南京长江隧道工程关键技术研究

三、开展的技术攻关和施工综合技术研究 1、研究背景和意义 2、南京长江隧道创新之处 3、开展的主要研究项目和阶段成果
不当之处敬请批评指正！
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一、工程总体情况介绍 1、项目概况
• 南京长江隧道工程盾构隧道设计为双向、双洞6车道，其 中左线盾构隧道长3022m，右线盾构隧道长3015m。隧道 采用两台直径Φ14.93m泥水盾构，由江北始发井出发， 同向掘进施工。
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• ⑷ 水下一次掘进距离长，刀具保护要求极高 • 南京长江隧道长度超过3km，而且地层条件复杂，以砂层为主： • ① 如果在同等地质条件下，由于盾构直径超大，南京长江隧道3km的掘进相
当于直径6.3m的地铁盾构掘进17km。 • ② 同样的盾构机刀具，在石英含量高的砂层中盾构机刀具的磨损是软土地层
砾砂、圆砾、强风化 粉砂质泥岩, 22.3%
粉土, 2.3%
淤泥质粉质粘土和淤 泥质粉质粘土夹粉土,
9.2%
粉细砂, 66.2%
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盾构隧道管片
盾构隧道管片内径13.30m，外径14.50m，厚度60cm。每 环衬砌由10块管片组成，环宽2m。 管片拼装设计为7块标准块、2块相邻块和1块封顶块， 分Z型Y型两种管片模式。 管片设计强度C60，防水等级S12。
中的10倍以上，也就是说：南京长江隧道盾构机掘进完成3公里长的江底隧道， 相当于同样直径的盾构机在软土地层中掘进30公里。因此刀具的保护是施工 中必须克服的难题。
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• ⑸ 盾构始发和接收超浅埋 • 按照一般作法，盾构机始发和接收覆土厚度一般不宜小于1倍盾构机
直径，而本工程权衡深基坑和盾构出洞双重困难，选择盾构机始发埋 深仅为0.37倍盾构直径（5.5m），在国内是埋深最浅的；除了荷兰绿 心隧道以外，世界上还没有更浅埋深盾构始发范例。
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盾构隧道水文地质情况
盾构隧道工程区段属长江河床及高河漫滩，地形开阔平坦。地表主要为农田、水 塘、苗圃等。盾构穿越江面宽度约2600m，高水位多年平均值8.37m，最大水深约 28.8m。隧道通过地段主要地层分布为粉细砂、砾砂、圆砾和强风化砂质泥岩。
盾构起点 K3+599.763 长江江北防洪大堤
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尊敬的各位领导、各位专家： 我叫王华伟，现担任中铁十四局南京长江隧道工程指挥 部总工程师职务，我汇报的题目是《南京长江隧道工程综 合施工技术研究》，包括以下三项主要内容：
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一、工程总体情况介绍 1、南京长江隧道工程项目概况 2、南京长江隧道工程特点、难点及风险点 3、设备情况简介
二、南京长江隧道工程施工情况综述
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• ⑵ 水压力高 • 南京长江隧道盾构机工作压力高，最大达到6.5㎏/㎝2（即相当于65m水
头压力），在超大直径盾构水下隧道项目中是世界最大的。 • ⑶ 地层透水性特强 • 长江南京水域的江中主要为粉细砂地层，以及部分砾砂、卵石层，砂层
透水系数是粘土层的千倍以上，在如此高透水性地层条件下，而最大水 压力达到6.5㎏/㎝2，所有的水头压力均直接作用在隧道上，江底隧道掘 进风险是巨大的，如何安全、顺利完成施工是一个具有挑战性的课题。
南京长江隧道是一项世界瞩目的宏伟工程，南京长江隧道工程面临一些世 界级的技术难点和挑战。本工程特点、难点及风险点主要包括以下六个方面：
⑴ 盾构直径超大
荷兰的绿心隧道盾构机直径14.87m，是 目前世界上已建成的直径最大的盾构工程。 南京长江隧道盾构机直径14.93m，是目前世 界上直径最大的盾构机之一，直径超过世界 上已建成的最大盾构隧道。虽然盾构机尺寸 的增大仅是数字的增大，但是由于盾构机尺 寸的增大带来的则是施工难度和风险的几何 增长，盾构机直径的超大带来的一系列问题 是施工面临的挑战之一。
⑿ ⒂-1
⒃-1
⑩ ⒀
⒂-1
⑧
⑧-1
⑿
⑩
⒀ ⒀
⒂-1
8.37m
①-1 ④
④-2 ⑥
⑦-1 ⑧
⒀
④ ⑥
⑨ ⑩
⒀
②-3 ④
④
④-2
⑦-1
⑦-2
⑧
⑨-1 ⑨
⑩ ⒂-1
⑨ ⒂-1
②-3 ②-2 ④-2 ⑦-1
⑧
⒃-1
⒃-1
②-2 ④-2 ⑦-1
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10.000
-10.000
-30.000 盾构隧道
-50.000
K3+760.000 西环洲公路（梅子州防洪大堤）
K6+345.820 盾构终点 K6+590.000
段
梅
①-1
②-3
②-3
②-2 ②-3
④
④
④ ⑥
⑦-1 ⑦-2
⑥
⑦-2
⑥
⑧
⑧
⑦-2 ⑧
⑨-1
⑨
⑨-1
⑨
⑨-1
⑨
⑨-1
⑨
⑨-1
⑨
⑨
⑿
⑩
⑩
⑩
⑩
⑩
⑿
⑿
⑿
⑿
⒀
⒀
⒀
④ ⑦-1
⑿ ⒀
④-2
①-1
⑧
⑨-1 ⑩
⑿ ⒂-1
项目
允差值
单
管片宽度
块 管片弧长、弦长
检 管片内半径
±0.5 mm ±1.0 mm ±1.0 mm
验 管片外半径
（-0、+2）mm
螺栓孔直径与孔位 ±1.0 mm
整装 环面间隙
≤1.0mm
环 拼检 验对应面纵环缝间间螺隙孔不同轴度
(-0,+2.0)mm <1.0 mm
备注 内表面测定
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一、工程总体情况介绍 2、南京长江隧道工程特点、难点及风险点
-70.000
水面
8.37m 历年最高潮水位多年平均
长江
①粉细砂 ⑦-1粉细砂
①粉细砂 ⑦-1 粉细砂
① 粉细砂 ⑦-1 粉细砂
⑿粉细砂
⑧ 粉细砂
⑩砾砂
⑿粉细砂
⒀ 圆砾
⒂-1
⒂-1
⑧粉细砂
⑧ 粉细砂
⑩砾砂 ⒀ 圆砾
⑿ 粉细砂
⑩砾砂
强风化粉砂质泥岩 ⒂-1
⒀圆砾 强风化粉砂质泥岩
⒂-1 ⒃-1 中风化粉砂质泥岩
④
①-1
④-2
④
⑦-1
⑦-1
①
⑧-1
⑧
⑧
⑧-1
⑧
① ⑦-1
⑧-1
⑩
⑩
⒀
⑿
⑿
⒀
⒀
⒂-1
⑩
⑿
⑿ ⒀
⒂-1
⒃-1
8.37m 历年最高潮水位多年平均
⑦-1
⑧
⑩
⒀
⑿
⒂-1
⒃-1
①
①
⑦-1
⑦-1
⑧ ⑩ ⒀ ⒂-1
⑩
⑿-1
⑿
⒃-1
⑧
⑩
⑿
⒀
⑿-1 ⒂-1
⒂-1
①
①
① ⑦-1
Leabharlann Baidu
⑦-1
④
⑧
⑧-1
⑧
⑩ ⒀ ⒀-1 ⑿ ⒂-1
• 另一方面来说，盾构超浅埋始发和接收的顺利实现，对我们以后进行 类似工程建设提供了重要参考和依据，并且盾构隧道埋深的减少将会 带来巨大的经济效益，推动盾构施工技术进步。
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• ⑹ 江底盾构覆土厚度浅
• 由于受客观条件的制约，线路纵坡设置虽然达到最大规范坡度，但是在盾构 到达井一侧的江底，有一江中冲槽段，该冲槽段盾构最小覆土厚度仅有11m （仅有0.7倍盾构直径）。而且该段地层为高透水性、松散的粉细砂层，水深 却高达20多米，在这样高水压、浅覆土极端困难的条件下进行隧道施工安全 风险极大，这也是南京长江隧道面临的难题和挑战。