城市地下空间互联互通新技术

地下通道概况
通道 名称 通道一 施工 方法 矩形顶 管 矩形顶 管 明挖法 矩形顶 管 总长 （m） 60 管节内径 （m） 6×3.3 埋深 （m） 7 壁厚 （mm） 450
位置 地下空间～ 国金中心 地下空间～ 上海中心 地下空间～ 金茂大厦 上海中心～ 环球金融
通道二
21
5.24×3.36
矩形盾构机
Ø 管片拼装
矩形盾构机
Ø 隧道形状保持装置
利用形状保持机构对成环管片临时支撑，解决管片拼装中的变形协调 问题；
矩形盾构机
Ø 泥垫式防侧转装置
u大截面矩形盾构在掘进中易发生侧向偏转； u开发了泥垫式防侧转装置；
矩形盾构机
Ø 防背土装置 断面大而扁平，覆土浅，盾构机顶部易发生背土； u 减摩注浆系统
目
录
3
大截面矩形盾构机研制及隧道设计施工技术
背景
Ø 随着我国城市化的高速发展，矩形隧道的另一个分支应用开始显现， 即曲线、大截面、长距离隧道。由此面临的曲线施工、背土效应控制、 环境影响控制等要求越来越高，矩形盾构技术呼之欲出。
矩形盾构机
Ø通过与市政总院合作攻关，研发了国内首台大截面矩形盾 构机及管片衬砌，并成功应用；
8.65
500
通道三
15
5×3.6
6.4
600
通道五
25
5.24×3.36
8.6
500
地下通道五
地下通道五
Ø 接收侧位于已建成未用的 上海中心地下室内； Ø 进洞接收区域位于东泰路 下方，地下管线众多；
加固范围
Ø 为陆家嘴核心区，道路交 通繁忙，人员进出频繁； Ø 进洞区域不具备地面加固 条件； Ø 采用无接收井“金蝉脱壳” 进洞法+水平冻结法；
防水试验
混凝土充填试验
管片实验
Ø采用直立式、底部设置弹簧的整环试验方法，模拟了结构重力效应和弹性 地基边界条件；
矩形盾构机
宽10.1m，高5.3m，长9.05m
Ø由切口环、支承环和盾尾组成； Ø切口环装有切削刀盘、驱动、螺旋机等； Ø支承环装有推进油缸、电控系统、管路管线等； Ø盾尾安装有管片拼装机及盾尾钢丝刷；
u构造简明、连接可靠
、受力明确；
施工控制技术
Ø切削面稳定控制
u 断面宽、大，土仓压力易不均匀，影响开挖
面稳定，易造成盾构机轴线偏转；
u 动态微调正面土压力； u 塑流性管理：注入改良材料，保证土体的塑
流性和土压力分布均匀；
施工控制技术
Ø 实时不间断管线和环境变形的自动化监测
与隧道平行的深层土体变形自动化实时监测 精确、实时、全过程反馈隧道上方近距离土体的变形
和谐为本
追求卓越
城市地下空间互联互通新技术
过 浩 侃
2016年5月
目
录
1
研发背景
2
城市既有建筑物地下空间互联互通技术
3
大截面矩形盾构机研制及隧道设计施工技术
目
录
1
研发背景
研发背景
城区地面土地资源稀缺、交通拥堵
充分利用地下空间
地下道路/通道
交通地下化，立体分流 串联独立的地下空间，提高已有空间的利用率
进洞口水平冷冻加固
进洞口暗挖作业及钢板连接
金蝉脱壳工艺
现浇段施工
无接收井“金蝉脱壳”进洞法+冻结法
钢板连接 冻结土
冻结管
Байду номын сангаас
地下连续墙
钢板连接
实施过程
顶管机组装 基坑施工 始发工作井 矩形顶管机 顶进
实施过程
最大应力139MPa
最大变形7mm
进洞口洞门凿除 顶管壳体受力分析 地下空间竣工 进洞口暗挖作业及钢板连接 冻结、测温 地下室结构局部改建 冻结加固 通道建成 现浇段施工 顶管机“金蝉脱壳”原位拆解
小结
Ø 该项目的成功实施，更好地优化了陆家嘴核心区域的空 间利用，提升了区域软环境的品质，为实现上海国际金 融和贸易中心的目标又迈出了新的一步； Ø 无接收井“金蝉脱壳”技术实现了在既有建筑物间增设 地下通道的可能，满足了在中心城区非开挖施工的内在 要求，为实现了人车分流和城市功能更新提供了一种新 的方法。
施工控制技术
内置式地下管线变形自动化实时监测 实时反馈地下管线在施工过程中产生的竖向及水平位移
实施效果
u 地表沉降：-25mm<Δ<5mm； u Φ1800雨水管位移（距盾构机顶部仅700mm）：<10mm； u 隧道无渗漏；
实施效果
小结
Ø本项目是国内首台大截面矩形盾构机的首次成功应用，在 矩形盾构机研制、矩形隧道衬砌设计及制作，以及浅覆土 隧道施工等方面，实现了诸多技术突破，填补了多项空白； Ø矩形盾构技术在都市地下空间资源日趋紧张的今天，价值 会日益显现，在城市地下通道、浅埋道路隧道、地铁隧道、 综合管廊等领域都会有广泛的应用前景。
矩形盾构机
Ø 组合式可伸缩刀盘
多刀盘组合：8个大刀盘和3个小刀盘 实现全断面切削
矩形盾构机
u探测预判前方障碍物； 轴向可伸缩式刀盘 u适应软硬不均土质和轴线纠偏； u有效减小掘进阻力；
矩形盾构机
Ø 变螺距的螺旋排土机 u 缩短盾构机总长； u 防止螺旋机喷涌；
矩形盾构机
Ø 中心可移动的双立柱式拼装机
Ø 形成超高层建筑群的聚集、联动效应， 挖掘城市空间资源，实现土地集约利用， 提高城市竞争力；
陆家嘴中心区地下空间开发工程
Ø位于银诚中路、世纪大道、花园 石桥路和金茂大厦间的绿地内，总 面积约为4320m2, 为地下二层，开 挖深度13.6m； Ø同时建设四个地下通道连接周边 金茂大厦、国金中心、上海中心、 环球金融中心的地下室，建成后实 现四大高层地下交汇； Ø上海中心的地下室已建好未运营， 金茂大厦与国金中心的地下室在营 业中；
研发背景
矩形隧道
Ø充分利用断面结构 Ø适应浅覆土功能需求
矩形盾构法
非开挖 施工 矩形顶管法
目
录
2
城市既有建筑物地下空间互联互通技术
——陆家嘴中心区地下空间互联互通案例
陆家嘴中心区地下空间开发工程
Ø 陆家嘴金融贸易区集中了上海中心、金 茂大厦、环球金融中心等超高层建筑群；
Ø 地面交通体系不完备，为完善核心区交 通组织及步行交通系统，有效实现人车分 离，进行地下空间互联互通；
矩形盾构管片
Ø采用6面覆盖钢板的钢砼复合管片结构，六分块； Ø外径9.75m×4.95m Ø内径8.65m×3.85m Ø壁厚550mm Ø环宽1000mm Ø通缝拼装
衬砌结构实验
Ø进行了单体抗弯试验，接头抗弯与抗剪试验，整环试验，焊 接工艺试验，混凝土充填试验，防水试验；
单体抗弯
接头抗弯
接头抗剪
和谐为本
追求卓越
谢谢！ Thanks for watching
背景
中心城区既有建筑物间地下互联互通
问 题
接收侧既有建筑物内无 预留接收井且无法设置 临时接收井 矩形顶管机不能推 进至既有建筑物内
无接收井进洞
原位“金蝉脱壳”拆解
方
首创既有建筑物之间增建地下通道的金蝉脱壳技术
法
无接收井“金蝉脱壳”进洞法+冻结法
上海中心侧进洞口的结构改造 创造基本进洞条件
矩形顶管机进洞就位
两道减摩泥浆套
矩形盾构机
Ø u 防背土装置 液压异步式防背土装置
将壳体上部土体作有效分割和隔离，可有效减轻盾构机因上表面大而平坦 造成的背土
应用工程
Ø 虹桥临空11-3地块地下连接通道工程
盾构段长约28m
Φ1800雨水管距离盾构机顶部为0.7m
施工控制技术
Ø 反力支撑系统
u采用传力牛腿和负环
管片组成反力支撑系统， 替代了钢弧形环与斜钢支 撑；