1、南京长江隧道设计与施工南京长江隧道设计与施工项目背景项目背景一一.项目背景项目背景南京长江隧道是南京市 “井字加一环 ” 快速路系统跨江成环的重要”组成部分，是“全面达小康、建设新南京、实施跨江发展战略”的标志性基础设施 ， 被江苏省 2006年重志性基础设施 ， 被江苏省 年重点投资计划列为重点工程。本项目为中铁建投资的 BOT项目 。本项目为中铁建投资的 项目 。建设期为 4年、特许经营期 30年。已于 年 月 日建成通车2010年 5月 1长江隧道的地理位置长江隧道的地理位置南京长江大桥南京长江二桥桥南京长江四桥纬三路过江隧道南京长江三桥南京长江隧道京沪高速铁路大桥建设环境二 、二 、自
2、然地理 隧址为长江河床及高河漫滩 地形V ： ，开阔平坦。V 工程地质 上部 地 层主要为第四系全新统冲积： 地层 , 深部为白垩系岩层，地层起伏不大。V 水文地质 ： 地表水为长江水系 ， 地下水为孔隙： ，水及裂隙水，对混凝土、钢筋无腐蚀性。V 地震基本烈度 ： VII度 。： 度V 航运航道：长江南京水道为常年主航道，隧址处航宽 480 1000m，水深约 11m 。V 河床演变：最大冲刷深度约 9m，深槽的摆幅为 150 160m。V 防洪等级：长江大堤为级堤防。三三 设计概况三三 .1、主要设计参数：道路全长： 5.853 km道路等级：城市快速路，双向 6车道车道设置： 3.5m
3、2 3.75m， 高 4.5m设计车速： 80 km/h车辆荷载：城 -A级抗震设计： 100年一遇超越概率 10%人防等级： 6级防洪设计：按 100年一遇水位设计结构安全等级：一级，重要性系数 1.1设计年限： 100年盾构隧道隧道建筑长度 其中盾构段3790m， 3020m，盾构隧道内径 13.30m、外径 14.50m。V2 线路平面设计浦口区、 线路平面设计梅子洲南京市区V线路平面 ： 两个平面曲线 ， 半径分别为 2500m和 2750m。： ， 和 。V盾构段线间距： 30m3、 线路纵断面图设计、施工期隧道覆土按不小于 1D控制，困难地段不小于 07D 运营阶段按最大冲刷包络线
4、 满足小于 0.7D； 运营阶段按最大冲刷包络线 ， 满足抗浮要求控制。最大纵坡 4%， 困难地段不超过 4.5%。最大纵坡 ， 困难地段不超过 。V4 盾构隧道横断面设计、V横断面布置隧道横断面由车道板分为上下两层，上层为行车道层，下层为服务层。5 管片设计V 、管片环宽 2米、厚 60cm；设计为双面楔形通用环 (楔形量48 ) 分块mm ； 分块为 7+2+1；采用 1/2错缝拼装用 错缝拼装 ，斜向插入的直螺栓连接 ； 砼螺栓连接 ； 砼强度 C60、抗渗标号 S12。米四、工程特点和难点3020米5.5米60米10.8米南京长江隧道是世界瞩目的越江工程，是一个高风险、高挑战性的技术难
5、题 。 其技术特点可 以 用 六 个字概括 ：高挑战性的技术难题 其技术特点可 用 个字概括“ 大 ”“ 高 ”“ 强 ”“ 薄 ”“ 长 ”“ 杂 ”V “大 ”：即盾构直径超大。盾构机直径14 93米 是世界上直径最大的盾构之南南. 米 ， 是世界上直径最大的盾构之 一。V “ 高 ”：最大水土压力高达 6.5bar，目前在同类盾构隧道中水土压力最高南京 南京同类盾构隧道中水土压力最高 ；V “ 强 ”：穿越的地层主要为渗透系数很高的强透水层 占隧道总长的 87%京长江京长江的强透水层 ， 占隧道总长的 。V “ 薄 ”：江底冲槽段约 150米覆土厚度不足1倍洞径 最小埋深仅 10 8米
6、（ 072D) 始发江隧江隧倍洞径 ,最小埋深仅 . 米 （ 0.72D)； 始发段埋深仅 5.5米 (不足 0.4倍 D)。“ 长 ” 地层对刀具的磨损系数高 盾构道技道技V “ 长 ” ： 地层对刀具的磨损系数高 ， 盾构在数十米深的水下穿越、检修困难，连续掘进长度 3000多米技术特技术特掘进长度 多米 。V “ 险 ”：隧道穿越粉土、粉细砂、砾砂、卵石和强风化岩层 地质条件异常复杂特点 特点卵石和强风化岩层 ， 地质条件异常复杂 ，且存在不明障碍物的风险。点点五 、 盾构施工五 、 1.盾构机刀盘及刀具配置： 盾构刀盘形式为辐条面板式 开挖直径盾构刀盘形式为辐条面板式 ， 开挖直径为1
7、4.93m，由6个辐条和6块三角形面板组成 ； 开口宽度 60cm 开口率约 30组成 ； 开口宽度 、 开口率约 。 刀盘上安装了7把中心刮刀；辐条安装有16把先行刀 182把刮刀 （ 其中 71把可把先行刀 、 把刮刀 （ 其中 把可常压更换， 其余为固定刮刀）、 12把边缘铲刀和 6把边缘小铲刀 ； 仿形刀 2把边缘铲刀和 把边缘小铲刀 ； 仿形刀 把 。 主开挖刀采用220mm宽重型刮刀宽度，共38个开挖轨迹 开挖轨迹间距 200个开挖轨迹 ， 开挖轨迹间距 mm。 先行刀突出刀 盘 面板的高度为 250mm； 其先行刀突出刀 面板的高度为 ； 其他刀具一律为200mm。中心刀7把边缘
8、铲刀12把小铲刀6把固定刮刀111把可常压更换刮刀71把先行刀16把常压换刀的功能和刀闸构造刀盘辐臂常压换刀工作舱2、盾构机始发37m 18m 冷冻加固内衬墙顶棚加固全内衬墙全断面面加固高压旋喷加固预埋密封钢 圈1.6m地下连续墙3 一般地段的盾构掘进一般地段的盾构掘进.一般地段的盾构掘进一般地段的盾构掘进（ 1） 泥水压力 ：） ：（ ） ：） ：A.泥水压力取值的 一 般原则泥水压力取值的 般原则切口水压的上、下限值设定值采用的静止土压力和主动土压力进行控制。由于本隧道以粉细砂、砾砂地层为主，地层渗透系数大，透水性强，采取水土分算的方法进行计算 。始发段等其余不透水的淤泥质黏土地层采用水土
9、合算。同时，结合本工程特点及盾构机的特性，要根据地表监测数据，对理论计算的泥水压力进行适当修正 。（ 1）泥水压 力 ：B.利用始发段确定泥水压力值正常压力通过VA VB VC VD VEK3+668 K3+708大堤0.81.5m池塘泥水压力上限通过7.3m泥水压力上限通过泥水压力下限通过4%位移监测点地表沉降监测点V 现场监测现场监测（ 1）泥水压力：C.主要结论：V当压力设定小于计算下限值 ， 能保持当压力设定小于计算下限值 ， 能保持掌子面平衡，但地面沉降量过大，塌陷风险大 ； 当压力设定大于计算上限值时 ，风险大 ； 当压力设定大于计算上限值时 ，表隆起明显，有击穿迹象。V因此 ，
10、对于地表沉降控制严格的地段， 对于地表沉降控制严格的地段选用上；对于浅覆土且地表沉降控制不严地段 ， 以下限值控制为宜 。， 以下限值控制为宜 。V推进过程中压力波动值控制在20 20kPa以内 。 以内 。（ 2）刀盘转速与推进速度本工程使用的盾构机，设计刀盘最大转速为 15rpm 最大推进速度为 4 5cm/min速为 1.5rpm， 最大推进速度为 .5cm/min。在粉粘土及粉细砂等均匀软弱地层中，刀盘转速取 10rpm 推进速度约刀盘转速取 1.0rpm， 推进速度约34cm/min，充分发挥设备能力，力较高的掘进速度 。的掘进速度 。粉细砂、砾砂、圆砾及风化岩混合地层中 ， 刀盘转
11、速控制在 08转以内 ， 根据开挖中 ， 刀盘转速控制在 0.8转以内 ， 根据开挖面地质情况，从保护刀具的原则出发，采用较低的转速和推进速度。（ 3）泥水管理盾构掘进施工中，主要的泥浆参数包括比重 粘度 含砂率 析水量和 PH值等括比重 、 粘度 、 含砂率 、 析水量和 值等参数。主要控制指标如下： 粘度 :18 25s 粘土及粉砂层中取 20s以下 粘度 。 粘土及粉砂层中取 以下比重：选取1.15 1.25g/cm3 含砂量 :15 20。 含砂量 。析水量:不大于5%PH 值 PH值 ：910值 值在砾砂、粉砂层中，以调浆为主；在粘土类地层 中 ， 主要采用 弃 浆加水方法进中 ， 弃行调配，以保证泥水质量。
