南京纬三路盾构隧道建设关键技术(技术篇)

南京纬三路过江通道位于长江大桥上游5km，连接江北新区和主城区，自北起于浦珠路与定向河交叉点，终于江南扬子
江大道和定淮门大街，采用双层双管、X型8车道盾构方案：l北线（N线）
隧道总长度4.960km，盾构段长度3.557m；
l南线（S线）
隧道总长度5.330km，盾构段长度4.135km。

南京纬三路过江通道工程平面图
l建设内容：本项目工程主要由浦口接线道路、收费广场、隧
道段(包括浦口明挖段、盾构段、定淮门大街明挖段、扬子江大
道明挖段)、江南接线道路、管理中心、收费站（已取消）组成。

l建设工期：工期计划四年，2010年12月8日正式开工建设，受
复合地层盾构掘进难度大导致工期滞后影响，计划于2015年12
月31日建成通车。

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地质条件：隧道过江段设计为盾构隧道，盾构隧道大部分处于粉细砂、砂卵石地层中，局部位于淤泥质粉质粘土中，部分地段穿越软硬不均地层。

盾构隧道穿越基岩的最大单轴抗压强度为128MPa,基岩石英含量高达65%。

l北线隧道岩层段长度约510m，岩层最大厚度约7.79m；
l南线隧道岩层段长度约600m，岩层最大厚度约8.33m。

大、高、薄、长
l大：盾构管片外径14.5m、内径13.3m，属超大直径盾构隧道；
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大、高、薄、长
l 高：管片防水设计水压达0.72MPa ；岩层硬度最高达128Mpa ，石英含量高达65%
；0.72MPa
大、高、薄、长
l薄：江底隧道覆土厚度小，北线隧道局部覆土厚度只有
0.6D ；
MIN:0.6盾构直径
N线隧道工程地质纵断面图
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大、高、薄、长
l长：盾构一次掘进距离长达4135m（S线），隧道长距离穿越高
石英含量的砂卵石层及复合地层，并可能存在不明障碍物。

S 线隧道工程地质纵断面图
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江北
段工程南京纬三路过江通道工程使用的2台气垫式泥水平衡复合盾构是由中交天和机械设备制造有限公司针对纬三路过江通道工程地质条件专门设计。

中交天和机械设备制造有限公司通过集成创新，成功
研制了中国首台套超大型泥水气压平衡复合式隧道掘进机，解决了复合地层、
超大断面、长距离掘进、施工水压高等
条件下
施工作业的难题。

1-盾构选型
盾构机刀具配置图
刀具配置表
名称数量（把）
主切削刀172可更换切削刀80向导型切削刀15先行切削刀312外周保护切削刀
32可推出式切削刀17固定双刃滚刀45单刃滚刀6可推出式双刃滚刀
38总计
717
纬三路盾构刀盘结构形式为中心支撑、辐条+面板式，共设计8个辐条、8个面板，开孔率为25.7%，开口最大尺寸为60cm 。

刀盘初装刀具为717把。

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盾构机主要技术参数
S线盾构在各种地层掘进情况
3-饱和带压进仓换刀技术
长距离盾构掘进必然存在刀具更换问题，尤其是在岩石与软硬不均地层，其刀具的磨损速度达到软土地层的100-300倍，更换刀具频率较高。

由于地质条件本身的复杂性、多变性，在开挖面前方进行土体加固，从而实现常压进仓作业往往难以实现，而且由于刀具磨损无法找到较为准确的规律，换刀位置具有一定的随机性，同时可能存在环境条件不允许进行土体预加固处理，因此带压换刀不可避免。

在不超过0.6MPa条件下可采用常规压缩空气带压换刀作业，但效率不高，纬三路盾构带压换刀压力达到0.65MPa,超过国际国内产业潜水0.6MPa的压力上限，为此在纬三路隧道施工中采用了“饱和带压进仓换刀技术”，该技术为世界范围内首次采用，解决了高水压下常规带压作业效率低下、安全风险大等问题，大大提高了作业效率，加快了带压换刀速度。

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地面生活仓
穿梭仓
盾构机上加压仓
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泥水舱
人闸舱
气压舱
地面生活舱
0.56PMPa
氦氧饱和气体
0. 65 MP a
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该技术自2013年9月9日起已在纬三路南线隧道投入使用，效果非常好，解决了高压力下常规带压作业效率低下问题，两线更换各类刀具1009把，其中滚刀548把，刮刀375把，撕裂刀86把。

4-梅子洲风井施工及盾构穿越
梅子洲风井位于江心洲尾部一鱼塘中，为外径29.2m、内径26.8m、开挖深度46.452m的圆形风井。

基坑围护为地下连续墙结构，开挖采用水下开挖和干开挖相结合的方式。

开挖完成后用低标号素混凝土回填，盾构依次穿越加固区、地下连续墙、回填素砼、地下连续墙、加固区，完成风井段掘进施工（相当于一次进出洞）。

施工中采取了以下技术措施：
（1）由于风井基坑深度达46.45m且紧邻长江，关键是做好富水砂层中连续墙施工及水下开挖施工；
（2）为使盾构能成功穿越，相应区段地下墙采用玻璃纤维筋等加筋方式，接头采用玻纤维十字板接头，解决了地连墙止水和盾构穿越两大难题；
（3）采用重型撕裂刀切割地连墙玻纤筋，盾构依次穿过加固区、地下连续墙、回填素砼、加固区。

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23玻璃纤维十字板安装玻璃纤维十字板对接
玻璃纤维十字板安装起吊玻璃纤维十字板就
位
5-盾构隧道内部双层结构同步快速施工技术
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道板梁
隔墙排烟通道底板
立柱排烟通道隔墙的预制墙板结构体系设计技术
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1-工程进展情况
(1)盾构掘进
l北线盾构：盾构段长3557米，已于2015年6月20日贯通。

l南线盾构：盾构段长4135米，已于2015年7月2日贯通。

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1-工程进展情况
(2)江北段工程
l接线道路基层已全部完成，剩余沥青路面施工。

l管理中心综合楼、宿舍楼8月底全部完成，达到进行机电安装
调试条件。

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1-工程进展情况
(3)内部结构
l主体结构已基本完成，剩余装修装
饰及沥青路面施工。

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1-工程进展情况
(4)三座风塔
l江北共用风塔已完成地面四层结构施工；
l S线梅子洲风塔主体已完成，目前正在进行外墙装修施工；
l江南风塔接收井主体已完成，风塔部分计划8月底盾构机拆除完成后开始施工，主体在11月30日前完工，12月底全
面建成。

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2-工期目标
l加强现场管理，努力实现年内通车目标不动摇
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