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南京长江隧道贯通六大世界级施工难题全攻克
佚名
【期刊名称】《岩土力学》
【年(卷),期】2009(0)10
【摘要】2009年8月22日上午9：50，江心洲长江隧道盾构机接受井施工现场，在机器的轰鸣声中，右线隧道“扬子一号“盾构机前端刀盘旋转着，钻出了接受井“洞门”。
至此，继今年5月20日左线贯通后，南京长江隧道实现了全线贯通。
“南京长江隧道被誉为‘长江第一隧’，是截至目前长江流域地质条件最复杂、施工难度最大的工程，存在诸多世界级施工难题，
【总页数】1页(P2990-2990)
【关键词】长江隧道;隧道贯通;施工现场;南京;世界;地质条件;长江流域;施工难度【正文语种】中文
【中图分类】U453.5;U459.2
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南京长江漫滩区基坑开挖与降水对既有地铁隧道影响的数值分析王霆【摘要】基坑开挖与降水会使邻近既有地铁隧道产生内力调整和变形重分布,影响其正常使用和运营安全.开挖与降水过程中基坑支护、地基土体和隧道结构之间相互作用和影响,其变形稳定问题是一个复杂的三维力学问题,可采用三维数值模拟进行分析.基于FLAC3D有限差分数值分析软件,对南京长江漫滩区某大面积基坑开挖全过程进行模拟,重点分析开挖卸荷、降水对邻近2条地铁隧道结构的变形影响.计算表明,基坑开挖卸荷时产生的结构变形量值和变形相对曲率较小,未超过安全控制值;但降水产生的结构沉降变形量值较大,对地铁线路的正常运行产生不利影响.【期刊名称】《都市快轨交通》【年(卷),期】2016(029)003【总页数】6页(P81-86)【关键词】城市轨道交通;基坑开挖;降水;地铁隧道;FLAC 3D软件;变形分析【作者】王霆【作者单位】南京地铁建设有限责任公司南京210008【正文语种】中文【中图分类】U231地铁沿线的城市商业、娱乐和住宅开发中很大一部分涉及基坑工程，基坑开挖卸荷会打破周围地基土体和邻近既有地铁隧道结构的应力平衡状态，使其产生应力和变形重分布[1]。
地铁隧道结构变形，尤其是隧道内钢轨的变形直接影响到列车行车速度、运行品质和列车安全。
因此，针对基坑开挖对邻近既有地铁隧道线路的变形影响分析和评估以及在此基础上采取的变形控制措施的研究越来越多。
魏纲、蔡建鹏和刘国宝、郑刚等、刘斯琴等、李瑛等[1-5]采用数值分析方法研究了基坑开挖对下卧地铁隧道的影响，普遍得出上覆基坑开挖卸荷引起的隧道变形以隆起为主的结论，并提出结构设计和施工优化方案以保障下卧地铁隧道安全。
胡云龙、王志杰等、裴行凯等、左殿军等、胡海英等[6-10]关于基坑开挖对侧向既有地铁隧道变形影响进行数值分析，普遍认为隧道变形主要以水平变形为主，隧道可能隆起也可能沉降。
另外,还有学者研究了基坑降水对地铁隧道的影响，王丙乾[11]分析上方基坑降水产生的隧道沉降，并与实测资料进行比较；黄信等[12]采用渗流变形耦合方法研究基坑降水对既有地铁隧道的影响；朱悦铭等[13]基于下负荷面剑桥模型进行数值研究基坑降水影响。
超大直径泥水盾构到达施工技术杨纪彦(中铁十四局集团有限公司,济南 250014)摘要:超大盾构的到达施工作为盾构施工的重要环节,工艺复杂,风险巨大。
以南京长江隧道为例,阐述洞前水泥搅拌桩加固、降水、冷冻及工作井内灌水(土)等综合施工措施,成功实施了浅覆盖、强透水地层条件下大直径泥水盾构机的接收,可为类似工程提供借鉴。
关键词:超大直径盾构;到达;施工技术中图分类号:U 455 文献标志码:B 文章编号:1672-741X (2009)05-0548-04Case Study on Arri vi n g Constructi on Technology of Slurry Shi eldMachi n e with Super 2l arge D i a meterY ANG J iyan(The 14th B ureau of China R ail w ay Construction Corporation,J inan 250014,China )Abstract:A s one of the crucial p r ocedures of shield boring,the arriving of shield machineswith super 2large dia meters is comp licated in technol ogy and has great risks .Taking the arriving of the shield machine for Nanjing Yangtze R iver Tun 2nel as an exa mp le,the author p resents the comp rehensive constructi on measures,including the portal secti on reinf orce 2ment by m ixing p iles,de watering,freezing and water &s oil filling in shield arriving shaft .The above measures guaran 2tee the safe arriving of the super 2large dia meter slurry shield under the conditi on of shall ow cover and highly per meable gr ound .This paper can p r ovide reference f or si m ilar p r ojects in the future .Key W ords:shield machine with super 2large dia meter;arriving;constructi on technol ogy0 引言超大直径盾构施工技术在我国刚刚起步,多学科交叉,技术含量高。
收稿日期))作者简介郭立华(5)),男,山东济南人,工程师。
南京长江过江隧道明挖段深基坑降水抽水试验技术郭立华(中铁十四局集团有限公司,山东济南250014)摘要:介绍了在复杂地质条件下,对降水抽水试验技术的制定和实施的成功经验,全面叙述了降水试验目的的确定,试验井的设计及布置,降水试验过程控制、抽水试验原理的采用以及试验成果的分析和整理等。
关键词:试验目的;设计及布置;抽水试验;试验原理;分析整理;结论中图分类号:U445.553文献标识码:BPr eci p ita ti on and pu m p i ng test techn i qu es of deep founda ti on of d irect excavation section for N an ji ngYangtze R iver Tunn elG U O Li-hua(C hina Ra il w ay 14Bure au Gro u p C o .,Lt d.,Sha ndo ngJ i nan 250014Ch in a )Ab stract :It describes successf u l experience wh i ch we de -vel op a nd m i p le men t f or p r eci p itati on and pu mp ing test tec hnol ogy under co mp lex ge ological cond iti ons i n th is pa -per .It c o mprehe n si vely descri be the decisio n f or preci p ita -tion test pur pose ,design and layout of test wells ,pr ocess contr ol of precip itat i on tes,t adoption of pri nciple of pu m -p ing test a nd analysis coll atio n f or test r esult etc .K ey word s :test pu r pose ;design a nd layou;t pu mp i ng tes;t test p rinci p le;analys is collati on ;conclusion1工程概况及地质环境1.1工程概况南京长江隧道位于南京市浦口区和建邺区之间,明挖隧道段起讫里程LK3+230~LK3+600,包括引道段、明挖暗埋段及盾构工作井,全长370m ,距离长江大堤约400m 。
PPP案例：南京长江隧道工程(BOT架构)项目名称：南京长江隧道工程项目地点：南京市建设期：2005年-2010年运营期：2010年至今获奖情况：2013年，中国建设工程鲁班奖；2014年，国家科技进步二等奖。
项目背景：南京钟灵毓秀，但长江天堑将城市格局一分为二，江北经济发展因两岸交通不便而受阻碍。
市政府提出“跨江发展战略”，借2004年《国务院投资体制改革决定》春风，将南京长江隧道工程列为南京市首个采取项目法人招标模式的重点基础设施工程建设项目。
南京长江隧道是迄今为止中国水下盾构隧道中地质条件最复杂、技术难题最多、施工风险最大的越江隧道，面临着大直径、高水压、强透水、薄覆土、长掘进、高风险等六大世界级技术难题，国内外院士、专家称之为“万里长江第一隧”。
对于南京市政府而言，该项目的建设风险要远远大于项目建成通车后的运营、回报风险，通过公开招标的方式选择有经验、有能力的建设承包商，是项目成败的关键。
项目建设概况：南京长江隧道工程位于南京长江大桥与三桥之间，连接南京市浦口区——江心洲——主城区，采用“北隧南桥”方式，分别穿越长江主航道和夹江，设计为双向6车道、80公里/小时的城市快速通道。
工程全长5853米，其中隧道建筑长度3790米（盾构段长度3020米），采用盾构法施工，盾构直径14.93米；桥梁为独塔自锚式悬索桥，一跨过夹江。
隧道、桥梁部分于2005年9月30日正式施工建设，2009年8月22日全线贯通，2010年4月30日全部建成完工，2010年5月28日南京长江隧道工程全线通车，开始收费运营。
项目的特许经营权范围、期限及限制：（一）特许经营权的范围1. 过江隧道项目的投资、建设、建成通车后的车辆通行费的收费权（经省政府批准后生效）；2. 过江隧道项目的冠名权；3. 过江隧道项目沿线规定区域内的相关配套服务设施（包括饮食、加油、车辆维修、商店等服务设施）的经营权及沿线广告经营权。
（二）特许经营权的期限特许经营权期限自市政府授权过江隧道公司建设经营过江隧道项目起算，至经省政府批准的过江隧道收费期限届满终止。
随着我国经济的快速发展，交通运输事业也取得了显著的进步。
在交通基础设施建设中，涵洞隧道工程占有举足轻重的地位。
近年来，我国在涵洞隧道工程施工技术方面取得了举世瞩目的成果，涌现出一大批著名的涵洞隧道工程。
本文将介绍几个具有代表性的著名涵洞隧道工程施工案例，以展示我国在该领域的卓越成就。
一、南京长江隧道工程南京长江隧道工程是我国首座采用盾构法施工的过江隧道，全长约5.4公里，分为双向六车道。
该隧道工程自2005年开工，2009年竣工，历时4年多的时间。
南京长江隧道工程的建成，极大地缓解了南京市区过江交通压力，对于促进南京两岸经济的发展具有重要意义。
二、上海人民广场隧道工程上海人民广场隧道工程是我国首座采用地下连续墙施工技术的隧道工程。
该隧道工程全长1.6公里，分为双向四车道，于2001年开工，2004年竣工。
人民广场隧道工程的建成，有效地缓解了上海市中心区域的交通拥堵问题，提高了道路通行能力。
三、北京地铁4号线国家图书馆隧道工程北京地铁4号线国家图书馆隧道工程是我国首座采用暗挖法施工的地铁隧道。
该隧道工程全长1.2公里，采用双向六车道设计。
工程自2002年开工，2009年竣工。
国家图书馆隧道工程的建成，为北京市地铁线路增添了一条重要的南北通道，进一步优化了北京市的交通布局。
四、重庆轨道交通环线一期工程重庆轨道交通环线一期工程是我国首条采用轨道交通方式连接多个片区的隧道工程。
该工程全长约18.5公里，采用双向六车道设计。
工程于2010年开工，2015年竣工。
重庆轨道交通环线一期工程的建成，大大提高了重庆市的城市交通运行效率，缓解了市区交通压力。
五、广州珠江底隧道工程广州珠江底隧道工程是我国首座采用沉管法施工的过江隧道，全长约1.8公里，分为双向四车道。
该隧道工程于1990年开工，1993年竣工。
广州珠江底隧道工程的建成，极大地促进了广州市区过江交通的便捷，对于推动广州城市发展具有重要意义。
综上所述，我国在涵洞隧道工程施工技术方面取得了显著的成就，这些著名的涵洞隧道工程为我国交通基础设施建设树立了典范。
南京长江隧道盾构工作井降水技术摘要：盾构工作井位于长江漫滩，赋存微承压水，降低承压水位及疏干基坑是本工程施工的关键工序。
本文介绍了南京长江隧道盾构工作井降水井的计算与设计，并就降水对周围环境影响进行了评估。
关键词：盾构工作井降低承压水环境评估Abstract:s hield work well in Changjiang River flood bed，, implies tiny funded water . de-watering is key operation. This article introduced de-watering calculation and design of the Nanjing Changjiang River Tunnel Shield work well, de-watering to carry on valuation to the surroundings environment's influence.Keywords:Shield well in operation, de-watering pressure bearing water ,environment evaluating1 前言降水和支撑是深基坑工程施工的两个关键要素。
工作井处于长江漫滩，地下水位高，全新统砂类土中赋存微承压水，其水位受长江江影响，季节性变化规律明显，地下水随长江水位的起落而升降。
如不进行基坑合理的降水工作，将会造成坑底透水，使现场施工条件变差，地基承载力下降，在动水压力作用下还可能引起流砂、管涌和边坡失稳等现象，为确保施工安全，必须预先对基坑合理布置井点，采取降水措施，降低承压水的水头压力。
2、工程概况2.1、工程概述南京长江隧道工程是南京市城市规划“五桥一隧”过江通道中的重要组成部分。
隧道工程设计为双管双层六车道，连接河西新城区—江心洲—浦口区，总长度3474.053m。
盾构段长度约为2932m，采用直径14.87m的大型泥水加压平衡盾构施工。
浦口工作井和井后续段段围护结构采用地下连续墙，工作井设计深度达24m,道路纵坡坡度4%，是工程施工的重点之一。
2.2、水文地质条件根据地质勘察资料，本工程基坑降水涉及的土层为2-2层素填土、2-3层粘土、粉质粘土、4层淤泥质粉质粘土、4-1粉质粘土夹粉土、6层淤泥质粉质粘土夹粉土、7-1粉细砂、8粉细砂、9-1层粉质粘土夹粉土、9层粉细砂。
其中4层淤泥质粉质粘土层分布范围广，是开挖施工中的主要土层。
另外，隔离层底部在地表以下29m左右，工作井（LK3+574.387～+600）基坑已经揭穿过渡含水层（粉土）顶板，其渗透系数在10-3～10-2之间，按其地质特性属透水性较好的含水层，施工中需考虑承压含水层的作用。
稳定地下水位埋深一般在地表以下0.3～3.0。
各层物理土力学指标见下表一。
工作井 (K3+575.387～+600)各分层土体物理力学性能指标 表一 层 号 土层名称 层底标高m 土层厚度m 重度 kN/m -3含水量 % 渗透系数/cm ×sec -1Kv Kh 2-2 素填土 4.50～6.21 0.60～2.50 4.0E-05 3.0E-05 2-3 粘土4.23～5.121.00～2.70 17.7 39.8 2.0E-06 1.0E-06 4 淤泥质粉质粘土 -14.09～-6.32 10.60～18.90 17.4 38.3 5.0E-063.0E-06 4-1 粉质粘土夹粉土 -5.55～2.931.60～5.7017.5 36.8 6.0E-05 4.0E-05 6 淤泥质粘土夹粉土 -18.99～-14.32 1.50～8.0017.5 33.3 5.0E-05 2.5E-05 7-1 粉细砂夹圆砾 -24.98～-18.20 0.60～8.20 17.7 31.2 5.0E-04 3.0E-04 8 粉细砂 -29.48～-22.42 2.20～6.00 18.4 25.7 4.0E-03 6.0E-03 9 粉细砂 -44.20～-37.2812.50～21.2019.221.4 5.0E-03 6.0E-04 10 砾砂 -51.38～-41.37 2.10～14.10 18.5 25.3 8.0E-03 6.0E-03 12 粉细砂 -62.59～-47.87 6.50～17.40 19.020.0 3.0E-03 2.0E-03 13圆砾19.519.11.5E-022.0E-022.3基坑工程土方施工采用明挖顺作法施工，首先开挖工作井，再依次开挖后续段、暗埋段、敞口段。
采取分层分段开挖，各道支撑的土层开挖中，每小段长度不超过6m 。
3、降水技术3.1、坑底抗承压水突涌稳定性检算一般基坑工程随着开挖深度增加，承压含水层中的承压水隔水顶板的水压逐渐增大，而坑底下隔水顶板随着厚度变薄，土体自重应力逐渐减少，承压水水压超过顶板土体自重应力，或挖穿顶板土体，就会产生涌水、流砂，形成地下水患。
为了保证基坑开挖的顺利进行，在基坑开挖时必须降低下伏承压含水层的承压水水位，才能满足基坑底板稳定性的要求。
3.1.1、工作井地面标高+6.3，工作井底板面标高-17.74，⑦-2土层顶板标高-16.59，基坑底揭穿承压含水层⑦-2顶板。
工作井承压含水层顶板都比该部分的埋深要浅，局部部位已经被揭穿，因此在开挖过程中也都必将发生突涌现象，故必须降低承压含水层的水位。
3.1.2井后续段 （1）、坑底抗承压水突涌稳定性检算 坑底抗承压水稳定性检算hk w s γγM ≥(1)式中w γ ——水的重度，取10k Ｎ/m 3;h ——承压水头高于含水层顶板的高度（m ）； M ——承压水顶至坑底面的土层厚度(m)γ ——开挖面至承压水层顶土体的加权平均重度，取17.6k Ｎ/m 3;⑥层深2.98m ，γ =17.6×103 k Ｎ/m 3;⑦-2层顶板标高-16.59（地面标高+6.3），则γ =17.6×103 k Ｎ/m 3，M =2.98m ，h =22.89m ，代入（1）式hk w s γγM≥= 0.22<1 坑抗承压水突涌不稳定 （2）、开挖至基坑底后，坑底不透水层所能承受的水头高度 取1.1=K s 后，得K ≥M sw h γγ =1.1106.1798.2⨯⨯=5.22（3）开挖至坑底前需降低的水头值m h h 67.1722.589.2222.51=-=-=∆3.2、降水设计与计算 3.2.1、降水计算的前提 （1）、含水层的性质第四系松散岩类孔隙潜水主要赋存于长江漫滩区上部地层，含水介质为粘性土、淤泥质土及粉土，其渗透性差，主要接受大气降水和农田灌溉水的入渗补给；第四系松散岩类孔隙（微）承压水主要分布在4、6层粘性土之下的砂性土中，含水介质为粉细砂及卵砾石层。
（2）、含水层厚度Ｈ由于地质报告中，未显示承压水层底板深度，故含水层厚度按抽水时有效影响深度计算。
（3）、含水层的渗透系数对于工作井及井后续段承压水降水，取有效影响范围内砾石层的最大综合渗透系数K=16m/d ，其余地段取有效影响范围内的加权平均值。
（4）、影响半径R 1）、基坑等效半径的计算：)(29.00b a r += （2）式中a 、b ——分别为基坑的长短边 2）、影响半径R 的计算对承压含水层取：K S R 10= （3）式中，R ——降水影响半径（m ）;S ——基坑水位降深（m ）; K ——渗透系数（m/d ）; （5）、含水层补给条件：长江水位及大气降水。
（6）、地下水流动方向：表现在丰水季节地下水向长江漫滩流动，反之地下水从漫滩向长江流动。
（7）、原有地下水位深度：地下水位按0.00m 考虑。
（8）、水位动态情况：孔隙潜水稳定埋深0.3～3.0m ，年变幅1.00m ，孔隙微承压水水位埋深1.00m 左右，年变幅0.50m 左右。
（9）、井点系统性质：非完整井。
3.2.2、井点降水设计计算 地面标高+6.0，工作井底板标高-17.74，⑦-2顶板标高-16.59，基坑底击穿承压含水层⑦-2顶板。
（1）、工作井降深S 的确定r I h h S 01⋅+∆+= （4）21101274.23⨯++=m 84.27= 式中，h 1——地下水位到基坑底面的距离，h 1=6+17.74=23.74m ； h ∆——降水后地下水位至基坑底面的安全距离，h ∆=2m ；r 0——基坑引用半径，m b a r 735.20)6.249.46(29.0)(29.00=+⨯=+=，取21m 。
I —降水曲线坡度，取1/10； （2）、管井埋置深度的确定l r I h h h H +⋅+∆++=021 （5）式中，H —井点管埋置深度（m ）；h 1—地下水位到基坑底面的距离，h 1=6+17.74=23.74m ； h 2—井点管埋设面至地下水位的距离，h 2=0.5m ； h ∆—降水后地下水位至基坑底面的安全距离，h ∆=2m ； I —降水曲线坡度，取1/10； l —滤水管长度，l =8m 。
计算：m l r I h h h H 34.3682110125.074.23021=+⨯+++=+⋅+∆++= 取H =40m（3）、基坑涌水量计算因为本工程需对整个基坑进行潜水降水，而工作井需对潜水和承压水分别采取措施，故可采用复合井，先对潜水超前疏干，再将水位降至坑底2m 。
因含水层厚度较大，采用非完整井降水系统，见图1。
1）、承压、潜水井涌水量方程()()[]⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-H -M M -H K=r R S Q 021lg 2366.1 （6）图1图1其中，取过滤器工作长度L=8m ，工作井降深S=27.84m ，有效区影响深度=+=H )(0L S η 1.79×(27.84+8)=64m 。
η的取值见下表（参《井点降水设计与施工》P73） 。
L S S+ 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0H 01.3（)L S + 1.5（)L S + 1.7（)L S + 1.8（)L S + 1.0（)L S +-16.59承压水层渗透系数Ｋ＝１６m/d潜水层渗透系数K=１０Ｅ－５～１０Ｅ－６ＣＭ／Ｓ-30.0-35.0-33.7+6.3-17.74坑内混合井点 抽潜水，1根/每150-200m2坑外 井点水位降落曲线K —渗透系数，取K=16m/d ；H —含水层厚度，取影响有效深度64m,即H=64m ； M —承压层厚度M= H- H ⑦-2=64-22.89=41.11m ；（注：⑦-2顶板标高-16.59，H ⑦-2=16.59+6.3=22.89m为地下水位到⑦-2层顶的距离, ⑦-2层顶面线为潜水和承压水的分隔线。
