知名设计院水下隧道设计与施工技术探讨.pptx
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中铁第四勘察设计院集团有限公司,汇报人:
肖明清,1,水下隧道设计与施工技术探讨,2018年6月,一、概述二、水下隧道的特点及建设中存在的问题三、水下隧道工程整体耦合设计方法四、水下隧道整体耦合设计案例五、水下隧道多维度结构安全保障技术六、大直径盾构隧道施工中的主要技术难题与原因分析七、复合地层盾构隧道设计的几个关键技术问题八、复合地层盾构设备研制的几个关键技术问题九、复合地层盾构隧道施工的几个关键技术问题十、展望与建议,2,目录,一、概述,3,水下隧道是穿越水域阻隔的重要手段,是人类克服自然障碍、与自然和谐共处的重大技术发明。
盾构法:
施工安全、质量好、速度快、地质适应性强、洞内作业环境好,适于各种地层不同断面大小的隧道;,矿山法:
造价低、埋深大、质量差、施工风险较大;适于完整基岩中修建隧道;,沉管法:
造价高,对通航影响大,适于多车道、水深较浅、河床冲淤变化幅度小的水域;,围堰明挖法:
适于水深小、无通航且水域宽度不大的情况。
一、概述,
(一)水下隧道的修建方法,一、概述,
(二)盾构法的历史,盾构法起源于19世纪40年代,以往主要适用于单一的软弱地层,且断面较小;随着“复杂地质、大直径、高水压、长距离”隧道建设的需要,上世纪末出现了现代盾构技术。
至今,世界上已修建了大直径盾构隧道(直径大于10m)数百座,国内已在黄浦江、长江、珠江、钱塘江、湘江等河流采用大直径盾构修建了数十条水下隧道。
一、概述,(三)沉管法的历史,1894年美国在波士顿采用沉管法建成了下水管线,但真正意义上的沉管隧道是1910年美国建成的底特律水下铁路隧道(钢壳)。
到目前为止,全球有大约150座交通隧道和45座市政隧道采用沉管法修建,以北美、欧洲和亚洲应用较多。
我国大陆采用沉管法修建的隧道有上十座。
一、概述,(四)钻爆法的历史,钻爆法最早用于山岭隧道,日本在1944年修建了关门海底铁路隧道,1985年建成了著名的青函海底隧道。
世界上采用钻爆法已建成的水下隧道有数百公里。
我国采用钻爆法修建的水下隧道约10座,包括武广高铁浏阳河隧道、长沙市湘江大道浏阳河隧道、厦门东通道翔安海底隧道、长沙市营盘路湘江隧道、青岛胶州湾海底隧道等。
一、概述,(五)围堰明挖法的历史,围堰明挖法是修建水下隧道最古老的方法,但在合适的条件下至今仍是最经济的施工方法。
我国大陆采用该工法已建和在建的水下隧道有10余座,其中水深最大的是澳门大学横琴校区海底隧道,水深最大约9m;长度最长的是武汉东湖隧道,长度超过7km。
一、概述,(六)水下隧道的技术进步与发展趋势,
(1)长距离化英法海峡隧道长49.5km,青函海底隧道长53.9km,广深港高铁狮子洋隧道长10.8km。
长度已难以成为水下隧道修建的制约因素。
(2)大直径化美国西雅图SR99项目,盾构隧道开挖直径17.48m;武汉三阳路公铁合建长江隧道开挖直径15.65m。
荷兰多德雷赫特沉管隧道宽度为48.6m。
武广高铁浏阳河隧道最大开挖面积达170m2。
隧道直径的加大,为隧道工程的推广应用创造了有利条件。
一、概述,(六)水下隧道的技术进步与发展趋势,(3)大埋深与高水压化盾构法水面下最大深度已突破100m(我国苏通GIL特高压网长江隧道为80m),沉管法最大水深为58m(土耳其的Bosphorus隧道),钻爆法水面下最大深度为250m(日本青函海底隧道)。
水下隧道克服大埋深高水压能力的提高,为向更大水深发展奠定了坚实基础。
(4)地质条件复杂化盾构法已有很多大直径隧道穿越各种复杂地质,包括土岩复合地层、断层、岩溶等。
沉管法采用桩基础处理软土已是成熟技术。
钻爆法穿越水下断层、全强风化层也较为常见。
各种工法对地质适应性的增强,可以突破越来越多的“地质禁区”,大幅拓展了水下隧道的应用范围。
一、概述,(六)水下隧道的技术进步与发展趋势,(5)隧道多功能化隧道由以往单一交通功能向多功能方向发展。
如武汉三阳路长江隧道为城市道路与地铁合建的盾构隧道,丹麦-瑞典的Oresund隧道、广州珠江隧道等均为公铁合建的沉管隧道。
(6)断面布置多样化盾构隧道由以往单一的单层结构向双层结构发展,可以减少土地占用,也便于两岸通道资源的利用,如武汉三阳路公铁合建长江隧道、扬州瘦西湖隧道、美国西雅图SR99隧道均为双层布置。
一、概述,(六)水下隧道的技术进步与发展趋势,(7)施工装备现代化盾构设备由以往单一功能的土压盾构、泥水盾构等向双模式盾构发展,如德国斯图加特菲尔德斯塔特隧道采用直径10.82m的双模式盾构机;巴塞罗那地铁9号线采用直径11.9m双模式TBM。
沉管法和钻爆法均已形成了机械化作业线,装备也越来越现代化。
(8)工程技术交叉化如盾构隧道采用超前注浆技术,沉管隧道采用预应力技术,钻爆法隧道采用抗水压衬砌技术,盾构法与沉管法隧道采用复合地基技术等,均体现了大土木、大岩土的特点,也推进了水下隧道的技术进步。
(七)我国大直径盾构隧道技术发展历程与趋势,1.由单一软土地层向复杂地层发展,我国上海市于1966年和1984年分别修建了外径10.22m的打浦路越江隧道和外径11.3m的延安东路越江隧道,由此开启了我国大直径水下隧道建设历史。
上世纪90年代又先后修建了外径11.0m的延安东路南线隧道、大连路隧道、复兴东路隧道三条越江道路隧道。
武汉长江隧道:
2004年11月开工,开启了我国在复杂地层修建大直径盾构隧道的历史。
南京长江隧道:
2005年8月开工,开启了我国在复杂地层修建超大直径盾构隧道的历史。
广深港高铁狮子洋隧道:
2006年5月开工,开启了我国在土岩复合地层修建大直径盾构隧道的历史。
武汉三阳路长江隧道:
2014年12月开工,开启了我国在土岩复合地层修建超大直径盾构隧道的历史。
一、概述,(七)我国大直径盾构隧道技术发展历程与趋势,2.由大直径向超大直径发展,已建的超大直径盾构隧道有:
(1)上海上中路隧道:
隧道外径14.5m;
(2)上海长江隧道:
隧道外径15.0m;(3)南京长江隧道:
隧道外径14.5m;(4)杭州钱江隧道:
隧道外径15.0m;(5)扬州瘦西湖隧道:
隧道外径14.5m。
在建的超大直径盾构隧道有:
武汉三阳路长江隧道(15.2m)、上海虹梅路隧道(15.0m)、上海沿江快速路长江隧道(15.0m)、汕头苏埃海底隧道(14.5m)、南京长江五桥夹江隧道(15.0m)等。
一、概述,(七)我国大直径盾构隧道技术发展历程与趋势,3.由中等水压向高水压和超高水压发展,武汉长江隧道之前,在上海黄浦江修建的大直径盾构最大水压力不超过45m。
武汉长江隧道57m南京长江隧道65m广深港高铁狮子洋隧道67m南京纬三路长江隧道75m佛莞城际铁路狮子洋隧道78m苏通GIL特高压网长江隧道80m广佛城际铁路东环隧道125m(非水下)。
一、概述,(七)我国大直径盾构隧道技术发展历程与趋势,4.由一般地质地层向不良地质地层发展,
(1)扬州瘦西湖隧道:
穿越Q3老粘土地层,具有膨胀性;
(2)南京和燕路长江隧道(14.5m):
穿越岩溶地层和水下断层;(3)苏通GIL特高压网长江隧道(11.6m):
穿越沼气地层;(4)杭州望江路钱塘江隧道(11.3m):
穿越沼气地层;(5)武汉黄鹤楼隧道(15.4m):
穿越岩溶地层。
(6)穿越水下断层的隧道还有:
广深港高铁狮子洋隧道、佛莞城际铁路狮子洋隧道、芜湖城南长江隧道等。
一、概述,(七)我国大直径盾构隧道技术发展历程与趋势,5.由中等烈度地震区向高烈度地震区发展,汕头苏埃海底隧道、汕汕高铁汕头湾海底隧道、北京地下直径线、天津地下直径线、京张高铁清华园隧道等均位于8度地震区。
一、概述,(七)我国大直径盾构隧道技术发展历程与趋势,6.由单模式盾构向双模式盾构发展,佛莞城际铁路狮子洋隧道:
原设计采用土压泥水双模式盾构,后施工单位改为可常压换刀的复合式泥水平衡盾构。
广佛城际东环隧道:
2个区间采用了土压单护盾TBM双模式盾构。
一、概述,(七)我国大直径盾构隧道技术发展历程与趋势,7.由单一工法向多工法组合发展,深茂铁路珠江口隧道和汕汕高铁汕头湾海底隧道:
采用钻爆法+盾构法,一、概述,(七)我国大直径盾构隧道技术发展历程与趋势,8.由公路、地铁隧道向铁路隧道发展,已建和即将修建的大直径盾构法铁路隧道较多,代表性项目有:
(1)广深港高铁狮子洋隧道:
隧道外径10.8m;
(2)北京地下直径线隧道:
隧道外径11.6m;(3)天津地下直径线隧道:
隧道外径11.6m;(4)广深港高铁益田路隧道和深港隧道:
隧道外径12.8m;(5)佛莞城际铁路狮子洋隧道:
隧道外径13.1m;(6)沪通铁路二期吴淞口长江隧道:
隧道外径10.3m,首座在软土地层修建的客货共线铁路隧道。
一、概述,二、水下隧道的特点及建设中存在的问题,21,二、水下隧道的特点及设计中存在的问题,
(一)水下隧道的特点,水下隧道与一般陆地隧道相比,有其自身的显著特点:
(1)建设难度大,施工风险高施工不仅要承受较大水土压力,而且受埋深和地表水影响,围岩稳定性一般较差,同时水域环境也限制了各种预处理措施的实施。
(2)水域环境复杂,对设计方案与施工实施的制约因素多如河流的水位、流速变化,通航要求,河道疏浚与船舶抛锚、防洪等,这些因素对隧道埋深和施工方案选择会产生很大影响与制约。
二、水下隧道的特点及建设中存在的问题,
(一)水下隧道的特点,(3)岸边段结构和工法类型复杂受城市道路、地面建筑等影响,需采用合适的施工方法和结构类型。
(4)需慎重考虑隧道结构、防水、耐久性、防灾疏散、运营维护等关键技术的设计、施工及效果评估。
(5)水下隧道一般较长,需考虑合理的施工组织及施工装备因素。
(6)环境评价、风险评估等相关问题在水下隧道的建设中特别突出火灾、爆炸、地震等灾害可能产生比陆地隧道严重得多的次生灾害,且灾后的修复难度更大,需要有更可靠的结构安全保障措施。
二、水下隧道的特点及建设中存在的问题,
(二)水下隧道设计中存在的问题,水下隧道是集结构、岩土、环保、工程材料、施工装备、施工技术、运营安全与防灾技术、运营维护技术于一体的系统工程,修建时间长,参与部门和专业多。
目前我国水下隧道设计主要存在以下问题:
(1)传统的设计流程为单线条,缺乏整体优化考量各专业设计参数之间都存在着千丝万缕的联系,施工装备与施工技术也是水下隧道技术的重要组成部分,必须综合考量。
二、水下隧道的特点及建设中存在的问题,
(二)水下隧道设计中存在的问题,
(2)某些水下隧道结构安全性受到挑战,值得深思,盾构隧道出现管片衬砌环错台、开裂、局部渗漏水、混凝土腐蚀等病害现象;一些沉管隧道发生持续性沉降,导致结构开裂或接头变形超限;隧道还受到车辆撞击、火灾、恐怖袭击的威胁。
二、水下隧道的特点及建设中存在的问题,
(二)水下隧道设计中存在的问题,(3)一些新问题所带来的新挑战,在设计时如何妥当处理值得深思,如高速列车振动问题、软弱地层中隧道沉降问题、隧道内的爆炸问题等。
二、水下隧道的特点及建设中存在的问题,(三)水下隧道施工中存在的问题,
(1)盾构机适应性与设备性能配置,还需要进一步加强研究,因盾构机配置与性能不合理给施工带来困难的案例不少。
(2)工期压力、质量意识等方面引起的施工质量问题时有存在,对影响运营安全的关键部位和工序,存在认识不清的现象。
(3)全面优化施工组织,精细化施工,以技术换效益的认识不足,对影响施工成本的关键因素认识不到位,即使认识到了,改进措施也十分缺乏。
(4)对技术难题研究不深入,很多方面流于表面定性认识,以注浆为例,经常听到的是注浆后土体明显改善,但改善后的具体指标是多少,没有进一步的研究。
三、水下隧道工程整体耦合设计方法,28,三、水下隧道工程整体耦合设计方法,
(一)工程整体耦合设计方法的概念,所谓工程整体耦合,就是将工程的各专业、各系统、各阶段(施工阶段和运营阶段)作为一个整体考虑对象,并找寻其内在联系,使之在整体上相互耦合,成为一个有机联合体。
水下隧道工程整体耦合设计方法,就是综合考虑建设条件、技术标准、使用功能、防灾救援、施工装备与施工技术、风险等因素,初步确定若干个可行的整体耦合设计方案,然后采用合理的评价体系与方法进行充分比选,提出推荐方案,再对推荐方案进行精细优化,形成实施方案,使工程在安全可靠性、经济合理性、技术先进性、环境协调性等方面综合最优。
三、水下隧道工程整体耦合设计方法,
(二)水下隧道整体耦合设计的目标与因素,整体耦合设计的目标,也即优化标准,可以是造价最低、工期最短、风险最低、运营管理最方便等,或将多个准则进行综合。
Y为综合总目标函数,X为影响因素变量集合,yi为各子目标函数,xj为各影响因素,wi为权重因子。
三、水下隧道工程整体耦合设计方法,(三)水下隧道整体耦合设计的思路,1)列出关键参数或控制变量xj,分析其取值范围组成样品集X;2)列出子目标yi并综合成总目标函数Y,分析子目标yi与控制变量xj关系以及控制变量xj之间的制约关系;3)通过一定的数学方法导出控制变量xj对目标函数Y的影响度,形成函数Y(X);4)通过优化分析寻求函数的最优解,并确定各控制变量xj的取值,完成整体耦合设计。
三、水下隧道工程整体耦合设计方法,(四)水下隧道整体耦合设计的数学方法,
(1)层次分析法,
(2)模糊综合评判法,(3)专家综合评估法,(4)线性或非线性规划,(5)数值优化方法,三、水下隧道工程整体耦合设计方法,(五)整体耦合设计中若干关键问题,
(1)双管隧道合理净距
(2)隧道施工对临近建(构)筑物的影响及合理净距(3)水下段合理埋置深度(4)隧道横断面合理布置(5)衬砌结构类型选择(6)火灾规模与防火保护措施的合理选择(7)水下隧道疏散救援方式选择(8)水下隧道防灾设施与救灾对策(9)水下隧道的施工组织方案与装备(10)其他,四、水下隧道整体耦合设计案例,34,2004年11月开工的武汉长江隧道,是我国首座在上海地区之外修建的大直径盾构隧道,开启了我国在复杂地层修建大直径盾构隧道的历史。
武汉长江隧道被誉为“万里长江第一隧”,全长3630m,其中盾构段长2540m,双向四车道,设计车速60km/h。
采用两台11.37m复合式泥水平衡盾构机施工,盾构隧道内径10m,外径11m。
工程于1995年开始方案研究,2004年11月开工建设,2008年12月通车。
(一)盾构法水下隧道,1)工程概况,四、水下隧道整体耦合设计案例,1.武汉长江隧道,
(1)河势条件极其复杂:
年内最大水位差17m,河床冲淤变化幅度达10m。
(2)地层条件十分复杂:
盾构穿越粉质粘土、粉细砂、中粗砂、砾砂地层,在江中局部地段切入砂岩,切入长度250m,切入最大深度2.5m,岩层最大抗压强度24MPa,是国内大直径盾构首次穿越土岩复合地层。
(3)水压力高:
承受最大水压力57m,是当时国内水压最高的隧道。
2)特点与难点,
(一)盾构法水下隧道,四、水下隧道整体耦合设计案例,1.武汉长江隧道,(4)地层渗透性强:
盾构段全断面位于粉细砂、中粗砂中的长度1930m,是国内大直径盾构首次在强渗透地层施工。
(5)盾构施工技术新:
是国内首次采用大直径复合式泥水平衡盾构施工。
(6)掘进距离长:
盾构段长2540m,是当时国内一次掘进长度最长的隧道。
(7)地面环境复杂:
盾构施工影响范围内5层以上建筑物有54栋,且穿越铁路、多条城市道路、长江防洪大堤。
2)特点与难点,
(一)盾构法水下隧道,四、水下隧道整体耦合设计案例,1.武汉长江隧道,四、水下隧道整体耦合设计案例,
(一)盾构法水下隧道,1.武汉长江隧道,
(1)采取综合措施确保盾构下穿地面建筑物的安全,采用气垫式泥水平衡盾构技术:
利用开挖仓后部的气垫仓内的压缩空气对液面变化的高度敏感性,实现对开挖面压力的精确控制,泥水压力波动幅度可以控制在0.1bar以内。
通过对开挖面压力的精确控制是减少地面沉降的关键措施之一。
3)整体耦合设计思路,四、水下隧道整体耦合设计案例,
(一)盾构法水下隧道,1.武汉长江隧道,
(1)采取综合措施确保盾构下穿地面建筑物的安全,通过隧道平面位置的优化调整,最大限度避开保护性建筑。
采取加强基础、加固墙体方式保证盾构下穿文物建筑的安全。
省级文物建筑鲁兹故居修建于1896年,盾构下穿时的覆土厚度仅6m,为保证下穿安全,需要加强该建筑的整体性:
采用筏板基础替代原有基础,并采用碳纤维布对墙体进行加固。
3)整体耦合设计思路,四、水下隧道整体耦合设计案例,
(一)盾构法水下隧道,1.武汉长江隧道,
(2)合理确定江中段隧道的埋置深度与纵断面线型,开展河床冲刷深度的研究与试验对百年一遇、三百年一遇洪水条件下隧道的最大冲刷深度进行研究与试验,包括:
河床演变分析、河工模型试验和冲刷数值模拟研究。
为安全起见,采用不同研究成果的下包络线作为冲刷深度控制线。
3)整体耦合设计思路,四、水下隧道整体耦合设计案例,
(一)盾构法水下隧道,1.武汉长江隧道,
(2)合理确定江中段隧道的埋置深度与纵断面线型,最小覆土厚度按施工安全与运营安全双控制方法确定施工期最小安全覆土厚度按现状河床下不小于0.7D(D为隧道外径)控制,运营期最小覆土厚度按抗浮稳定安全系数计算确定,即必须在发生最大冲刷后抗浮安全系数不小于1.05。
3)整体耦合设计思路,四、水下隧道整体耦合设计案例,
(一)盾构法水下隧道,1.武汉长江隧道,
(2)合理确定江中段隧道的埋置深度与纵断面线型,进行V型纵坡与W型纵坡方案的比较为减小盾构切入基岩的长度与深度,进行了V型坡与W型坡方案的比较。
由于河床冲刷可能存在两个深槽,即使采用W型纵坡,对施工条件的改善也极为有限,但明显劣化了线型条件,因此采用V型纵坡方案。
3)整体耦合设计思路,四、水下隧道整体耦合设计案例,
(一)盾构法水下隧道,1.武汉长江隧道,(3)防灾疏散安全、施工安全与结构运营安全整体耦合设计,隧道横断面布置:
分为三层,上层:
为排烟道中间层:
行车道下层:
管线廊道与疏散通道,3)整体耦合设计思路,四、水下隧道整体耦合设计案例,
(一)盾构法水下隧道,1.武汉长江隧道,(3)防灾疏散安全、施工安全与结构运营安全整体耦合设计,采用动态定点半横向顶部排烟与下沉式纵向疏散相结合的防灾技术隧道处于城市中心区,必须考虑交通堵塞与火灾同时发生的极不利情况。
利用“动态定点半横向顶部排烟”系统和“下沉式纵向疏散”系统相结合的方式,妥善解决了施工风险、结构安全与运营疏散的矛盾,从而取消了横通道,并能有效控制火灾烟雾蔓延范围,保证了火灾情况下的疏散救援安全。
3)整体耦合设计思路,四、水下隧道整体耦合设计案例,
(一)盾构法水下隧道,1.武汉长江隧道,(4)防水与结构安全一体化设计,盾构法隧道难以做到“滴水不漏”。
隧道处于高水压、强渗透粉细砂地层,防水性能与结构的稳定性息息相关。
不同部位的防水密封垫失效将对结构稳定性产生不同的影响,影响最大的是隧道底部与两侧。
因此,提出满足防水与结构安全一体化的“管片衬砌+拱部非封闭内衬”新结构。
3)整体耦合设计思路,四、水下隧道整体耦合设计案例,
(一)盾构法水下隧道,2.南京长江隧道,1)工程概况,南京长江隧道是世界上在强渗透高磨蚀地层中修建的直径最大、水压最高、覆跨比最小的水下盾构隧道,为双向六车道城市快速路隧道,设计车速80km/h。
隧道建筑长度为3905m,其中盾构隧道段长3022m。
隧道外径14.5m。
于2005年8月开工,2010年5月通车。
四、水下隧道整体耦合设计案例,
(一)盾构法水下隧道,2.南京长江隧道,2)工程特点与难点,工程建设面临7大技术难点:
超大直径(14.93m、当时世界第二)、高水压(0.65MPa)、地层强渗透性(85%的地段穿越粉细砂、砾砂、卵石地层,最大渗透系数43.2m/d)、地层高磨蚀性(最大石英含量60%,卵石最大粒径约30cm,最大标贯击数50)、长距离掘进(一次掘进长度3022m)、超浅覆土(江中覆土最薄处10.49m,约0.7D)、地形陡变(河床次深槽紧邻防洪堤坡脚)等。
四、水下隧道整体耦合设计案例,
(一)盾构法水下隧道,2.南京长江隧道,3)整体耦合设计思路,采用覆土反压、局部全断面地层加固和门式地层加固相结合的超浅覆土始发方案,将始发段覆土厚度减小至5.5m(仅0.38D),既保证了施工安全,又缩短了隧道长度,节约工程投资约5000万元。
(1)采用地层加固后的超浅覆土始发方式减少明挖段长度、加大基坑与防洪堤的距离,四、水下隧道整体耦合设计案例,
(一)盾构法水下隧道,2.南京长江隧道,3)整体耦合设计思路,隧道横断面布置分为上下两层,上层用于行车,下层主要布置管线和设置维修、救援、疏散通道等,为服务层。
服务层由隔墙划分为三部分,中间孔内消防通道与疏散通道有效分离。
(2)防灾疏散安全、施工安全与结构运营安全整体耦合设计,四、水下隧道整体耦合设计案例,
(一)盾构法水下隧道,2.南京长江隧道,3)整体耦合设计思路,逃生疏散与救援系统布置疏散路径:
人员打开逃生滑道盖板,通过滑梯进入隧道下层的疏散通道,再向岸边的工作井疏散。
救援路径:
消防人员从岸边的工作井进入隧道下层,乘坐电瓶车从救援通道达到火灾点下方,通过爬梯进入上层车道层。
(2)防灾疏散安全、施工安全与结构运营安全整体耦合设计,四、水下隧道整体耦合设计案例,
(一)盾构法水下隧道,2.南京长江隧道,3)整体耦合设计思路,同步施工与内部结构整体耦合设计中间箱涵预制,随掘进同步安装,滞后中间箱涵拼装面一定距离在管片上植筋并现浇支撑牛腿,再现浇牛腿与中间箱涵之间的车道板。
(2)防灾疏散安全、施工安全与结构运营安全整体耦合设计,四、水下隧道整体耦合设计案例,
(一)盾构法水下隧道,2.南京长江隧道,3)整体耦合设计思路,隧道穿越强渗透地层的长度约2600m,其中约1000m为卵石、砾石地层,此类地层刀具磨损和刀具损坏的风险大,必须进行多次刀具更换。
为降低施工风险,加快施工进度,必须实现常压换刀。
(3)盾构机采用常压换刀技术,降低施工风险,加快施工进度,四、水下隧道整体耦合设计案例,
(一)盾构法水下隧道,3.武汉三阳路公铁两用长江隧道,1)工程概况,隧道位于城市主城区,距下游的长江二桥1.3km,由于主城区过江通道资源有限,该通道为城市道路与轨道交通7号线共用,是世界上首座公铁两用盾构隧道。
道路隧道全长4650m,其中盾构段长2590m,上层为双向六车道城市道路,设计车速60km/h;下层为地铁7号线,设计车速100km/h。
四、水下隧道整体耦合设计案例,
(一)盾构法水下隧道,3.武汉三阳路公铁两用长江隧道,1)工程概况,隧道外径15.2m,穿越的地层主要为淤泥质粘土、粉细砂和基岩,其中江中段切入基岩的长度为1200m,切入最大深度为9m。
四、水下隧道整体耦合设计案例,
(一)盾构法水下隧道,3.武汉三阳路公铁两用长江隧道,2)工程特点与难点,
(1)两岸建筑密集,道路红线宽度仅40m,结构布置难度大。
(2)公铁合建,隧道直径大,结构设计与防灾处理难度大。
(3)水压力高、地质复杂。
四、水下隧道整体耦合设计案例,
(一)盾构法水下隧道,3.武汉三阳路公铁两用长江隧道,3)整体耦合设计思路,如按常规设计,双孔盾构净距采用1.0D,则隧道将侵入两侧道路红线,造成大面积拆迁,同时明挖段也缺少施工场地。
因此,盾构段局部采用小净距布线方式,净距为5.0m,采用旋喷桩进行加固。
(1)盾构段局部采用小净距方式减少拆迁和利于地面建筑物的保护,四、水下隧道整体耦合设计案例,
(一)盾构法水下隧道,3.武汉三阳路公铁两用长江隧道,3)整体耦合设计思路,
(2)防灾疏散安全、施工安全与结构运营安全整体耦合设计,隧道横断面布置方法在防灾疏散与救援方面:
道路隧道层有二个难点:
一是横通道设置问题;二是主城区隧道必须考虑交通堵塞与火灾同时发生的极不利情况。
地铁隧道层也存在两个难点:
一是越江区间长达3217m,存在最大通风区段长度问题;二是横通道设置问题。
四、水下隧道整体耦合设计案例,
(一)盾构法水下隧道,3.武汉三阳路公铁两用长江隧道,3)整体耦合设计思路,
(2)防灾疏散安全、施工安全与结构运营安全整体耦合设计,横断面分三层布置,利用地铁孔两侧的富余空间一侧布置地铁排烟道和道路隧道的管
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