上海大连路越江隧道施工技术综述

上海大连路越江隧道施工技术综述

作者：沈永东朱卫杰杨国祥文章来源：- 点击数：198 更新时间：2004-12-26

提要：本工程为穿越黄浦江的公路隧道，工程规模为双管双向四车道。其中过江圆隧道长1274m，采用单层柔性衬砌，隧道外径11m，隧道内径10.04m，衬砌环宽1.5m，采用 11.22m大型泥水平衡盾构掘进机穿越黄浦江底全断面粉砂地层及两岸码头等重要构筑物。在黄浦江底两条圆隧道间设置联络通道，采用水平冻结土体暗挖施工方法。两岸暗埋段为两孔一管廊形式，采用地下连续墙围护，明挖法施工。

关键词：隧道泥水盾构深基坑土体冻结加固施工技术

上海大连路隧道工程下游距杨浦大桥3.0km，上游距延安东路隧道3.5km，浦西位于虹口区与杨浦区交界处，浦东位于陆家嘴金融贸易区。工程总投资为人民币16.552 6亿元，以类似BOT形式进行融资、建设、经营、管理。工程线路平面图见图1。

图1 线路平面图

1 概况

隧道按城市次干道设计，设计荷载按城B级，隧道布置为双管双向四车道，车辆在每条隧道内属同向行驶，设计车速40km/h，通行净高4.5m。隧道内双车道宽度为3.75m×2，两侧路缘带宽0.25m×2，外侧布置防撞侧石及安全带。

1.1 工程地质

本工程设计线路总长度为：东线2565.740m，西线2549.600m，其中分段构成见表1，工程地质情况见图2。

表1 大连路隧道工程分段长度构成表

图2 圆隧道工程地质剖面图

工程中浦西设隧道管理中心大楼。浦西、浦东各设一座风塔。全线共设两座降压变电所，两座雨水泵房，两座消防泵房和两座江中泵房。

1.2 线路设计

由于大连路及东方路以西地铁明珠线二期先于本工程半年前开工，因此大连路隧道只能在地铁线路东侧布线。为回避浦西毛麻公司码头较深桩基，隧道平面线型呈反S形，最小曲率半径R=500m，东西线浦西侧最大纵坡为4.24%，浦东侧最大纵坡为4%，东西线最小竖曲线半径为1 500m。

1.3 工程进展情况

大连路隧道由上海隧道工程股份有限公司设计施工总承包，工程合同工期36个月。其总体安排由原计划的一台盾构来回掘进过江圆隧道优化为两台盾构同步由浦东往浦西掘进。2001年5月25日浦东工作井率先开工，2001年11月浦东工作井基本结束；2001年12月先后开始西线盾构和东线盾构井下安装调试，2002年3月25日西线盾构顺利出洞始发掘进，2002年6月17日东线盾构随后出洞始发掘进；浦西工作井于2002年2月开工，2002年7月完成，为盾构进入接收井创造了条件。西线盾构于2002年9月抵达浦西工作井、东线盾构于在2002年12月抵达浦西工作井；两岸的暗埋段和引道段于2003年6月实现隧道土建结构贯通，整个工程于2003年9月通车，比合同工期提早8个月。

2 江中圆隧道施工技术

圆形主隧道东线长2565m，西线长2549m，采用 11.22m泥水盾构掘进机施工。圆形衬砌环由5块标准块、2块邻接块和１块封顶块组成。衬砌环采用外径11 000mm、内径10 040mm、环宽1 500mm、厚度480mm的平板式衬砌结构。衬砌环采用大封顶，拼装时纵向插入。环间采用错缝拼装，环间错缝11.25°。

环与环间以32根M30的纵向螺栓相连，环面设有半圆形剪切键。块与块间以3根M36的环向螺栓紧密相连，纵缝内设凹凸榫槽，以利提高拼装精度。外弧侧设框形弹性密封垫槽，内弧侧设嵌缝槽。环向螺栓、纵向螺栓均采用锌基铬酸盐涂层作防腐蚀处理。

2.1 高精度钢筋混凝土管片生产工艺

为确保高精度钢筋混凝土管片的质量要求，采用由日本都筑株式会社设计的轻型高精度钢模，其宽度允差小于0.2mm。根据隧道各型号管片需求量，共生产直线环钢模4套、左楔环钢模1套、右楔环钢模1套。

管片结构混凝土的设计强度等级为C50、抗渗等级为S10，混凝土采用高效减水剂、高活性微矿粉掺料，选择合理的拌和物配合比参数，配制以抗裂、耐久为重点的高性能混凝土。为确保管片生产质量，本次管片全部在室内工厂化流水线生产。

本次管片生产质量优良，单块检验达到了宽度允差小于±0.2mm、弧弦长允差小于±1mm、管片内半径允差小于±1mm、螺栓直径与孔位允差小于±1mm的精度要求。管片3环拼装检验相邻环环面间隙小于0.8mm、纵缝相邻块块间间隙小于1mm、对应的环向螺栓孔不同轴度小于1mm。

2.2 盾构掘进机

经多方案比较反复论证，选用了由日本三菱重工设计和制造 11.22m大型泥水平衡盾构(图3)。

该盾构大致可分为盾构掘进机、掘进管理、泥水输送、泥水处理和同步注浆等五大系统。盾构掘进主机（图3）是进行掘进和完成管片拼装的主要设备。

图3 盾构掘进机示意图

盾构掘进主机主要技术参数如表2。

常掘进施工。

2.4 盾构掘进管理

2.4.1 主要施工参数

（1）在泥水平衡盾构掘进施工过程中，切口泥水压力必须使开挖面保持稳定，即与作用在开挖面上的土压力保持平衡。

设定泥水压p0=土压（含水压）p+加压k

土压p的取值在工程中通过试推进后确定，一般取静止土压力。加压k取0.02Mpa。

（2）掘进速度取2~3cm/min。

（3）送泥水比重取1.18~1.25g/cm3,粘度取20~25s。

（4）建筑空隙采用双液注浆充填，双液浆初凝时间为6~8s，1h抗压强度大于60kPa，注浆压力取0.3~0.4MPa，注浆量取理论建筑空隙的120%~200%。

施工过程中检查掘削量来判断开挖面的稳定、坍方、超挖以及土质变化等情况；并通过地面沉降监测等数据来分析掘进控制效果，并随时调整完善各施工参数取值。正常掘进施工引起的地面隆起小于1cm，地面沉降小于3cm。

2.4.2 穿越构筑物

盾构掘进沿线穿越大量房屋建筑物和两次穿越黄浦江码头及防汛墙，特别是两岸码头及防汛墙几经改建、扩建，基础较为复杂，必须采取相应的技术措施确保构筑物的安全（图4）。

图4 浦东码头桩基与隧道相对关系图

（1）严格控制盾构正面切口水压，使盾构切口处的地层有微小的隆起量来平衡盾构背土时的地层沉降量。

（2）穿越构筑物时，推进速度不宜过快，尽量做到均衡施工。

（3）盾构姿态变化不可过大、过频，隧道轴线和折角变化不超过0.4%。推进时不急纠、不猛纠，多注意观察管片与盾壳的间隙，采用稳坡法、缓坡法推进，以减少盾构施工对地层的影响。