直径14m以上盾构机在国内的应用(王吉云)

基金项目：上海市科委科技攻关计划项目（编号：06QB14036）和上海市科委青年科技启明星计划项目（编号：11231202500）作者简历:王吉云（1976-），男，高级工程师，硕士，从事大型地下工程施工管理与技术研究工作，E-mail：*****************。

直径14m以上盾构机在国内的应用

王吉云

上海隧道工程股份有限公司，上海，200082

摘要：从上海市上中路隧道开始，国内引进了荷兰绿心隧道使用过的Ø14.87m泥水平衡盾构机，实现了国内盾构法隧道在直径14m以上等级零的突破。随着国内基础设施的大规模快速建设，近10年来国内已完成了6条直径14m以上盾构法隧道，在大直径、大深度、长距离和复杂地层施工方面取得了长足的发展。本文描述了国内直径14m以上盾构机的工程应用，分析超大直径盾构法隧道应用技术现状，探讨了相关技术的应用前景。

关键词：直径14m以上；盾构机；隧道；大直径

Abstract Since we introduced the Ø14.87m slurry shield machine in Shanghai Shangzhong Road Tunnel, which was used in the green heart tunnel of the Netherlands, that is a great breakthrough of shield driven tunnel in diameter above 14m. With the domestic infrastructure scale and rapid construction of China in the past 10 years, 6 tunnels more than 14m in diameter have been completed, that obtains the considerable development in construction about large diameter, long distance, large depth, and complex deposit. This paper describes the projects using super shield machines(above 14m-diameter) in China, analyzes the technology status of mega tunnel, discusses the application prospect of related technology.

Key word diameter above 14m; shield; Tunnel; large diameter

1 概况

随着我国城市化进程的发展，交通需求量的增长，车道数不断增加，大直径隧道已然成为隧道发展的方向之一，国内大型盾构隧道工程简况列于表1-1[1~3]。

表1-1 国内大型盾构隧道工程（截至2012年）

Table 1-1 Shield driven tunnels in China (By 2012)

编号隧道名称所在省市规模

盾构

直径/类型

盾构掘进段长

度

管片衬砌型式

（外径）（内径）

竣工

日期

9 虹梅南路隧道上海

双管单层

双向6车道

14.93m/泥水 3.39km×2 14.5m 13.3m 在建

10 纬三路过江隧道南京

双管双层

双向8车道

14.93m/泥水

南线4.135km

北线3.557km

14.5m 13.3m 在建

11 瘦西湖隧道扬州

单管双层

双向6车道

14.93m/泥水 1.28km 14.5m 13.3m 在建

自上中路隧道建成国内第一条超大直径盾构法隧道开始，国内已建成6条14m以上隧道，在建5条，其中9条隧道采用泥水平衡式盾构工法，2条采用土压平衡式盾构工法，盾构法在国内超大直径隧道施工中获得了成功的应用。

从以上工程来看，目前国内超大直径隧道内部结构有两种形式：双层隧道，单层隧道，前者以外滩隧道为例，后者以上海长江隧道为例，见图1-1。

图1-1 隧道断面示意图

Fig.1-1 Diagram of tunnel section

较以往11m级盾构而言，14m级盾构隧道在施工中面临着多项技术挑战和施工难点，包括隧道衬砌管片及防水密封、隧道内部结构、隧道内测量、盾构始发和到达、近距离穿越建构筑物等，下文就上述内容结合工程实际情况进行探讨。

2 隧道衬砌管片及防水密封

隧道断面尺寸的增大，使得隧道衬砌结构分块数量多、型号多、连接部位多，对其制作质量及受力特性、防水性能及抗剪性能等要求更高，见图2-1，需开展整环加载试验、弹性密封垫力学试验对相关性能进行检验。

图2-1 隧道管片分块及防水密封图

Fig.2-1 Diagram of shield tunnel segment division and waterproof sealing

衬砌结构水平整环试验分别进行设计和施工工况模拟，参见表2-1。试验的荷载通过千

斤顶进行加载，水平和竖向加载设置加载点，每个加载点构成自平衡加载系统，在试件底部与支座钢面板间设钢球，以形成摩阻力较小的滚动支承条件，试验装置见图2-2。

表2-1 隧道衬砌结构水平整环试验内容及检验内容

Table 2-1 The test contents and inspection contents of tunnel segment lining whole wreath of tunnel

试验工况 埋深（m ）

侧压力系数

检验内容

工况一 设计工况 15 0.68 受力、变形、裂缝开展 工况二 15 0.70 工况三 15 0.72 工况四 29 0.68 工况五 29 0.70 工况六 29

0.72

工况七 施工工况 在盾构内拼装时管片自重作用

（横断面）

工况八 同步注浆及二次注浆压力作用

（横断面） 工况九

脱出盾尾后管片上浮

（纵断面）

图2-2 水平整环试验现场

Fig.2-2 Testing field of lining whole wreath of tunnel

衬砌结构块与块之间或环与环之间的缝隙是隧道防水的关键。在管片的接缝面设有凹槽，在槽内粘贴三元乙丙橡胶构成弹性橡胶密封垫（弹性密封垫断面见图2-3），结合遇水膨胀橡胶，共同完成防水功能。三元乙丙橡胶性能是接缝防水的关键，进行多项内容试验，参见表2-2。

图2-3 弹性密封垫断面图

Fig.2-3 Diagram of elastic gasket section