3.3