武汉长江隧道工程盾构施工

1
敞开式
自稳获机械支撑
2
气压盾构
3
泥水盾构
A
9
盾构类型
基本原理
支护方式/开挖面压力调节方式
4
气垫式泥水盾构
5
土压平衡盾构
A
10
A
11
2、盾构选型
（１）盾构选型的内容 A盾构机基本类型的选择： 土压盾构、泥水盾构、复合盾构 B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 行刀、超挖刀。 c 主要功能的配置：
武汉长江隧道工程 盾构施工技术
A
1
一、工程概况 二、工程重难点分析 三、泥水盾构选型和性能 四、施工关键技术 五、浅覆土地面冒浆应对措施 六、科技创新
A
2
1、工程位置
一、工程概况
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，终点为武昌友谊大 道南侧规划中的沙湖路，线路平面见下图。
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； 复合盾构：功能部件更换、多 模式平衡功能
A
12
（2）盾构机选型及定购的依据
土质条件、岩性；
开挖面稳定；
隧道埋深、地下水位；
设计隧道的断面；
环境条件、沿线场地；
衬砌类型；
工期；
造价；
辅助工法；
设计路线、线形、坡度；
选型的原则： 掘得进、稳得住、出得来、成形快、环保好
盾构隧道为双洞分离式隧道，衬砌外径11000mm，内径 10000mm，采用通用（楔形量为55mm）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 专用排烟道。
为改善隧道的防灾条件，在两条盾构隧道间设置2条联络
通道。
A
4
4.隧道穿越地层岩性分布 本盾构隧道先后穿越淤泥质粘土、粉细砂、中粗砂、卵石、
基本功能．
A
17
盾构由法国NFM公司设计，除核心设备采用进口件，部 分结构在国内制造。
（1）盾构机类型：膨润土-气垫式泥水平衡盾构； （2）开挖直径11.38米； （3）重量：主机与后配套的重量1100 t（主机900t，后配
在最大水压0.6 Mpa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 工作、耐久性和管片的拼装防水质量。
3、长距离掘进。
盾构长距离掘进中密和密实粉细砂（石英含量高），并在江 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江 成败的关键。
大 利 阳 庭 大 汉 口 江 堤 长 江
武 昌 江 堤
平 武 和 大 铁 路 电 教 楼 竖 井友
谊
大
大
大
道
道街
街 街 道
道
道
武Hale Waihona Puke Baidu长江隧道A 总平面图
3
3.盾构隧道线路平、纵、横断面设计概况
盾构段隧道线间距为16m～28m，隧道线路平面最小曲线 半径为800m。线路纵坡大致为U形，线路最大下坡坡度为 4.35%，最大上坡坡度为4.4%。隧道覆土厚度在6.8-43m之间。
2.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、 A、B、C、D、E、F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。
主线隧道建筑总长3630m，其中盾构隧道左右线各长2538.6m，过江段长 1310m。
临 中胜
沿
洞
江 山
鄱 竖 井 鲁 兹 故 居
江
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15~20%；且泥水系统会造
成噪音污染。
A
16
3、武汉长江隧道盾构性能介绍
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， 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。
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、 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
A
13
➢ 地质影响因素：土砂层、岩层，特别应考
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。
A
14
卵石层 粗砂砾层 中细砂砾层 粉细砾层 粗砂 粉细砂 泥砂
纹防治难度大。
A
7
二、盾构选型、性能
1、盾构的选型 （1）盾构机的分类
根据开挖面平衡根据地层和地下水情况，所采用的稳定 开挖面的方法进行分类，盾构法分为敞开式盾构（自然平 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。
A
8
盾构类型
基本原理
支护方式/开挖面压力调节方式
4、周边环境复杂，保护难度大。
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
5、施工难度大。
施工中存在以下技术难题：①高承压水砂层联络通道施工风
险大；②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；③大体积、深手孔管片预制裂
粘土
(m/s)
系渗 数透
地层渗透性与盾构选型
-10 -1 -10-1 -10-2 -10-3 -10-4 -10-5 -10-6 -10-7
-10-8
-10-9 -10-10 -10-11
泥水盾构 本工程渗透系数
土压平衡盾构
A
15
➢ 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；但是由于泥水处理系统的需要，工作 场地要求大。
1、地质条件复杂多变。 盾构隧道穿越的地层,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0.6Mpa。对盾构机性能（适应 性、可靠性、耐久性）要求高。
A
6
2、高水压。
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A 质纵断面图
5
二、工程重难点分析
武汉长江隧道工程是个高风险、高难度、规模大、技术复杂 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 2.5km，外径为11m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：