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创多项世界纪录的国内首条15m级盾构法隧道——上海长江隧道
2020-11-06
浏览:329

2004年上海上中路隧道工程引进原荷兰绿色心脏14.87m泥水气平衡盾构开启了超大直径隧道施工的新篇章,国内越江隧道建设开始逐步向14-15m直径方向发展。由隧道股份建设的上海长江隧道工程采用两台直径15.43m泥水气平衡盾构进行施工,是当时世界最大的盾构法隧道,也因其长、大、深等一系列特点而备受世界同行瞩目!



上海长江隧道·中国

2004年-2009年建设

建设单位:

上海隧道工程股份有限公司

掘进装备:

Φ15.43m泥水气平衡盾构(德国海瑞克)*2

关键词:

世界纪录 15米级 桥隧结合 泥水气平衡 长大深

工程概况

上海长江隧桥(崇明越江通道)工程起于上海市浦东新区的五好沟,经长兴岛到达崇明县的陈家镇,全长25.5km。采用“南隧北桥”方案,即以隧道形式穿越长江口南港水域,长约8.95km;以桥梁形式跨越长江口北港水域,长约16.65km。工程按高速公路标准,双向六车道,设计荷载公路I级,设计车速80-100km/h,并预留了轨道交通的空间。


隧道路线图

 

隧道全长14952m(东线、西线各长7476m),轴线最小半径4000m,最大坡度2.9%,隧道最大埋深37.9m,江中最小埋深14.0m。隧道外径15.0m,内径13.7m,采用通用环错缝拼装,管片厚度为0.65m,环宽为2.0m。每环由10块管片构成。在隧道内分别设联络通道8处、江中泵房4座。


隧道截面

 

技术创新

既是特点,又是难点!

■ 长: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,面临着长隧道轴线控制、通风、防灾等问题。

 

■ 大:15.43m的开挖直径为当时全球最大,需要解决超大断面盾构开挖面稳定、隧道抗浮、管片错缝拼装等问题。

 

■ 深:隧道在江底最深的埋深达到55m,在高水压软土地层中,面临隧道防水、耐久性以及联络通道施工等难题。

针对上海长江隧道的技术难点,建设方针对性地采取了相关技术措施,解决了隧道建设难题,并构建了长大软土盾构隧道建设技术体系——

超大直径盾构进出洞

上海长江隧道进、出洞采用深层搅拌桩+高压旋喷桩+井点降水的方式进行土体加固,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。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。

结构安全、抗浮以及开挖面稳定技术

管片结构采用通用楔形衬砌结构,外径为15.0m,内径为13.7m,衬砌厚度为65cm,环宽为2m。衬砌圆环分为10块,环与环间、块与块间采用螺栓连接。通过在特殊地段衬砌环间增设了剪力销的措施,以提高衬砌环间抗剪能力,减少环间错台,从而保证隧道结构安全与纵向稳定。为有效保证开挖面的稳定,开挖面泥水压力控制采用气泡舱方式,比传统方法的控制精度更高、更及时。

轴线精确控制技术

盾构姿态控制采用激光导向系统自动测量,并人工复核。自动导向系统能帮助盾构司机控制盾构轨迹,达到管片拼装后隧道线形与设计线形相符。人工复核采用平行双导线方式。盾构机在抵达长兴岛后,工作井前400m,通过引入高精度陀螺仪并结合贯通测量垂直顶升孔投点,解决了隧道始发井和接收井之间因长距离跨江而控制点间不能通视、传统的测量手段不能满足工程与精度要求的问题,保证了工程施工质量,确保了隧道单向一次掘进贯通偏差小于6~7cm要求,达到2cm的国际先进水平。

泥水处理系统

隧道施工过程中,两台泥水平衡盾构机每向前挪一步,都需消耗一定量的支护泥浆,同时盾构机刀盘又会掘出大量成分复杂的江心底泥。项目课题组开发出一套具有自主知识产权的高效环保型泥水处理系统,成功解决了黏土地层超细颗粒分离难题,使盾构泥水回收率超过80%。

冻结法施工联络通道

上海长江隧道东线隧道和西线隧道之间净距15m,每隔830m左右设置1个联络通道,共设8个联络通道。联络通道采用圆形断面,其中标准段内径2.74m,外径3.34m;喇叭口段内径2.74m,外径3.94m。

8条联络通道,采用冻结法施工,首次采用双排管冻结设计,结合超大隧道施工空间布置设置口形钢梁,解决了开启钢管片、连接通道开挖过程中洞口稳定问题。采用圆形截面方式进行连接通道开挖、强制解冻、融沉注浆等手段,顺利解决了高承压水、超埋深条件下连接通道施工难题。

 

隧道掘进

“长江一号”盾构于 2006年 9月 23 日始发,2008 年 5 月 23 日水中进洞贯通;“长江二号”盾构 2007 年 1 月 始发,2008 年9月水中进洞。至此,“万里长江第一隧”工程提前实现双线贯通 。


 

工程于2009年10月31日通车,获得国家优质工程奖、中国土木工程詹天佑奖等大奖,施工、运营、建设3项技术均获得上海市科学进步一等奖,2012年获得国际隧协颁发的“2012年度国际隧道奖”(超过10亿美元级),开创了中国超大直径隧道施工的新纪元。


 

 

 

 

 

 

 

 

 

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