20191223-17超长超大距离盾构隧道-长江隧道
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⑦、⑨層中承壓水水量豐富，勘察期間測得承壓水水頭標高-4.15～-6.76m之間 據上海區域性資料，此承壓水水頭年呈週期性變化，水頭標高0～-8m。
2020/3/22
一、工程概况
设计規模
工程建設規模為雙向雙管6車道公路隧道，圓隧道外徑15m， 內徑13.7m，襯砌環寬2m，採用Φ15.43m泥水平衡盾構掘進機施 工，掘進距離達7.5km，隧道平均覆土深度達30m以上。
超長距離超大直徑盾構隧道 若干關鍵施工技術研究及應用
上海隧道工程股份有限公司 總工程師 楊國祥
—— 2019年12月 ——
一3 二 三3 四 五3 六 七3 八 2020/3/22
主要匯報內容
工程概況 泥水盾構開挖面穩定施工
隧道抗浮穩定性分析 盾構施工風險預防 盾構進出洞施工 超長距離隧道快速施工 聯絡通道施工風險控制
地铁隧道广义浮力密度线（533） 长江隧道、大连路隧道 广义浮力密度线（417）
100 200 300 400 500 600 700 浆液龄期（小时）
應用本專案研製的新型同步注漿漿液以及相應的施工工藝， 隧道20抗20/3浮/22 性能明顯優於傳統的漿液；隧道後期穩定性控制良好。
三、隧道抗浮穩定性分析
2020/3/22
謝謝各位
2020/3/22
徑流年平均流量2.9萬m3/s 年徑流量9240億m3
年輸沙總量近5億t 分流：北支分流3% 南北港分流比穩定在40－60%
一、工程概況
隧道縱剖面
隧道縱坡2.9%，隧道覆土按最大沖深（-20m）控制，正常段1D。
2020/3/22
一、工程概況
隧道地质剖面
工程場區75.5m深度（相當標高 – 80.1m）以上的土層按其成因類型可劃分 為8層，其中第①、②、③、④、⑤、⑦、⑨層又可細分為若干亞層。
2020■/3/聯22 絡通道支護結構
■聯絡通道防護門
七、聯絡通道施工風險控制
2020/3/22
雙排孔凍結
七、聯絡通道施工風險控制
2020/3/22
七、聯絡通道施工風險控制
2020/3/22
七、聯絡通道施工風險控制
2020/3/22
八、結語
上行線盾構 2019年9月23日出洞 2019年5月26日進洞
同步施工增加抗浮稳定性
2020/3/22
三、隧道抗浮穩定性分析
豎橫徑控制在0.2％-0.4％D，相鄰管片高差8mm
2020/3/22
四、盾構施工風險預防
可替換式刀頭及常壓工作艙
2020/3/22
四、盾構施工風險預防
可替換式盾尾刷
盾尾鋼板刷
應急氣囊
第一道鋼絲刷 第二道鋼絲刷 第三道鋼絲刷
2020/3/22
旋喷桩封堵
冻结法加固
2020/3/22
48m 有效加固宽度
工作井
盾构机 盾构机
13.5m
搅拌桩加固
有效加固长度 (深度25m)
洞圈止水
五、盾構進出洞施工
盾構水中進洞
2020/3/22
六、超長距離隧道快速施工
即時同步施工预制构件
2020/3/22
六、超長距離隧道快速施工
即時同步施工工藝
車架2
2020/3/22
一、工程概况
同期超大直徑隧道比較
東京灣隧道
竣工日期：2019年8月 盾構機直徑：14.14 m 一次性推進距離：2.3 km 8台盾構雙向推進；江中對接
易北河第四隧道
竣工日期：2019年 盾構機直徑：14.20 m 一次性推進距離：2.1 km
2020/3/22
一、工程概况
网格变形
2020/3/22
总位移
总应力
塑性区
二、泥水盾構開挖面穩定施工
模擬盾構推進數值仿真
2020/3/22
利用曙光4000A超級計算機 最新數值計算技術和平行計算法 全三維視覺化數值仿真模擬盾構推進
2020/3/22
三、隧道抗浮穩定性分析
超大直徑管片1:1模擬試驗研究
管片自重變形 注漿壓力 隧道抗浮能力
超長距離隧道水平運輸技術
結合即時同步施工，採用無軌運輸，確保長距離高效水準運輸
2020/3/22
七、聯絡通道施工風險控制
上海長江隧道需在長江底下水壓力高達0.6Mpa的 條件下施工8條聯絡通道，施工難度大、風險極高。經 充分論證比選後決定採用冰凍法施工。
2020/3/22
七、聯絡通道施工風險控制
100m
· ·· ··
2020/3/22
100m
·
車架2
盾 車架1 構
機
L
滿足快速施工要求
盾 車架1 構
機
六、超長距離隧道快速施工
快速施工理念融入盾構機設計
盾構機
聯系鋼樑
管線轉接車架
盾構機及各系統必須滿足快速施工要求。
2020/3/22
六、超長距離隧道快速施工
即時同步施工工藝
2020/3/22
六、超長距離隧道快速施工
模擬盾構試驗平臺模型試驗
首次在工程實施前採用泥水盾構相似模型試驗，模擬在高水壓淺覆土條 件下泥水盾構的推進試驗，進行超大斷面泥水盾構開挖面穩定、施工參數匹 配的研究。
2020/3/22
二、泥水盾構開挖面穩定施工
開挖面穩定預測仿真分析
採用超級計算機進行全三維的准動態和動態相結合的數值仿真，進行超 大直徑長距離掘進施工的開挖面穩定的預測仿真分析，得出開挖面破壞時極 限壓力和開挖面破壞形式。
結語
一、工程概況
地理位置
上海長江隧道工程作為 崇明越江通道“南隧北橋” 的一部分
南起上海浦東五好溝， 北至長興島南端。
跨越九公里的長江 天塹，而後與雙塔斜 拉索大橋相連，直達 崇明島。
总投资126亿人民币 2020/3/22
上海市
一、工程概況
河勢、水文 長江口屬典型的江心沙多島型潮汐河口。 呈三級分汊，四口入海格局。
下行線盾構 2019年1月5日出洞 2019年8月28日進洞
工程品質 優良
施工記錄：26m/天
2020/3/22
556m/月
八、結語
在經濟全球化趨勢的推動下，各國以及各城市間都將建立更為密切的合 作關係，越江隧道和海峽隧道具有廣泛的建設前景，為提高使用效率，隧 道建設向大直徑、長距離發展是必然的趨勢。掌握超大型盾構掘進機的施 工技術能極大地提高我們的市場競爭力，是我們走向世界，與國際接軌的 重要步驟，以使我國的盾構施工技術躋身於世界先進行列之中。
注漿孔
2020/3/22
2020/3/22
三、隧道抗浮穩定性分析
模型隧道上浮試驗研究
广义浮力密度(kg/m3)
1200 1000 800 600 400 200
0 0
模型隧道覆土深度5.9m工况（试验时间28天）
水中广义浮力密度（1000）
y = -218.84Ln(x) + 1557.6 R2 = 0.9428
第一道 第二道 第三道 鋼絲刷 鋼絲刷 鋼絲刷
应急气囊
盾尾鋼板刷
五、盾構進出洞施工
進出洞加固
針對超大斷面正面土體穩 定，開發了大體積加固新技 術，確保超大直徑泥水盾構 出洞階段泥水壓力建立。
洞圈止水
2020/3/22
五、盾構進出洞施工
進出洞加固
選擇了凍結法和水泥土攪拌加固兩種方式 在上海中環線隧道（盾構直徑14.87m）和上海長江隧道（盾 構直徑15.43m）得到了應用
2020/3/22
三、隧道抗浮穩定性分析
超大直徑管片1:1模擬試驗研究
2020/3/22
三、隧道抗浮穩定性分析
多點注漿壓力的技術要求
多點注漿孔同時注漿 單孔附加注漿壓力控制在0.3－0.6Mpa 管片頂部注漿壓力為其他注漿孔位的2/3以下
注漿體
1.0m
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1.0m
q=0.6Mpa
土
體
<注漿附加壓力>
為確保聯絡通道的施工安全，施工中採取以下技術措施： ①採用在隧道兩側打孔、喇叭口部分採用雙排孔凍結措施，以確保凍土 帷幕的厚度、強度以及與管片的良好膠結。 ②凍結孔開孔前，先打若干小孔探測地層穩定情況。每個鑽孔都設有密 封裝置，以防鑽進時大量出砂、出水。 ③在凍結過程和開挖過程中加強監測，佈置測溫孔和壓力釋放與觀測孔， 全面監測凍土帷幕的形成過程，開挖施工時如遇凍土帷幕有明顯變形及時 調整開挖構築工藝。 ④設置安全門，防止突發事件的發生。
同期超大直徑隧道比較
荷蘭綠心隧道
竣工日期：2019年3月 盾構機直徑：14.87 m 一次性推進距離：2.0 km 全長7Km，每2Km設一接收井
上海上中路隧道
開工日期：2019年 盾構機直徑：14.87 m 一次性推進距離：2.1 km 兩層雙向4車道
2020/3/22
二、泥水盾構開挖面穩定施工
2020/3/22
一、工程概况
设计規模
工程建設規模為雙向雙管6車道公路隧道，圓隧道外徑15m， 內徑13.7m，襯砌環寬2m，採用Φ15.43m泥水平衡盾構掘進機施 工，掘進距離達7.5km，隧道平均覆土深度達30m以上。
超長距離超大直徑盾構隧道 若干關鍵施工技術研究及應用
上海隧道工程股份有限公司 總工程師 楊國祥
—— 2019年12月 ——
一3 二 三3 四 五3 六 七3 八 2020/3/22
主要匯報內容
工程概況 泥水盾構開挖面穩定施工
隧道抗浮穩定性分析 盾構施工風險預防 盾構進出洞施工 超長距離隧道快速施工 聯絡通道施工風險控制
地铁隧道广义浮力密度线（533） 长江隧道、大连路隧道 广义浮力密度线（417）
100 200 300 400 500 600 700 浆液龄期（小时）
應用本專案研製的新型同步注漿漿液以及相應的施工工藝， 隧道20抗20/3浮/22 性能明顯優於傳統的漿液；隧道後期穩定性控制良好。
三、隧道抗浮穩定性分析
2020/3/22
謝謝各位
2020/3/22
徑流年平均流量2.9萬m3/s 年徑流量9240億m3
年輸沙總量近5億t 分流：北支分流3% 南北港分流比穩定在40－60%
一、工程概況
隧道縱剖面
隧道縱坡2.9%，隧道覆土按最大沖深（-20m）控制，正常段1D。
2020/3/22
一、工程概況
隧道地质剖面
工程場區75.5m深度（相當標高 – 80.1m）以上的土層按其成因類型可劃分 為8層，其中第①、②、③、④、⑤、⑦、⑨層又可細分為若干亞層。
2020■/3/聯22 絡通道支護結構
■聯絡通道防護門
七、聯絡通道施工風險控制
2020/3/22
雙排孔凍結
七、聯絡通道施工風險控制
2020/3/22
七、聯絡通道施工風險控制
2020/3/22
七、聯絡通道施工風險控制
2020/3/22
八、結語
上行線盾構 2019年9月23日出洞 2019年5月26日進洞
同步施工增加抗浮稳定性
2020/3/22
三、隧道抗浮穩定性分析
豎橫徑控制在0.2％-0.4％D，相鄰管片高差8mm
2020/3/22
四、盾構施工風險預防
可替換式刀頭及常壓工作艙
2020/3/22
四、盾構施工風險預防
可替換式盾尾刷
盾尾鋼板刷
應急氣囊
第一道鋼絲刷 第二道鋼絲刷 第三道鋼絲刷
2020/3/22
旋喷桩封堵
冻结法加固
2020/3/22
48m 有效加固宽度
工作井
盾构机 盾构机
13.5m
搅拌桩加固
有效加固长度 (深度25m)
洞圈止水
五、盾構進出洞施工
盾構水中進洞
2020/3/22
六、超長距離隧道快速施工
即時同步施工预制构件
2020/3/22
六、超長距離隧道快速施工
即時同步施工工藝
車架2
2020/3/22
一、工程概况
同期超大直徑隧道比較
東京灣隧道
竣工日期：2019年8月 盾構機直徑：14.14 m 一次性推進距離：2.3 km 8台盾構雙向推進；江中對接
易北河第四隧道
竣工日期：2019年 盾構機直徑：14.20 m 一次性推進距離：2.1 km
2020/3/22
一、工程概况
网格变形
2020/3/22
总位移
总应力
塑性区
二、泥水盾構開挖面穩定施工
模擬盾構推進數值仿真
2020/3/22
利用曙光4000A超級計算機 最新數值計算技術和平行計算法 全三維視覺化數值仿真模擬盾構推進
2020/3/22
三、隧道抗浮穩定性分析
超大直徑管片1:1模擬試驗研究
管片自重變形 注漿壓力 隧道抗浮能力
超長距離隧道水平運輸技術
結合即時同步施工，採用無軌運輸，確保長距離高效水準運輸
2020/3/22
七、聯絡通道施工風險控制
上海長江隧道需在長江底下水壓力高達0.6Mpa的 條件下施工8條聯絡通道，施工難度大、風險極高。經 充分論證比選後決定採用冰凍法施工。
2020/3/22
七、聯絡通道施工風險控制
100m
· ·· ··
2020/3/22
100m
·
車架2
盾 車架1 構
機
L
滿足快速施工要求
盾 車架1 構
機
六、超長距離隧道快速施工
快速施工理念融入盾構機設計
盾構機
聯系鋼樑
管線轉接車架
盾構機及各系統必須滿足快速施工要求。
2020/3/22
六、超長距離隧道快速施工
即時同步施工工藝
2020/3/22
六、超長距離隧道快速施工
模擬盾構試驗平臺模型試驗
首次在工程實施前採用泥水盾構相似模型試驗，模擬在高水壓淺覆土條 件下泥水盾構的推進試驗，進行超大斷面泥水盾構開挖面穩定、施工參數匹 配的研究。
2020/3/22
二、泥水盾構開挖面穩定施工
開挖面穩定預測仿真分析
採用超級計算機進行全三維的准動態和動態相結合的數值仿真，進行超 大直徑長距離掘進施工的開挖面穩定的預測仿真分析，得出開挖面破壞時極 限壓力和開挖面破壞形式。
結語
一、工程概況
地理位置
上海長江隧道工程作為 崇明越江通道“南隧北橋” 的一部分
南起上海浦東五好溝， 北至長興島南端。
跨越九公里的長江 天塹，而後與雙塔斜 拉索大橋相連，直達 崇明島。
总投资126亿人民币 2020/3/22
上海市
一、工程概況
河勢、水文 長江口屬典型的江心沙多島型潮汐河口。 呈三級分汊，四口入海格局。
下行線盾構 2019年1月5日出洞 2019年8月28日進洞
工程品質 優良
施工記錄：26m/天
2020/3/22
556m/月
八、結語
在經濟全球化趨勢的推動下，各國以及各城市間都將建立更為密切的合 作關係，越江隧道和海峽隧道具有廣泛的建設前景，為提高使用效率，隧 道建設向大直徑、長距離發展是必然的趨勢。掌握超大型盾構掘進機的施 工技術能極大地提高我們的市場競爭力，是我們走向世界，與國際接軌的 重要步驟，以使我國的盾構施工技術躋身於世界先進行列之中。
注漿孔
2020/3/22
2020/3/22
三、隧道抗浮穩定性分析
模型隧道上浮試驗研究
广义浮力密度(kg/m3)
1200 1000 800 600 400 200
0 0
模型隧道覆土深度5.9m工况（试验时间28天）
水中广义浮力密度（1000）
y = -218.84Ln(x) + 1557.6 R2 = 0.9428
第一道 第二道 第三道 鋼絲刷 鋼絲刷 鋼絲刷
应急气囊
盾尾鋼板刷
五、盾構進出洞施工
進出洞加固
針對超大斷面正面土體穩 定，開發了大體積加固新技 術，確保超大直徑泥水盾構 出洞階段泥水壓力建立。
洞圈止水
2020/3/22
五、盾構進出洞施工
進出洞加固
選擇了凍結法和水泥土攪拌加固兩種方式 在上海中環線隧道（盾構直徑14.87m）和上海長江隧道（盾 構直徑15.43m）得到了應用
2020/3/22
三、隧道抗浮穩定性分析
超大直徑管片1:1模擬試驗研究
2020/3/22
三、隧道抗浮穩定性分析
多點注漿壓力的技術要求
多點注漿孔同時注漿 單孔附加注漿壓力控制在0.3－0.6Mpa 管片頂部注漿壓力為其他注漿孔位的2/3以下
注漿體
1.0m
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1.0m
q=0.6Mpa
土
體
<注漿附加壓力>
為確保聯絡通道的施工安全，施工中採取以下技術措施： ①採用在隧道兩側打孔、喇叭口部分採用雙排孔凍結措施，以確保凍土 帷幕的厚度、強度以及與管片的良好膠結。 ②凍結孔開孔前，先打若干小孔探測地層穩定情況。每個鑽孔都設有密 封裝置，以防鑽進時大量出砂、出水。 ③在凍結過程和開挖過程中加強監測，佈置測溫孔和壓力釋放與觀測孔， 全面監測凍土帷幕的形成過程，開挖施工時如遇凍土帷幕有明顯變形及時 調整開挖構築工藝。 ④設置安全門，防止突發事件的發生。
同期超大直徑隧道比較
荷蘭綠心隧道
竣工日期：2019年3月 盾構機直徑：14.87 m 一次性推進距離：2.0 km 全長7Km，每2Km設一接收井
上海上中路隧道
開工日期：2019年 盾構機直徑：14.87 m 一次性推進距離：2.1 km 兩層雙向4車道
2020/3/22
二、泥水盾構開挖面穩定施工