高水壓淺覆土復(fù)雜地形地質(zhì)超大直徑長江盾構(gòu)隧道成套工程技術(shù)
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(gòu)隧道。隧道全長3905m，其中盾構(gòu)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(shè)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(shù)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(biāo)貫擊數(shù)>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(shù)挑戰(zhàn)，是當(dāng)時國內(nèi)建設(shè)難度最大的水下隧道。本項目從保證結(jié)構(gòu)長久安全與耐久性、盾構(gòu)長距離安全掘進、提高工程經(jīng)濟性等方面開展系統(tǒng)研究，形成了成套工程技術(shù)，主要創(chuàng)新成果有：
1.構(gòu)建了超大直徑盾構(gòu)隧道設(shè)計施工營運全過程結(jié)構(gòu)安全保障技術(shù)體系，系統(tǒng)解決了隧道襯砌結(jié)構(gòu)在高水壓強滲透地層施工期的穩(wěn)定性控制、管片耐久性設(shè)計與制備、結(jié)構(gòu)抗火性能與災(zāi)后評估等技術(shù)難題，實現(xiàn)了超大直徑盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，保證了工程的長久穩(wěn)定與安全。
2.開發(fā)了適應(yīng)高磨蝕性密實砂卵石礫石地層刀具配置技術(shù)，創(chuàng)新了刀具更換技術(shù)與進艙泥膜技術(shù)，攻克了高水壓高磨蝕地層超大直徑盾構(gòu)長距離連續(xù)掘進技術(shù)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(gòu)安全掘進和開挖面穩(wěn)定控制技術(shù)體系，保證了困難條件下穿越深槽與超淺覆土始發(fā)安全，突破了盾構(gòu)隧道施工覆土厚度的常規(guī)極限值，大幅縮短了隧道長度，提高了經(jīng)濟性。
本項目成果的應(yīng)用不僅保證了工程的安全性、經(jīng)濟性和施工質(zhì)量，且工程和技術(shù)的各種指標(biāo)先進：⑴是世界上在強滲透地層中修建的直徑最大的盾構(gòu)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(gòu)隧道；⑶是世界上在強滲透地層中水壓力最高的盾構(gòu)隧道；⑷將國內(nèi)在復(fù)雜地層中盾構(gòu)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(quán)國家專利25項（其中發(fā)明專利8項），軟件著作權(quán)3項，國家級工法1項，發(fā)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(shè)項目優(yōu)秀設(shè)計成果一等獎。
成果全面應(yīng)用于南京長江隧道，節(jié)省建設(shè)資金16430萬元；推廣應(yīng)用于揚州瘦西湖隧道、南京地鐵十號線大盾構(gòu)越長江區(qū)間、廣深港高鐵益田路隧道和深港隧道、杭州環(huán)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(jié)省建設(shè)資金34382萬。
本項目是在大型水下盾構(gòu)隧道修建技術(shù)領(lǐng)域的重大突破，極大推進了本領(lǐng)域的科技進步，對此后相繼建設(shè)的隧道工程起到了引領(lǐng)和示范作用。
14.93m超大直徑盾構(gòu)機
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京公網(wǎng)安備 11040102700028號
