武汉长江隧道工程盾构施工.ppt

1、 武汉长江隧道工程武汉长江隧道工程 盾构施工技术盾构施工技术n n一、工程概况一、工程概况n n二、工程重难点分析二、工程重难点分析 n n三、泥水盾构选型和性能三、泥水盾构选型和性能n n四、施工关键技术四、施工关键技术n n五、浅覆土地面冒浆应对措施五、浅覆土地面冒浆应对措施 n n六、科技创新六、科技创新 一、工程概况1 1 1 1、工程位置、工程位置、工程位置、工程位置 武汉长江隧道为武汉市重点工程，是武汉市重要的过江交通通道，位于武武汉长江隧道为武汉市重点工程，是武汉市重要的过江交通通道，位于武汉长江一、二桥之间。起点为汉口大智路与铭新街的交叉口，终点为武昌友谊汉长江一、二桥之间。起

2、点为汉口大智路与铭新街的交叉口，终点为武昌友谊大道南侧规划中的沙湖路，线路平面见下图。大道南侧规划中的沙湖路，线路平面见下图。2.2.2.2.工程规模工程规模工程规模工程规模 工程范围包括盾构始发井、到达井、盾构隧道、联络通道、明挖暗埋隧道、工程范围包括盾构始发井、到达井、盾构隧道、联络通道、明挖暗埋隧道、A A、B B、C C、D D、E E、F F六条匝道、管理中心大楼、通风井、路面工程及机电设备安六条匝道、管理中心大楼、通风井、路面工程及机电设备安装工程等。装工程等。主线隧道建筑总长主线隧道建筑总长36303630m m，其中盾构隧道左右线各长其中盾构隧道左右线各长2538.62538.

3、6m m，过江段长过江段长13101310m m。武汉长江隧道总平面图3.3.3.3.盾构隧道线路平、纵、横断面设计概况盾构隧道线路平、纵、横断面设计概况盾构隧道线路平、纵、横断面设计概况盾构隧道线路平、纵、横断面设计概况n n 盾构段隧道线间距为盾构段隧道线间距为1616m m28m28m，隧道线路平面最小曲线半隧道线路平面最小曲线半径为径为800800m m。线路纵坡大致为线路纵坡大致为U U形，线路最大下坡坡度为形，线路最大下坡坡度为4.35%4.35%，最大上坡坡度为最大上坡坡度为4.4%4.4%。隧道覆土厚度在。隧道覆土厚度在6.8-436.8-43m m之间。之间。n n 盾构隧道

4、为双洞分离式隧道，衬砌外径盾构隧道为双洞分离式隧道，衬砌外径1100011000mmmm，内径内径1000010000mmmm，采用通用（楔形量为采用通用（楔形量为5555mmmm）钢筋混凝土管片。隧道钢筋混凝土管片。隧道断面底部设逃生通道和电缆通道，中部为行车道，上部为专用断面底部设逃生通道和电缆通道，中部为行车道，上部为专用排烟道。排烟道。n n为为改改善善隧隧道道的的防防灾灾条条件件，在在两两条条盾盾构构隧隧道道间间设设置置2 2条条联联络络通道。通道。n n4.4.4.4.隧道穿越地层岩性分布隧道穿越地层岩性分布隧道穿越地层岩性分布隧道穿越地层岩性分布n n 本盾构隧道先后穿越淤泥质粘

5、土、粉细砂、中粗砂、卵石、本盾构隧道先后穿越淤泥质粘土、粉细砂、中粗砂、卵石、上软下硬复合地层等，具有地层多变、高承压水等特点上软下硬复合地层等，具有地层多变、高承压水等特点。盾构隧道工程地质纵断面图n n 武汉长江隧道工程是个武汉长江隧道工程是个高风险、高难度、规模大、技术复高风险、高难度、规模大、技术复杂的涉及多领域的系统工程杂的涉及多领域的系统工程,技术特点和难点主要体现在长约技术特点和难点主要体现在长约2.52.5kmkm，外径为外径为1111m m的两条圆隧道的设计、施工和施工组织等方的两条圆隧道的设计、施工和施工组织等方面，可以用多变、长、大、深、难几个字来概况：面，可以用多变、长

6、、大、深、难几个字来概况：n n1 1 1 1、地质条件复杂多变。、地质条件复杂多变。、地质条件复杂多变。、地质条件复杂多变。n n 盾构隧道穿越的地层盾构隧道穿越的地层,进出洞段以粉质粘土、粘土、淤泥进出洞段以粉质粘土、粘土、淤泥质粘土为主，江边及江中段以粉细砂及中粗砂为主，江中段局质粘土为主，江边及江中段以粉细砂及中粗砂为主，江中段局部穿过上软下硬的复合地层，地质条件复杂且多变，且隧道穿部穿过上软下硬的复合地层，地质条件复杂且多变，且隧道穿越的地层透水性强，最大水压达越的地层透水性强，最大水压达0.60.6MpaMpa。对盾构机性能（适应对盾构机性能（适应性、可靠性、耐久性）要求高。性、可

7、靠性、耐久性）要求高。二、工程重难点分析二、工程重难点分析n n2 2 2 2、高水压。高水压。高水压。高水压。n n 在最大水压在最大水压0.6 0.6 MpaMpa下盾构推进的施工安全和工程防水是重下盾构推进的施工安全和工程防水是重点。关键是保证主轴承密封、盾尾密封在高承压状态下的正常点。关键是保证主轴承密封、盾尾密封在高承压状态下的正常工作、耐久性和管片的拼装防水质量。工作、耐久性和管片的拼装防水质量。n n3 3 3 3、长距离掘进。、长距离掘进。、长距离掘进。、长距离掘进。n n 盾构长距离掘进中密和密实粉细砂（石英含量高），并在盾构长距离掘进中密和密实粉细砂（石英含量高），并在江中

8、段掘进上软下硬地层，切削中等风化基岩，对刀具特别是江中段掘进上软下硬地层，切削中等风化基岩，对刀具特别是边刀的磨损很大。盾构正面刀盘刀具耐久性和可靠性是一次过边刀的磨损很大。盾构正面刀盘刀具耐久性和可靠性是一次过江成败的关键。江成败的关键。n n4 4 4 4、周边环境复杂，保护难度大。、周边环境复杂，保护难度大。、周边环境复杂，保护难度大。、周边环境复杂，保护难度大。n n 进出洞段埋深浅，且下穿众多重要的建筑物，如电教楼、长进出洞段埋深浅，且下穿众多重要的建筑物，如电教楼、长江防洪大堤、武大铁路、鲁兹故居等江防洪大堤、武大铁路、鲁兹故居等n n5 5 5 5、施工难度大。、施工难度大。、施

9、工难度大。、施工难度大。n n 施工中存在以下技术难题：施工中存在以下技术难题：高承压水砂层联络通道施工高承压水砂层联络通道施工风险大；风险大；特殊地段（浅覆土、上软下硬复合地层、小半径曲特殊地段（浅覆土、上软下硬复合地层、小半径曲线段）盾构掘进质量控制难度大；线段）盾构掘进质量控制难度大；大体积、深手孔管片预制大体积、深手孔管片预制裂纹防治难度大。裂纹防治难度大。二、盾构选型、性能二、盾构选型、性能1 1 1 1、盾构的选型、盾构的选型、盾构的选型、盾构的选型（1 1）盾构机的分类）盾构机的分类 根据开挖面平衡根据地层和地下水情况，所采用的稳根据开挖面平衡根据地层和地下水情况，所采用的稳定开

10、挖面的方法进行分类，盾构法分为敞开式盾构（自然定开挖面的方法进行分类，盾构法分为敞开式盾构（自然平平 或机械支护）、气压盾构（压缩空气支护）、泥水盾或机械支护）、气压盾构（压缩空气支护）、泥水盾构（泥水支护）、土压平衡盾构（碴土支护）和复合式盾构（泥水支护）、土压平衡盾构（碴土支护）和复合式盾构。构。盾构盾构类类型型基本原理基本原理支支护护方式方式/开挖面开挖面压压力力调节调节方式方式1 1敞开式敞开式自自稳获稳获机械支撑机械支撑2 2气气压压盾构盾构3 3泥水盾构泥水盾构盾构盾构类类型型基本原理基本原理支支护护方式方式/开挖面开挖面压压力力调节调节方式方式4 4气气垫垫式泥水盾构式泥水盾构5

11、 5土土压压平衡盾构平衡盾构n n2 2 2 2、盾构选型、盾构选型、盾构选型、盾构选型（）盾构选型的内容（）盾构选型的内容A A盾构机基本类型的选择：盾构机基本类型的选择：土压盾构、泥水盾构、复合盾构土压盾构、泥水盾构、复合盾构B B盾构刀盘与刀具的选择：幅条式刀盘、面板式刀盘；盾构刀盘与刀具的选择：幅条式刀盘、面板式刀盘；滚刀、切刀、先滚刀、切刀、先行刀、超挖刀。行刀、超挖刀。c c 主要功能的配置：主要功能的配置：土压盾构：加泥装置、泡沫注入装置土压盾构：加泥装置、泡沫注入装置 ；泥水盾构：冲洗装置、气垫平衡装置；泥水盾构：冲洗装置、气垫平衡装置；复合盾构：功能部件更换、复合盾构：功能部

12、件更换、多模式平衡功能多模式平衡功能（2 2）盾构机选型及定购的依据）盾构机选型及定购的依据土质条件、岩性；土质条件、岩性；开挖面稳定；开挖面稳定；隧道埋深、地下水位；隧道埋深、地下水位；设计隧道的断面；设计隧道的断面；环境条件、沿线场地；环境条件、沿线场地；衬砌类型；衬砌类型；工期；工期；造价；造价；辅助工法；辅助工法；设计路线、线形、坡度；设计路线、线形、坡度；选型的原则：选型的原则：选型的原则：选型的原则：掘得进、稳得住、出得来、成形快、环保好掘得进、稳得住、出得来、成形快、环保好掘得进、稳得住、出得来、成形快、环保好掘得进、稳得住、出得来、成形快、环保好地质影响因素：土砂层、岩层，特别

13、应考虑特殊地质条件，一般来说对于土层或淤泥质地层，选择土压平衡盾构；而砂层或卵石地层选择泥水；岩石地层选择土压盾构；对于复合地层需要综合分析。主要因素有：地层的渗透系数、岩土层的颗粒分布与组份、岩石的强度、岩石的RQD指标、地质构造。粉细砂卵石层粗砂砾层中细砂砾层粉细砾层粗砂粗砂泥砂泥砂粘土地地层渗透性与盾构渗透性与盾构选型型-10泥水盾构土压平衡盾构渗渗透透系系数数(m/s)-1-10-1-10-2-10-3-10-4-10-5-10-6-10-7-10-8-10-9-10-10-10-11本工程渗透系数环境因素：建构筑物、场地环境、工程投资 作为控制地层变形能力评判，泥水盾构优于土压盾构；

14、但是由于泥水处理系统的需要，工作场地要求大。从工程投资角度考虑，一般泥水盾构施工的成本高于土压盾构的1520%；且泥水系统会造成噪音污染。n n3 3 3 3、武汉长江隧道盾构性能介绍、武汉长江隧道盾构性能介绍、武汉长江隧道盾构性能介绍、武汉长江隧道盾构性能介绍n n 根据武汉长江隧道盾构所穿越的地层分析，即根据武汉长江隧道盾构所穿越的地层分析，即有强度高的粉砂岩，也有粉细砂和粉质粘土等，有强度高的粉砂岩，也有粉细砂和粉质粘土等，以及高水压、周边环境条件复杂的特点，因此采以及高水压、周边环境条件复杂的特点，因此采用复合式泥水平衡盾构施工。用复合式泥水平衡盾构施工。n n具有高效的开挖系统、泥水

15、压力平衡功能、泥具有高效的开挖系统、泥水压力平衡功能、泥水输送及管路延伸功能、控制及故障显示功能、水输送及管路延伸功能、控制及故障显示功能、方向控制及导向系统、数据采集处理和分析功能、方向控制及导向系统、数据采集处理和分析功能、管片安装功能、同步注浆功能、泥水分离系统等管片安装功能、同步注浆功能、泥水分离系统等基本功能基本功能n n盾构由法国盾构由法国NFMNFM公司设计，除核心设备采用进口件，部分公司设计，除核心设备采用进口件，部分结构在国内制造。结构在国内制造。（1 1）盾构机类型：膨润土）盾构机类型：膨润土-气垫式泥水平衡盾构；气垫式泥水平衡盾构；（2 2）开挖直径）开挖直径11.381

16、1.38米；米；（3 3）重量：主机与后配套的重量）重量：主机与后配套的重量1100 1100 t t（主机主机900900t t，后后配套配套200200t t），），其中刀盘组件重其中刀盘组件重160160t t；（4 4）长度：整机长度：整机5656米，主机壳体长度米，主机壳体长度11.7111.71米；米；（5 5）最小转弯半径）最小转弯半径400400m m；（6 6）推力：最大推力推力：最大推力121220 121220 kNkN；（；（1818组共组共3636根油缸）根油缸）（7 7）扭矩：最大扭矩）扭矩：最大扭矩13650 13650 kNmkNm 0.85 0.85转转/分；最大转速分；最大转速时的扭矩时的扭矩5050 5050 kNmkNm 2.3 2.3转转/分；脱困扭矩分；脱困扭矩17750 17750 kNmkNm；（8 8）速度：最大掘进速度速度：最大掘进速度4040mm/minmm/minn n（1 1）刀盘和刀具设计）刀盘和刀具设计 支撑方式：中心支撑（八个辐条）支撑方式：中心支撑（八个辐条）刀盘型式：复合刀盘（刀盘型式：复合刀盘（3939把把17“17