高水壓淺覆土復雜地形地質超大直徑長江盾構隧道成套工程技術
 
來源:    發布時間:2015-02-13 17:22
 
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  南京長江隧道是世界上在強滲透高磨蝕地層中修建的直徑最大、水壓最高、覆跨比最小的水下盾構隧道。隧道全長3905m,其中盾構段3022m,雙向6車道,行車速度80km/h,于2005年9月開工,2010年5月通車。工程建設面臨超大直徑(Φ14.93m、世界第二)、高水壓(0.65MPa)、地層強滲透性(85%的地段穿越粉細砂、礫砂、卵石地層,最大滲透系數43.2m/d)、地層高磨蝕性(最大石英含量60%,卵石最大粒徑約30cm,最大標貫擊數>50,該地層平均50m需更換1次刀具)、長距離掘進(一次掘進長度3022m)、超淺覆土(江中覆土最薄處10.49m)、地形陡變(次深槽緊鄰防洪堤坡腳)等一系列技術挑戰,是當時國內建設難度最大的水下隧道。本項目從保證結構長久安全與耐久性、盾構長距離安全掘進、提高工程經濟性等方面開展系統研究,形成了成套工程技術。

  主要創新成果有:

  1.構建了超大直徑盾構隧道設計施工營運全過程結構安全保障技術體系,系統解決了隧道襯砌結構在高水壓強滲透地層施工期的穩定性控制、管片耐久性設計與制備、結構抗火性能與災后評估等技術難題,實現了超大直徑盾構隧道結構的優化設計,保證了工程的長久穩定與安全。

  2.開發了適應高磨蝕性密實砂卵石礫石地層刀具配置技術,創新了刀具更換技術與進艙泥膜技術,攻克了高水壓高磨蝕地層超大直徑盾構長距離連續掘進技術難題,保證了施工安全與工期。

  3.建立了高水壓強滲透淺覆土地形陡變條件下超大直徑泥水盾構安全掘進和開挖面穩定控制技術體系,保證了困難條件下穿越深槽與超淺覆土始發安全,突破了盾構隧道施工覆土厚度的常規極限值,大幅縮短了隧道長度,提高了經濟性。

  本項目成果的應用不僅保證了工程的安全性、經濟性和施工質量,且工程和技術的各種指標先進:⑴是世界上在強滲透地層中修建的直徑最大的盾構隧道;⑵是世界上在水下強滲透地層中修建的覆跨比最小的盾構隧道;⑶是世界上在強滲透地層中水壓力最高的盾構隧道;⑷將國內在復雜地層中盾構隧道直徑由11米級提升至15米級;⑸隧道無滲漏水,實測管片錯臺量最大為5mm,95%的錯臺量小于3mm。

  已獲授權國家專利25項(其中發明專利8項),軟件著作權3項,國家級工法1項,發表論文125篇,論著2部。工程獲2012-2013年度“魯班獎”和2013年全國工程建設項目優秀設計成果一等獎。

  成果全面應用于南京長江隧道,節省建設資金1.64億元;推廣應用于揚州瘦西湖隧道、南京地鐵十號線大盾構越長江區間、廣深港高鐵益田路隧道和深港隧道、杭州環城北路地下快速路通道、南京緯三路長江隧道、南京梅子洲過江通道右汊隧道、武漢三陽路過江隧道等多項工程,節省建設資金3.44億元。本項目是在大型水下盾構隧道修建技術領域的重大突破,極大推進了本領域的科技進步,對此后相繼建設的隧道工程起到了引領和示范作用。

  該項目榮獲國家科技進步二等獎,主要完成單位有中國鐵建股份有限公司,中鐵十四局集團有限公司,中鐵第四勘察設計院集團有限公司,西南交通大學,東南大學,河海大學,北京交通大學,主要完成人有肖清明、王守慧、沙明元、韓風險、郭信君、何川、錢春香、韓向陽、王華偉、朱偉。

  

 
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