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极限穿越下的 “心脏搭桥手术”——上海外滩隧道工程
2020-11-19
浏览:313

进入新世纪,土压平衡盾构技术已经全面应用于上海和其他城市的轨道交通工程建设,施工技术也日益成熟。2007年,上海轨道交通网络已经形成,随着城市地下高速路的发展,上海引进了国内首台超大直径(14.27m)土压平衡盾构,应用于上海外滩通道隧道施工,在33栋历史建筑物与在运营地铁等复杂环境的极限穿越下,成功实施了解决上海市中心交通问题的“心脏搭桥手术”。

 

工程名片

 

 

上海外滩隧道•中国

2007年-2010年建设

建设单位:上海市城市建设投资开发总公司

施工单位:上海隧道工程股份有限公司

设计单位:上海市隧道工程轨道交通设计研究院

掘进装备:Φ14.27m土压平衡盾构(日本三菱)

关键词:单管双层公路隧道 超大直径土压平衡盾构 Φ14.27m 极限穿越 同步施工

 

工程概况

 

外滩隧道是位于上海外滩地下的城市快速路,全长3.3km,南起老太平弄与中山南路交叉口南侧,沿中山南路、中山东二路、中山东一路向北,至外白渡桥下穿越吴淞江,在穿越天潼路后向北转入吴淞路,在吴淞路东侧设吴淞路出入口转为地面道路,终点位于武进路和吴淞路交叉口,整体呈南北走向。


 

其中,隧道的盾构掘进段长1098m,采用日本三菱公司设计制造的直径14.27m土压平衡盾构施工。隧道建成后外径13.95m,内径12.75m,隧道轴线最小曲线半径550m,最大坡度5.0%,最小覆土为8.52m(约0.6D),为浅覆土施工。隧道在延安东路以北为双层双向6车道,以南则为单层双向4车道。

 

隧道截面

 

外滩隧道近距离穿越百年外白渡桥、外滩沿线万国建筑群、上海地铁2号线隧道、南京东路过街通道等,沉降需控制在2cm以内,施工难度极高。工程使用了当时国内最大土压平衡盾构,多次成功穿越外滩西侧享有万国建筑博览美誉的33幢历史保护建筑,被誉为解决上海市中心交通问题的“心脏搭桥手术”式的工程。

 


技术亮点

 

超大直径盾构进出洞


2009年1月23日,外滩隧道盾构始发推进。出洞时洞门面积接近170㎡,坡度达5%,盾构轴线控制及洞门防渗难度大;施工方利用搅拌桩结合旋喷桩的工艺对盾构出洞前土体进行加固,施工过程中辅助井点降水。

 

 

穿越外滩万国建筑群


盾构隧道近距离、浅覆土、高密度穿越了外滩万国建筑群,其中,建于1860年的浦江饭店基础薄弱,部分基础仅为长3.2m木桩,饭店水平向距离隧道外边线最近仅1.7m;1933年建成的上海大厦距隧道边线约7.5m,外滩通道的盾构底部深度(约25.82m)上海大厦部分桩的深度大致相同,盾构穿越时面临地基沉降、墙体开裂、建筑物倾斜等问题。

 

为了保证穿越时建筑物的安全,在隧道与浦江饭店间的间隙内进行了静压拉森板桩或排桩结合摆喷的方法加固,同时优化盾构施工参数,保证开挖面稳定,尽可能减小盾构施工对桩基周边地层的扰动;同时加强监测,通过地面跟踪注浆等辅助措施,达到保护浦江饭店与上海大厦的目的。

 


穿越外白渡桥


外滩通道于外白渡桥桩基下部穿越,隧道顶与北墩台桩底的净距约为1.5m 。作为一座百年老桥,其结构安全对盾构的顺利穿越提出了挑战。

 

实际施工中,在整个穿越期间严格控制盾构正面土压力、推进速度与出土量,并在穿越桥墩时配合同步注浆,严格控制同步注浆量和浆液质量,及时充填建筑空隙,减少施工过程中的土体变形;盾构穿越后进行后期补注浆,二次注浆与同步注浆间隔一定距离,并保持同步性,以便进一步填补土体内间隙,控制地面后期沉降。同样的措施也应用于南京东路、北京东路人行通道的穿越。

 

 

穿越在运营地铁2号线


外滩通道盾构上穿正在运营的轨道交通2号线,盾构顶部覆土厚8.52~8.65m,底部距2号线隧道顶部最近距离仅1.46m。在试验段推进,主要就土压力、推进速度、出土量、注浆量和注浆压力等与地面沉降关系进行分析,掌握盾构在此区域推进时的土体沉降变化规律。

 

在穿越过程中采取主要措施如下:

 

 

隧道开通

 

 

2009年8月,外滩隧道全线贯通,施工沉降控制均在规定标准之内。2010年3月28日,上海外滩通道正式建设通车。工程的顺利实施,为我国大断面土压平衡盾构隧道施工积累了经验,也推动了我国城市地下快速道路施工技术的发展。

 

 

 

 

 

 

 

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