南京长江隧道设计与施工

四、工程特点和难点
3020米 5.5米 60米
10.8米
南京长江隧道是世界瞩目的越江工程，是一个高风险、 高挑战性的技术难题。其技术特点可以用六个字概括 高挑战性的技术难题 其技术特点可 用 个字概括：
“大”“高”“强”“薄”“长”“杂”

京 江 技 特
V V V V
V
V
“大”：即盾构直径超大。盾构机直径 14 93米，是世界上直径最大的盾构之一。 14.93 米 是世界上直径最大的盾构之 “高”：最大水土压力高达6.5bar，目前在 同类盾构隧道中水土压力最高； 同类盾构隧道中水土压力最高 “强”：穿越的地层主要为渗透系数很高 的强透水层 占隧道总长的87%。 的强透水层，占隧道总长的 “薄”：江底冲槽段约150米覆土厚度不足 1倍洞径,最小埋深仅10.8 10 8米（0.72D) 0 72D)；始发 始发 段埋深仅5.5米(不足0.4倍D)。 “长” 地层对刀具的磨损系数高 盾构 “长”：地层对刀具的磨损系数高，盾构 在数十米深的水下穿越、检修困难，连续 掘进长度3000多米。 多米 “险”：隧道穿越粉土、粉细砂、砾砂、 卵石和强风化岩层 地质条件异常复杂 卵石和强风化岩层，地质条件异常复杂， 且存在不明障碍物的风险。
南京长江隧道技术特点 南南 点点

五、盾构施工

¾ ¾
1.盾构机刀盘及刀具配置： 盾构刀盘形式为辐条面板式，开挖直径 盾构刀盘形式为辐条面板式 开挖直径 为14.93m，由6个辐条和6块三角形面板 组成；开口宽度60cm 开口率约30％ 组成；开口宽度60cm、开口率约30％。 刀盘上安装了7把中心刮刀；辐条安装有 16把先行刀 182把刮刀（其中 71把可 16把先行刀、182把刮刀（其中 常压更换， 其余为固定刮刀）、 12把 边缘铲刀和6把边缘小铲刀；仿形刀2把。 边缘铲刀和6把边缘小铲刀；仿形刀2把 主开挖刀采用220mm宽重型刮刀宽度，共 38个开挖轨迹 开挖轨迹间距200 38个开挖轨迹，开挖轨迹间距200mm。 先行刀突出刀盘面板的高度为250mm；其 先行刀突出刀 面板的高度为 ；其 他刀具一律为200mm。
¾
¾
¾

中心刀7把
边缘铲刀12把
小铲刀6把
固定刮刀111把
可常压更换 刮刀71把 先行刀16把

常压 换刀 的功 能和 构造
刀闸
刀盘辐臂
常压换刀 工作舱

2、盾构机始发
37m 18m
冷冻加固 内衬墙
顶棚加固 全 断 面 加 固 高压旋喷加固
1.6m
预埋密封钢圈
地下连续墙

3 一般地段的盾构掘进 3.
（1）泥水压力：
A.泥水压力取值的一般原则 泥水压力取值的 般原则
¾切口水压的上、下限值设定值采用的静止
土压力和主动土压力进行控制。 ¾由于本隧道以粉细砂、砾砂地层为主，地 层渗透系数大，透水性强，采取水土分算的 方法进行计算。 方法进行计算 ¾始发段等其余不透水的淤泥质黏土地层采 用水土合算。 ¾同时，结合本工程特点及盾构机的特性， 要根据地表监测数据，对理论计算的泥水压 力进行适当修正。 力进行适当修正

（1）泥水压力：
B.利用始发段确定泥水压力值 正常压力通过
K3+668
VA VB VC VD VE
K3+708 大堤
池塘
0.8~1.5m
泥水压力上限通过
7.3m
泥水压力下限通过
−4%

位移监测点 地表沉降监测点
V
现场监测

（1）泥水压力：
C.主要结论： V当压力设定小于计算下限值，能保持 掌子面平衡，但地面沉降量过大，塌陷 风险大；当压力设定大于计算上限值时， 表隆起明显，有击穿迹象。 V因此，对于地表沉降控制严格的地段 选用上；对于浅覆土且地表沉降控制不 严地段，以下限值控制为宜。 V推进过程中压力波动值控制在－20～ ＋20kPa以内。

（2）刀盘转速与推进速度
¾本工程使用的盾构机，设计刀盘最大转
速为1.5rpm 1 5rpm，最大推进速度为 最大推进速度为4.5cm/min 4 5cm/min。 ¾在粉粘土及粉细砂等均匀软弱地层中， 刀盘转速取1.0rpm 1 0rpm，推进速度约 推进速度约 3~4cm/min，充分发挥设备能力，力较高 的掘进速度。 ¾粉细砂、砾砂、圆砾及风化岩混合地层 中，刀盘转速控制在0.8 0 8转以内，根据开挖 面地质情况，从保护刀具的原则出发，采 用较低的转速和推进速度。

（3）泥水管理
盾构掘进施工中，主要的泥浆参数包 括比重 粘度 含砂率 析水量和PH值等 括比重、粘度、含砂率、析水量和PH值等 参数。主要控制指标如下：
●粘度:18～25s。粘土及粉砂层中取20s以下 ●粘度:18～25s 粘土及粉砂层中取20s以下 ●比重：选取1.15 ～ 1.25g/cm3 ●含砂量:15 ～ 20％。 ●析水量:不大于5% ● PH值PH值：9 值 值 ～ 10
在砾砂、粉砂层中，以调浆为主；在 粘土类地层中，主要采用弃浆加水方法进 中， 弃 行调配，以保证泥水质量。

（4）壁后同步注浆
V固结体强度：
28天抗压强度不小于0.5MPa 28天抗压强度不小于0 5MPa V结 石 率：>95% V塌 落 度：18～22cm或22～25cm（按地层选取） V倾 析 率：小于5%； V比 重：大于1.95g/cm 重：大于1 95g/cm3 V控制压力:(水土压力+管道损失)×1.2 V充盈系数:130 ～ 180%