淺覆土大直徑泥水平衡盾構(gòu)法隧道環(huán)境友好型施工技術(shù)

1、淺覆土大直徑泥水平衡盾構(gòu)法隧道環(huán)境友好型施工技術(shù)上海市基礎(chǔ)工程有限公司同濟(jì)大學(xué)上海建工（集團(tuán)）總公司技術(shù)中心上海市機(jī)械施工有限公司上海市第一建筑有限公司二九年十二月目錄 研究背景 依托工程 研究內(nèi)容 成果及創(chuàng)新點(diǎn) 淺覆土、近間距長距離平行隧道施工影響與控制 快速、微擾動(dòng)隧道中間風(fēng)井建造技術(shù) 全封閉型泥水處理工廠的應(yīng)用研究背景 上海、北京、廣州、深圳、南京、蘇州、杭州、武漢等城市的地鐵（公路）隧道的快速發(fā)展，將城市隧道工程建設(shè)推入高峰。隧道的快速發(fā)展和建設(shè)一方面有效的改善了環(huán)境，另一方面，也給城市環(huán)境的保護(hù)帶來壓力。 國際性盛會(huì)與城市建設(shè)之間的矛盾越來越突出，上海應(yīng)研究隧道建設(shè)如何圍繞世博會(huì)做得

2、更好，把施工引起的噪聲、光污染、灰塵、及其他生態(tài)污染減小到最小程度。 針對(duì)隧道建設(shè)對(duì)環(huán)境的影響問題展開控制措施研究，也是國家對(duì)工程建設(shè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的要求，目前，建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)是目前我國對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的指導(dǎo)方針和發(fā)展戰(zhàn)略，同時(shí)也是對(duì)工程建設(shè)發(fā)展的指導(dǎo)方針。 擬建上海市人民路越江隧道工程是浦江兩岸交通樞紐的重要通道之一。人民路隧道的主要作用是改善核心區(qū)路網(wǎng)狀況，溝通外灘地區(qū)與小陸家嘴的交通聯(lián)系，分流延安東路隧道流量；另外與新建路隧道一起串聯(lián)外灘、北外灘航運(yùn)商務(wù)中心、小陸家嘴，形成黃浦江、蘇州河河口地區(qū)的黃金三角。人民路隧道依托工程建設(shè)規(guī)模：雙向四車道道路等級(jí)：城市次干路 ；計(jì)算車速：

3、40km/h；車道寬度：車道寬3.75m+3.5m ；通行凈高：4.5m（車輛限高4.3m）；荷載等級(jí)：城A級(jí)；人防等級(jí)：六級(jí)；抗震設(shè)防：按地震基本烈度7度設(shè)防；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為100年。依托工程 隧道主線自浦西河南南路、人民路交叉口以西開始，沿人民路向東，在人民路麗水路口設(shè)置浦西工作井；轉(zhuǎn)入盾構(gòu)段下穿中山東二路、十六鋪碼頭，穿越黃浦江至浦東，在東昌路浦明路東側(cè)設(shè)浦東工作井；在浦城路、東昌路交叉口以西接地。浦西、浦東分別設(shè)置河南路進(jìn)出口匝道和銀城東路出口匝道。 全線長3090米，隧道掘進(jìn)段長1470米，盾構(gòu)自浦東向浦西掘進(jìn)，設(shè)兩條聯(lián)絡(luò)通道。河南路工商銀行規(guī)劃14號(hào)線 銀城東路東泰路麗水路 浦

4、東井銀城中路依托工程泥水處理場地浦城路長距離淺覆土段 東昌路碼頭10號(hào)線浦西井新上海城市廣場上海灘商廈悅園商廈 隧道縱斷面設(shè)計(jì)主線最大縱坡5.9，最小縱坡0.3。盾構(gòu)出洞時(shí)縱坡為5。 整條線路中，涉及的主要建構(gòu)筑物有：東昌路碼頭樁基、外灘公交樞紐、豫園地下空間、施工中的10號(hào)線豫園站以及規(guī)劃中的軌道交通14號(hào)線。依托工程 浦東井 浦西井公交樞紐10號(hào)線豫園站豫園地下空間開發(fā)碼頭樁基地下空間緊張，隧道線型越來越復(fù)雜周邊建構(gòu)筑物的保護(hù)要求越來越高社會(huì)生產(chǎn)、生活要求施工影響越來越短對(duì)環(huán)境污染程度越來越敏感城區(qū)隧道施工特點(diǎn)淺覆土大直徑隧道開挖面風(fēng)險(xiǎn)與穩(wěn)定淺覆土、近間距長距離平行泥水平衡盾構(gòu)施工影響與控

5、制快速、微擾動(dòng)風(fēng)井建造技術(shù)全封閉泥水處理工廠的應(yīng)用本課題研究內(nèi)容使盾構(gòu)掘進(jìn)更淺覆土層，減少大開挖段，保護(hù)環(huán)境控制土體變形，不影響管線、交通保護(hù)臨近建構(gòu)筑物盾構(gòu)直接下穿風(fēng)井，風(fēng)井開挖深度淺，縮短工期，環(huán)境影響時(shí)段短不予降水，控制周邊變形地面大型機(jī)械少，環(huán)境影響程度低占地少、流程規(guī)范。集約處理全封閉，無揚(yáng)塵、噪音、渣土污染環(huán)境保護(hù)效應(yīng)研究內(nèi)容 平行隧道施工已有眾多研究，其力學(xué)行為及地面變形情況已有清楚的描述，但對(duì)于在超淺覆土（0.5D）情況下超近間距(0.5D)長距離平行推進(jìn)的施工則鮮有報(bào)道，更無成功實(shí)例。 中間風(fēng)井施工工藝傳統(tǒng)，停留在深基坑開挖，盾構(gòu)進(jìn)出洞的模式上。 國內(nèi)見諸報(bào)道的有西藏南路隧道

6、對(duì)噪音采取了措施。該工程在主要噪身源：泥水分離處理設(shè)備組周圍施工鋼筋混凝土基礎(chǔ)，采用鋼結(jié)構(gòu)和彩鋼板（考慮了抗風(fēng)設(shè)計(jì)）包裹整個(gè)泥水分離設(shè)備組。其隔音效果明顯，但不徹底。成果及創(chuàng)新點(diǎn) 在鬧市區(qū)淺覆土、近間距長距離平行隧道施工中創(chuàng)新性采用了風(fēng)險(xiǎn)分析與控制的方法，對(duì)不同風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的區(qū)域針對(duì)性的采用不同的施工參數(shù)控制策略，控制了敏感性區(qū)域隧道施工引起的地面變形并避免了可能的如管線破壞、交通癱瘓、周邊建構(gòu)筑物破壞等次生環(huán)境影響。 首次在大直徑隧道中間風(fēng)井施工采用吊筑法工藝，并在全過程中不予降水。避免了原盾構(gòu)穿越風(fēng)井基坑“進(jìn)出洞”的施工風(fēng)險(xiǎn)，解決了城區(qū)盾構(gòu)穿越較深風(fēng)井基坑帶來的環(huán)境影響時(shí)間長、影響程度大的問題

7、，實(shí)現(xiàn)了快速、安全、環(huán)保的中間風(fēng)井建造。 首次采用全封閉型泥水處理工廠，解決了城區(qū)大規(guī)模泥水處理帶來的噪音、揚(yáng)塵、渣土散落等污染問題，使施工現(xiàn)場與周邊環(huán)境友好共存。 隧道主線自浦西河南南路、人民路交叉口以西開始，沿人民路向東，在人民路麗水路口設(shè)置浦西工作井；轉(zhuǎn)入盾構(gòu)段下穿中山東二路、十六鋪碼頭，穿越黃浦江至浦東，在東昌路浦明路東側(cè)設(shè)浦東工作井；在浦城路、東昌路交叉口以西接地。浦西、浦東分別設(shè)置河南路進(jìn)出口匝道和銀城東路出口匝道。 全線長3090米，隧道掘進(jìn)段長1470米，盾構(gòu)自浦東向浦西掘進(jìn)，設(shè)兩條聯(lián)絡(luò)通道。河南路工商銀行規(guī)劃14號(hào)線 銀城東路東泰路麗水路 浦東井銀城中路淺覆土、近間距長距離平

8、行隧道施工影響與控制 施工環(huán)境泥水處理場地浦城路長距離淺覆土段東昌路碼頭10號(hào)線浦西井新上海城市廣場上海灘商廈悅園商廈福都商廈浦東風(fēng)塔 淺覆土、近間距長距離平行隧道施工影響與控制 施工環(huán)境 浦東井 浦西 工作井原工作井原線型豫園地下空間開發(fā)碼頭樁基現(xiàn)線型現(xiàn)工作井原工作井浦西井換乘通道10號(hào)線豫園站規(guī)劃14號(hào)線河南路站四川南路麗水路中山東二路X2地塊古城公園福佑門商廈鄂爾多斯廣場悅園商廈福佑二期上海灘商廈工商銀行新上海城市廣場淺覆土、近間距長距離平行隧道施工影響與控制 施工環(huán)境隧道外邊線距上海灘商廈圍護(hù)結(jié)構(gòu)最近處0.7m線間距約5m隧道外邊線距悅園商廈圍護(hù)結(jié)構(gòu)邊線0.3m盾構(gòu)頂部覆土厚度5.8m

9、，線間距4m。皆0.5D淺覆土、近間距長距離平行隧道施工影響與控制 施工環(huán)境 序號(hào)12344567里程（SK0+）810818828852872940966.4987.8位置工作井東側(cè)加固區(qū)邊福民街永安路安仁街隧道上覆土5.876.276.7788.7912.1113.6914.760.52D0.55D0.60D0.7D0.77D1.07D1.21D1.30D隧道結(jié)構(gòu)間距4.074.204.324.54.554.855.215.700.36D0.37D0.38D0.39D0.40D0.43D0.46D0.50D距樁砌雨污水總管距離2.93.144.15.46.1110.5811.712.1悅園

10、商廈上海灘商廈福都商廈四川南路麗水路福民街安仁街永安路中 山 東 二 路人 民 路民居204地塊古城公園淺覆土、近間距長距離平行隧道施工影響與控制 施工環(huán)境工程概況 浦西段里程（SK0+）810818828852872940966.4987.8位置工作井東側(cè)加固區(qū)邊福民街永安路安仁街隧道上覆土5.876.276.7788.7912.1113.6914.760.52D0.55D0.60D0.7D0.77D1.07D1.21D1.30D隧道結(jié)構(gòu)間距4.074.204.324.54.554.855.215.700.36D0.37D0.38D0.39D0.40D0.43D0.46D0.50D 悅園商廈

11、上海灘商廈福都商廈四川南路麗水路福民街安仁街永安路中 山 東 二 路人 民 路民居204地塊古城公園建筑名稱層數(shù)基礎(chǔ)圍護(hù)結(jié)構(gòu)及建筑結(jié)構(gòu)驗(yàn)收日期方位備注上海灘商廈地上7層地下1層46m650灌注樁15m500雙頭攪拌樁加灌注樁?？蚣芙Y(jié)構(gòu)96年北側(cè)隧道距圍護(hù)最近處約70cm悅園商廈地上6層地下1層35.5m600灌注樁15m700攪拌樁加16m650灌注樁?？蚣芙Y(jié)構(gòu)04年南側(cè)隧道距圍護(hù)最近處約30cm福都二期地上6層地下2層32m600灌注樁18m700攪拌樁加20m900灌注樁。框架結(jié)構(gòu)剛竣工南側(cè)隧道距圍護(hù)約5m361號(hào)混2淺基礎(chǔ)樁木結(jié)構(gòu)1950南側(cè)隧道結(jié)構(gòu)距房屋結(jié)構(gòu)約1m1.4m365號(hào)混2淺

12、基礎(chǔ)磚木結(jié)構(gòu)1950南側(cè)369號(hào)混5淺基礎(chǔ)磚混結(jié)構(gòu)1988南側(cè)377號(hào)砼3局部4層淺基礎(chǔ)框架結(jié)構(gòu)1930南側(cè)淺覆土、近間距長距離平行隧道施工影響與控制 施工環(huán)境 臨排的管線有 煤氣700 燃?xì)?00（0.4MPa） 煤氣300 市話18孔 通信18孔 上水500 直埋電纜10根 臨泵雨污水總管1400 原有的重要的管線 電信12孔 上水100 上水200 上水350（解放前生鐵管） 燃?xì)?00（0.4MPa） 煤氣700 雨污水總管1200X1500 淺覆土、近間距長距離平行隧道施工影響與控制 施工環(huán)境 此段處于老城廂地區(qū)，交通繁忙，過往的公交眾多 26路、11路、736路、64（電車）、94

13、5路、926路、801路、930路、920路、304路、945路、錦江觀光專線等 在浦西段開工后，工作井以東排有兩來兩往以及兩側(cè)兩條人非車道 淺覆土、近間距長距離平行隧道施工影響與控制 施工環(huán)境 隧道水平間距近4.07m5.70m（0.36D0.50D） 隧道上覆土淺及不良地質(zhì)5.87m14.76m（0.52D1.3D） 距周邊建筑物近0.7m、0.3m、5.5m。1.4m 管線交通密集敏感管線眾多，其中有眾多壓力管線 老舊磚砌大斷面雨污水總管1200 x1500，最近處僅有2.9m 較厚的3夾層及填土淺覆土、近間距長距離平行隧道施工影響與控制 施工環(huán)境越江隧道工程建設(shè)期間發(fā)生的工程風(fēng)險(xiǎn)，是否

14、可接受以及接受程度如何，決定著不同的風(fēng)險(xiǎn)控制對(duì)策及處置措施，風(fēng)險(xiǎn)管理中需預(yù)先制定明確的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)及接受準(zhǔn)則。風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)包括風(fēng)險(xiǎn)事故發(fā)生概率的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（簡稱風(fēng)險(xiǎn)概率等級(jí)）和風(fēng)險(xiǎn)事故發(fā)生后的損失等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（簡稱風(fēng)險(xiǎn)損失等級(jí)），根據(jù)工程風(fēng)險(xiǎn)定義，制定相應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和接受準(zhǔn)則。等級(jí)ABCDE事故描述不可能很少發(fā)生偶爾發(fā)生可能發(fā)生頻繁區(qū)間概率P0.01%0.01%P0.1%0.1%P1%1%P10%P10%等級(jí)12345描述可忽略的需考慮的嚴(yán)重的非常嚴(yán)重的災(zāi)難性的風(fēng)險(xiǎn)風(fēng)險(xiǎn)損失1.可忽略2.需考慮3.嚴(yán)重4.非常嚴(yán)重5.災(zāi)難性發(fā)生概率A：P0.01%1A2A3A4A5AB：0.01%P0.1%1B2B3

15、B4B5BC：0.1%P1%1C2C3C4C5CD：1%P10%1D2D3D4D5DE：P10%1E2E3E4E5E淺覆土、近間距長距離平行隧道施工影響與控制 風(fēng)險(xiǎn)理論等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)接受準(zhǔn)則控制方案應(yīng)對(duì)部門一級(jí)1A,1B,2A,1C可忽略的日常管理審視工程建設(shè)參與各方二級(jí)3A,1D,2B,1E,2C可容許的需注意，加強(qiáng)日常管理審視三級(jí)4A,3B,2D,3C,4B,2E可接受的引起重視，需防范、監(jiān)控措施四級(jí)5A,5B,3D,4C,3E, 4D不可接受的需決策，制定控制、預(yù)警措施政府部門、建設(shè)參與各方五級(jí)5C,4E,5D,5E拒絕接受的立即停止，整改、規(guī)避或啟動(dòng)預(yù)案風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)一級(jí)二級(jí)三級(jí)四級(jí)五級(jí)顏色綠色藍(lán)

16、色黃色橙色紅色標(biāo)識(shí)淺覆土、近間距長距離平行隧道施工影響與控制 風(fēng)險(xiǎn)理論后果及社會(huì)影響風(fēng)險(xiǎn)區(qū)段里程號(hào)針對(duì)性措施全段SK0+818 SK0+980總原則嚴(yán)格遵守施工總原則應(yīng)急隊(duì)伍建立各市政管線現(xiàn)場值班制度監(jiān)測措施周邊建筑物跟蹤監(jiān)測上方管線跟蹤監(jiān)測隧道內(nèi)內(nèi)力及結(jié)構(gòu)周邊土壓力跟蹤監(jiān)測隧道結(jié)構(gòu)位移跟蹤監(jiān)測施工參數(shù)設(shè)定切口水壓控制同步注漿控制泥水質(zhì)量控制隧道軸線控制交通組織人民路在北、南線施工期間半幅封交五級(jí)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)SK0+818 SK0+890設(shè)置隔離樁結(jié)合交通組織壓密注漿堆放黃沙及粘土麻袋麗水路口南北向管線架設(shè)暗墩麗水路口南北向管線端頭加井閥人民路東西向管線上水100、上水200、上水350北側(cè)明排人民

17、路東西向管線燃?xì)?00改向、煤氣700兩端加閥門雨污水總管設(shè)置臨泵雨污水總管原自流混凝土封堵四級(jí)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)SK0+890 SK0+920結(jié)合交通組織壓密注漿堆放黃沙及粘土麻袋人民路東西向管線上水100、上水200、上水350北側(cè)明排人民路東西向管線燃?xì)?00改向、煤氣700端頭加井閥三級(jí)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)SK0+920 SK0+980安仁街東側(cè)4幢民居處置淺覆土、近間距長距離平行隧道施工影響與控制 開挖面穩(wěn)定里程樁號(hào)SK0+810SK0+860SK0+940隧道上頂部覆土層厚度/m6.028.43512.495支護(hù)壓力p0/kPa122.7743145.7117172.7780Y方向位移/mm-93.681-

18、84.248-63.827Z方向位移（上浮）/mm37.06634.26628.879開挖面穩(wěn)定系數(shù)N2.743.162.49開挖面穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)四級(jí)四級(jí)四級(jí)淺覆土、近間距長距離平行隧道施工影響與控制 開挖面穩(wěn)定淺覆土、近間距長距離平行隧道施工影響與控制 近間距分析北線隧道上?。╩m）南線隧道上浮（mm）無隔離樁4744有隔離樁4033最大水平位移/mm最大隆起/mm無隔離樁1020有隔離樁5.62.2淺覆土、近間距長距離平行隧道施工影響與控制 近間距分析施工措施 隔斷樁施工措施 隔斷樁淺覆土、近間距長距離平行隧道施工影響與控制 淺覆土施工策略淺覆土、近間距長距離平行隧道施工影響與控制 淺覆土施工策

19、略嚴(yán)格控制切口水壓。波動(dòng)控制在-0.2kPa0.2kPa以地面監(jiān)測數(shù)據(jù)的反饋來確定切口水壓控制在使切口位置地面不隆起。配備應(yīng)急泥漿攪拌、輸送系統(tǒng)。淺覆土、近間距長距離平行隧道施工影響與控制 淺覆土施工策略在盾構(gòu)掘進(jìn)過程中如出現(xiàn)地面冒漿、泥水平衡無法建立、地面塌陷等緊急情況時(shí)啟動(dòng)應(yīng)急泥漿攪拌加注裝置 每臺(tái)盾構(gòu)配備一套緊急泥漿攪拌加注裝置，共兩套 聚合物采用華北油田體系，配比及泥水回路根據(jù)險(xiǎn)情情況調(diào)整 當(dāng)?shù)孛娉霈F(xiàn)冒漿等不是很嚴(yán)重的險(xiǎn)情時(shí)，從盾構(gòu)機(jī)排出的泥漿經(jīng)滾動(dòng)篩而不經(jīng)過旋流器處理 當(dāng)?shù)孛娉霈F(xiàn)塌陷等嚴(yán)重的險(xiǎn)情時(shí)，從盾構(gòu)機(jī)排出的泥漿不經(jīng)滾動(dòng)篩及旋流器處理，直接打至調(diào)整槽。應(yīng)急泥漿在閉合回路運(yùn)轉(zhuǎn)直至撐

20、子面重新建立平衡 應(yīng)急泥漿應(yīng)具有500立方/小時(shí)的能力 淺覆土、近間距長距離平行隧道施工影響與控制 淺覆土施工策略淺覆土、近間距長距離平行隧道施工影響與控制 相互影響規(guī)律近間距淺覆土段 泥水體系覆土 1.27D，間距 0.49D覆土 0.65D，間距 0.40D淺覆土、近間距長距離平行隧道施工影響與控制 相互影響規(guī)律 隧道主線自浦西河南南路、人民路交叉口以西開始，沿人民路向東，在人民路麗水路口設(shè)置浦西工作井；轉(zhuǎn)入盾構(gòu)段下穿中山東二路、十六鋪碼頭，穿越黃浦江至浦東，在東昌路浦明路東側(cè)設(shè)浦東工作井；在浦城路、東昌路交叉口以西接地。浦西、浦東分別設(shè)置河南路進(jìn)出口匝道和銀城東路出口匝道。 本次評(píng)審范圍

21、為浦東風(fēng)井逆筑施工。河南路工商銀行規(guī)劃14號(hào)線 銀城東路東泰路浦西風(fēng)道風(fēng)塔 浦東井銀城中路浦城路東昌路碼頭10號(hào)線浦西井新上海城市廣場上海灘商廈悅園商廈福都商廈浦東風(fēng)井浦東風(fēng)道風(fēng)塔快速、微擾動(dòng)中間風(fēng)井建造技術(shù) 施工環(huán)境 人民路隧道浦東風(fēng)井位于東昌路和富城路交叉路口，于南線隧道上方，風(fēng)井底板埋深12.70m，距南線隧道頂凈距5.6-6.5m。風(fēng)井逆筑是指風(fēng)井底板與南線隧道管片之間 5個(gè)垂直通風(fēng)口的結(jié)構(gòu)施工。財(cái)富金融廣場 東昌路碼頭防汛墻 黃浦江鵬利海景公寓富城路風(fēng)井仁恒濱江盛大金磐快速、微擾動(dòng)中間風(fēng)井建造技術(shù) 施工環(huán)境 需考慮風(fēng)塔與隧道結(jié)構(gòu)之間的相互影響 風(fēng)塔部分采用逆筑法施工 風(fēng)塔設(shè)置在江邊

22、為工程的風(fēng)險(xiǎn)源之一快速、微擾動(dòng)中間風(fēng)井建造技術(shù) 施工環(huán)境每個(gè)風(fēng)口凈尺寸為3.1X2.2m風(fēng)口基本居風(fēng)井中快速、微擾動(dòng)中間風(fēng)井建造技術(shù) 施工環(huán)境最淺約6.2m 最深約7m快速、微擾動(dòng)中間風(fēng)井建造技術(shù) 施工環(huán)境快速、微擾動(dòng)中間風(fēng)井建造技術(shù) 盾構(gòu)下穿風(fēng)井工藝 地墻+SMW雙重圍護(hù) 基坑深度淺 無需進(jìn)出洞鐵箱 挖土方案：1、土方開挖采用人工配合空壓機(jī)進(jìn)行松土后挖除。2、開挖時(shí)由中間往四周推進(jìn)，高差不超過500mm，底面超挖150左右mm。3、松散土方采用自制的鐵箱（1m3左右）與電動(dòng)葫蘆將土體吊出風(fēng)口至底板上，再由勞動(dòng)車運(yùn)至井架運(yùn)輸至地面。4、吊運(yùn)土方時(shí)設(shè)置防護(hù)板、風(fēng)機(jī)、急救繩索等安全設(shè)施。風(fēng)管 急救繩索 井架 快速、微擾動(dòng)中間風(fēng)井建造技術(shù) 風(fēng)口吊筑法 注：與外側(cè)加固土體永久接觸的墻面外模板直接將土體作為模板，表面鑿毛處理，增加砼與土體的摩擦力與粘結(jié)力，且適當(dāng)增大外側(cè)砼保護(hù)層；其余模板均采用九夾板。鑿毛處理 九夾板 H型螺帽限位