火狐体育apk:长江榜首隧——武汉长江地道修建技能丨我国工程科学

　　长江榜首隧——武汉长江地道修建技能[J].我国工程科学,2009,11(7):11-17.

　　万里长江榜首隧——武汉长江地道坐落武汉长江大桥、二桥之间，北接汉口大智路，南通武昌友谊大路，地道全长约 3.7 km，双向 4 车道，车道净高 4.5 m，规划车速 50 km/h，2008 年 12 月 28 日武汉长江地道通车试运行。

　　我国工程院院刊《我国工程科学》2009年第7期刊发《长江榜首隧——武汉长江地道修建技能》一文。文章介绍了武汉长江地道工程研讨与规划经过，工程建造方式，地道的总体规划、施工概略，还侧重论述了盾构的选型和沿线修建物的维护技能。文章指出，武汉长江地道是目前我国地质条件最杂乱、工程技能含量最高、施工难度最大的江底地道工程。武汉长江地道在预订工期内安全优质建成，是与其缜密规划、精心施工和立异的建造方式分不开的，其成功经历可为其他相似工程供给学习。

　　万里长江榜首隧——武汉长江地道坐落武汉长江大桥、二桥之间，北接汉口大智路，南通武昌友谊大路，地道全长约 3.7 km，双向 4 车道，车道净高 4.5 m，规划车速 50 km/h 。猜测 2010 年地道总流量 6.4 × 104辆/日，2020 年估计可抵达 7.8 × 104辆/日。地道于 2004 年 11 月 28 日正式开工建造， 2008 年 1 月 19 日东线 日西线 日武汉长江地道通车试运行。

　　武汉长江地道是目前国内技能杂乱的地道工程之一，地道穿越的地质条件杂乱，地层透水性强，水压高；盾构直径大，一次推动间隔长；地上和地中环境杂乱，需穿越武九铁路、长江防洪堤和多幢修建，并且穿越多条城市干线，地中管线较多。武汉长江地道在预订工期内安全优质建成，是与其缜密规划、精心施工和立异的建造方式分不开的，其成功经历可为其他相似工程供给学习。

　　从 20 世纪 90 时代开端，武汉市就开端酝酿修建过江地道。1999 年，武汉市计托付付铁道第四勘测规划院（以下简称铁四院）编制了武汉长江地道工程预可行性行究性研讨陈述。2001 年 4 月，我国国际工程咨询公司专家组对预可行性研讨陈述进行了评价。2002 年 4 月，国家正式同意武汉长江地道（含地铁）项目立项，2003 年 8 ~ 12 月，武汉市城市建造出资开发集团有限公司托付铁四院等有关单位展开了可行性研讨陈述的编制作业。2004 年 4 月，我国国际工程咨询公司专家组对陈述进行了评定。2004 年 5 ~ 8 月，武汉市城市建造出资开发集团有限公司组织了本工程的规划收购施工总承揽投标作业，由中隧集团联合体中总承揽标，长江水利委员会长江勘测规划规划研讨院中规划监理标。2004 年 10 月，国家发改委同意了武汉长江地道工程可行性研讨。2004 年 9 ~ 10 月，铁四院完结了本工程的开始规划，11 月初长委规划院提交了开始规划监理陈述，铁四院进行了修正完善。2004 年 11 月 28 日，长江地道正式开工建造，计划工期 ４ 年。

　　工程在武汉市初次选用“规划—收购—施工”总承揽方式，中铁地道集团有限公司联合体成为中标者，联合体由铁四院、中铁地道集团、武汉市城市规划规划院、武汉市政建造集团有限公司和奥地利 D2 咨询有限公司组成。施行工程总承揽是国际经济一体化和商场经济发展的必然趋势，它的最大特色是施行规划、施工办理一体化，把资源最佳地组合到工程建造项目上来，削减办理链与办理环节，会集优异的专业办理人员，选用先进的办理科学办法，真实表现危险与效益、职责与权利、进程与效果的一致。

　　长江地道江中段水下地层上部由第四系全新统新近堆积松懈粉细砂，中粗砂组成。中部由第四系全新统中密～密实粉细砂组成，下部基岩为志留系泥质粉砂岩夹砂岩、页岩；江南及江北两岸地层除地表有呈松懈状况的人工填土和部分散布有第四系湖积层外，上部由第四系全新统冲积软～可塑粉质粘土，中部由第四系全新统稍密～密实粉细砂组成，下部基岩为志留系泥质粉砂岩夹砂岩、页岩。

　　长江水系为区内首要地表水系，直接影响长江地道建造。据长江水样水质剖析：长江水对混凝土及混凝土结构中的钢筋无腐蚀性，对钢结构有弱腐蚀性。首要地下水类型有第四系孔隙潜水、承压水、基岩裂隙水。

　　规划依据河工模型试验对河槽最低冲刷标高的猜测效果，并充沛考虑三峡建库后的水沙条件，按 300 年一遇最低冲刷标高规划，左右深槽的最低冲刷标高分别为 -13.8 m 和 -11.3 m 。

　　规划按 100 年基准期逾越概率 10 % 的地轰动参数设防，按逾越概率 2 % 的地轰动参数验算。

　　武汉长江地道是一项规划宏大的工程，缜密的规划是成功建造的条件。武汉长江地道的规划包含线路、结构、防水、通风、供电、给排水、防灾、防洪、环保等许多内容。

　　在对工程沿线地上修建、地下管线和地下构筑物进行具体了解的基础上，充沛结合规划目的，进行计划比选。地道平面规划如图 1 所示。线路先后下穿中山大路、成功街、鲁兹新居、汉口江滩公园进口、临江 大路、平缓大路、友谊大路，地道左线 m，右线 m，平曲线 m 。左线 m，占路途 % ；右线 m，占路途 % 。地道建造规划为：汉口引道敞口段长 145 m 、暗挖地道段长 40 m 、 明挖暗埋地道段长 455 m ，盾构段长 2 550 m，武发达挖暗埋地道段长 250 m 、引道敞口段长 160 m， 6 条匝道总长 2 065 m。

　　纵断面的规划重点是确认合理的地道埋置深度，依据长江地道的地质和水文状况，地道纵断面规划时拟定了 3 个计划，盾构不穿基岩计划、切入基岩深度约 0.8 m 计划和切入基岩深度约 3.5 m 计划，比选时从施工难度、施工危险、冲刷影响及施工对河槽的影响等归纳进行考虑，挑选了地道埋置深度较大、切入基岩较多的计划，虽然在基岩中施工难度较大，但其施工危险最小，习惯河槽冲刷才能最强，施工对河槽彻底无影响。地道纵断面规划见图 2 。

　　地道设有武昌作业井和汉口作业井，分别为盾构始发井和抵达井。在汉口作业井西侧，设有汉口通风井，其效果是扫除左线地道洞内污染气体，以及当火灾产生在接近该通风井的地道段内（左线或右线）时的排烟。武昌通风井安置于地道与友谊大路交叉口的西北角，其效果是扫除右线地道洞内污染气体，以及当火灾产生在接近该通风井的地道段内（左线或右线）时的排烟。结合通风井的安置，设置了地上进出地道的安全通道。地道设有办理大楼，总修建面积 3 984.46 m2，武昌通风井和汉口通风井均设变配电所。

　　因为选用盾构法进行施工，为满意运用功用及施工差错、预留沉降、内装饰要求，半径方向预留 15 cm 充裕空间后，圆形地道内径确认为 10.0 m 。因为本地道交通量大，顶峰时段不明显。一旦产生火灾，有必要选用射流风机，将人迹别离，地道顶部不答应设置横隔板，以防构成烧落伤人。半横向通风效果很差，反而助燃加重，运营期间会丢失 10 % 的通风能量。为满意人员逃生要求，盾构段于行车道一侧间隔 80 m 设置滑行逃生道，盾构段横断面规划如图 3 所示。盾构段选用单层衬砌，混凝土强度等级 C60，抗渗等级 S18 。

　　长江地道的明挖和暗挖段均选用矩形框架结构。图 4 为武发达挖暗埋风机装置段横断面安置图。

　　依据工程特色，非火灾状况下，地道通风选用竖井吸出式纵向通风办法，其间左线地道运用汉口通风井排风，右线地道运用武昌通风井排风。火灾状况下，仍选用正向或逆向通风，进行人迹别离。核算确认当汉口、武昌通风井排气高度为 40 ｍ 时，能够满意环保要求。通风办法如图 5 所示。

　　作为长江上的榜首地道，武汉长江地道在规划时充沛考虑了其防灾功用。防灾、减灾和救灾功用的完结贯穿在规划的每一环节。在地道的结构规划、修建规划、给排水体系规划、消防规划、通风规划、供电照明规划、监控体系规划、人防规划、防淹规划中，无一不包容着防灾的规划理念。如在地道的横断面规划中，在每条盾构地道段的车道板下设置了 1.5 m × 2.1 m 的紧迫逃生通道，在车行路途缘带及余宽内每隔 80 m 设一个逃生口和逃生滑梯，直达逃生通道。车道两边设置防撞侧石，以维护地道侧墙装饰和地道结构不受损坏。地道内还设置了夺目的安全分散标志和安全口指示标志。为避免火灾对地道结构的损坏效果，在地道内已增设二次混凝土衬砌，以维护和增强管片衬砌，保证结构的安稳性。别的，在地道两边 2.5 m 高范围内设置防火板，其他衬砌外表涂防火涂料。地道中设置了简化而牢靠的的火灾报警体系、应急照明体系和消防体系。

　　武汉长江地道工程地质条件杂乱，地层软硬不均、高压富水、地上修建物和地中管线许多，面临着五大技能难题。a. 姿势操控难，盾构机穿越软硬不均的地质，掘进姿势难以操控，搞不好就走偏了，难以抵达指定的方位。b. 高水压，地道从水面到底部深 57 m，江水的压力极大，避免地道透水是最大难点。c. 超浅埋，部分地段盾构机离地上只要 5 ~ 6 m，要不“惊扰”地上修建难度极大。d. 强透水，地道两岸大部分为粉细砂地层，一旦透水，后果不堪设想。e. 长间隔掘进，因为江底换刀困难，盾构机要尽可能一次穿越 2 500 多米。为了保证地道施工的安全和如期高质量完结工程，中隧集团联合体在大断面盾构机选型和要害技能参数确认、大直径泥水盾构开挖面安稳技能、长间隔掘进耐磨刀具研讨、高抗渗大直径管片出产与组装及沿线建构筑物的维护等方面进行技能攻关，在每一环节做到精心施工。

　　盾构机的功能及其与地质条件、工程条件的习惯性是盾构地道施工胜败的要害，所以选用盾构法施工就有必要挑选最佳的盾构施工办法和挑选最合适的盾构机。

　　盾构选型首要依据武汉长江地道工程投标文件和岩土工程勘测陈述；相关的盾构技能规范及参阅国内外已有盾构工程实例，盾构选型及规划依照牢靠性榜首，技能先进性第二，经济性第三的准则进行，保证盾构施工的安全性、牢靠性、适用性、先进性、经济性相一致。

　　挑选盾构方式时，应考虑施工区段的地层条件、地上状况、地道尺度、地道长度、地道线路、工期等各种条件，还应考虑开挖和衬砌等施工问题，基本准则是挑选安全并且经济的进行施工的盾构。近年来竖井、碴土处理或施工经历也会成为盾构选型的重要影响要素。

　　在挑选盾构方式时，最重要的是以坚持开挖面安稳为基点进行挑选。为了挑选适宜的盾构方式，应对地质条件、地下状况、周边用地环境、周围环境进行具体的查询，并对安全性及经济性做充沛的考虑。盾构选型的流程如图 6 所示。

　　不同类型的盾构适用的地质类型也是不同的，盾构的选型有必要做到针对不同的工程特色及地质特色进行针对性计划规划，才能使盾构更好地习惯工程。盾构的首要类型有打开盾构、泥水盾构、土压平衡盾构等。依据武汉长江地道工程地质、水文状况及工程特色，开始确认可挑选的盾构类型只要土压平衡盾构和泥水盾构。

　　土压平衡盾构和泥水盾构所习惯的地层条件不同，土压平衡盾构可分为两种：土压式和泥土压式。土压式适用于含水量和颗粒组成比较适中，开挖面的土砂能够直接流入压力舱及螺旋输送机，然后坚持开挖面的安稳。土压平衡式盾构因为是依据土压力的状况一起进行挖土和推动，经过查看土压力不光能够操控开挖面的安稳性还能够削减对周围地层的影响。一般不需求施行辅佐工法，所以具有减小地表沉降的长处。泥土压式适用于砂粒含量较多而不具有流动性的土质，需求经过添加水、泥水或其他添加资料使泥土压力很好地传递到开挖面。泥土压式盾构能够适用于冲积砂砾、砂、粉土、粘土等固结度比较低的脆弱地层，洪积地层以及软硬相间互层等地层，对地层的习惯性最为广泛。但在高水压的地层中，仅用螺旋输送机难以坚持开挖面的安稳，需求装置坚持压力的过滤器、衔接压送泵等。

　　泥水盾构是经过施加略高于开挖面水土压力的泥浆压力来坚持开挖面的安稳。除泥浆压力外，合理地挑选泥浆的特功能够添加开挖面的安稳性。一般比较适用于在河底、海底等高水压条件下地道的施工，具有较高的安全性和杰出的施工环境。对周围地层的影响较小，既不会对地层产生过大的压力也不会遭到地层的压力的反压，一般不需求辅佐施工办法。

　　泥水盾构习惯于冲积构成的砂砾、砂、粉砂、粘土层、弱固结的互层的地层以及含水率高不安稳的地层，洪积构成的砂砾、砂、粉砂、粘土层以及含水很高的高固结松懈易于产生涌水损坏的地层，是一种合适多种地层条件的盾构方式。可是关于难以坚持开挖面安稳的高透水地层、砾石地层，有时也需考虑辅佐施工办法。

　　武汉长江地道盾构穿越的地层有粘土、粉土、粉质粘土、淤泥质粉质粘土、粉细砂、中粗砂、卵石层、泥质粉砂岩、夹砂岩、页岩，其间以粉细砂、中粗砂、卵石层、泥质粉砂岩夹砂岩页岩为主，依据土压平衡盾构和泥水平衡式盾构对地层的习惯性，该工程合适选用泥水盾构。

　　工程实践证明，在开挖面刀盘后部泥碴仓中土压和水压很难及时安稳作业面，而首要靠刀盘压住作业面，构成刀盘、刀具磨损严峻，尤其在盾构刀盘后的顶部约有 1/3 ~ 1/5 高度没有泥水或泥土，在不安稳地层易产生作业面部分失稳，构成沉降加大，为此增设部分气压，以补偿泥仓顶部的压力缺乏，这是非常重要的，从浆液劈裂作业面顶部滴浆的进程中，更感到气垫的重要，因而，改用气垫式泥水盾构是水下盾构法施工所有必要的。

　　虽然选用盾构法具有对周围环境影响小的特色，但因为施工技能质量、周围环境和岩土介质等的杂乱性，盾构法施工引起地层移动而导致不同程度的沉降和位移仍是不可能彻底避免的。当地层移动和地表变形超越必定极限时，就会影响地上建（构）筑物和地下管线的正常运用。武汉长江地道沿线穿越长江防洪堤、武九铁路、鲁兹新居等许多修建群，因为地道上方多为富贵路段，地下管线密布。施工中需采纳有用的维护办法保证建（构）筑物的安全。

　　地道于 LK3 + 143 处下穿江北防洪堤，基底至地道顶的间隔约 25.3 m 。地道于 LK4 + 462 处下穿江南防洪堤，如图 7 所示，基底至地道顶的间隔约 36.4 m 。长江防洪堤为重要防洪工程，因而，在施工进程中有必要采纳维护办法，保证防洪堤满有把握。

　　（1)加强盾构经过前及经过进程中监测，经过信息化施工堆集盾构机掘进参数，使盾构机经过大堤时的掘进参数抵达最优化，如经过信息反馈对盾构切断泥水压力、注浆压力、注浆量进行调整。

　　（2) 因为两岸防洪堤均为刚性结构，为避免其基底与地基土部分脱离，影响防洪安全，在盾构经过进程中，选用盯梢注浆对防洪堤地基进行加固；盾构经往后，依据沉降状况及时注浆，直至大堤处于安稳状况。

　　长江地道上方多为富贵路段，沿线 给出了鲁兹新居平缓和打包厂的加固示目的。表 3 列出了地道与周围维护修建物的联系及处理办法。

　　依据猜测的地上沉降对修建物的影响，将对修建物的维护等级分为三级。榜首级，猜测沉降超越本次规划设定的规范，需采纳预加固的活跃维护办法。如对武汉理工大学家属楼和北京路幼儿园采纳了静压桩自动维护办法。第二级，工程施工对修建物有必定影响，但猜测沉降未超越设定的规范，要求施工中进行监测，并依据监测效果采纳相应的维护办法。如对武汉理工大学教学楼，首要采纳依据施工进程中的监测状况盯梢注浆的办法。第三级，工程施工对修建物影响很小，准则上不采纳维护办法，仅需施工监测。如对华安医药有限公司归纳楼、省棉花公司宿舍楼不采纳维护办法，仅加强施工监测。

　　左线 、右线 处下穿武大铁路，地道与铁路斜交视点约 44°，如图 10 所示。该处地道顶距铁路路基面的高差为：左线 m，右线 m 。核算得到盾构下穿铁路地段，地上最大沉降量约为 14 mm，最大倾斜率约为 0.63 ‰ 。因为该沉降值非瞬时产生，而是随施工进程逐步添加，施工中依据沉降监测状况随时弥补道碴，坚持轨面平顺性要求。依据施工丈量效果，必要时对铁路途路选用扣轨加固。

　　长江地道横穿汉口的中山大路、沿江大路，武昌的平缓大路、友谊大路等 ４ 条主干道及汉口的成功街、鄱阳街、洞庭街、大智路等，沿线路途地下管线密布，此外，武汉理工大学等散布有许多地下管线。为了保证地道施工中管线的安全，在施工前对各类管线进行了具体的查询，并对各类管线的变形习惯才能进行了评价，拟定了变形操控规范。在此基础上，拟定了地下管线) 当地道结构（如打开段）侵入现有管线空间时，将管线) 当明挖结构横向或平行下穿既有管线时（如成功街、鄱阳街、友谊大路），对管线) 当地道暗挖下穿既有管线时（如中山大路、洞庭街、沿江大路、临江大路、平缓大路），依据施工对管线影响程度及管线变形的答应变形值，考虑采纳相应的维护办法。包含加强施工办理，操控管线变形；加强管线沉降监测，坚持盾构地道施工开挖进程中水土压力平衡，在盾构地道施工进程中，选用同步注浆，加强注浆压力操控等。