2009-6-23刘泉维—南京长江隧道始发接收井施工技术

工程地质
浦口 工作井
梅子洲 工作井
工程地处于长江漫滩地带，属软土，地质条件非常差，土质多 为粉细砂，由于受长江水位影响，地下水位高，地表、地下水 丰富，对施工影响极大。
地质剖面
标 高
(m)
5
JZ-Ⅲ05-左32
6.27 5.97 5.47 ～ ～ ～ ～ ～ ～ -1.23 -4.33 fx 0.30 20.80 1 5 5 47.50 7 9 10.60 11 13 12 13 16.80 9 18.00 16 17
综合施工技术
第四部分
信息化动态反馈施工技术
施工过程动态反馈技术 —监测技术 监测断面
监测数据分析
支撑轴力研究
支撑轴力数据
立柱桩竖向位移的危害
立柱抬升,支撑挠曲失稳
立柱竖向位移引起支撑内力变化分析
立柱竖向位移实测曲线
立柱竖向位移的计算公式
l s0
－基坑底部土体隆起值 l－立柱桩弹性伸长量 s 0－立柱桩沉降量
浦口方向
挖掘机 第六层土方开挖 基底标高
第五层土方开挖
第三个工作班组
第二个工作班组
第一个工作班组
土 方 开 挖 照 片
接收井第五层土方开挖完毕
接收井第五道砼支撑施做完毕
接收井第六层土方正在开挖
接收井第六层土方正在开挖
基 坑 支 撑 施 工 技 术
土方开挖至盾构井内支撑位置附近时,人工清理到位，并快速组织进行钢筋砼 支撑、底板铺设；其次，钢筋的绑扎、预埋筋及钢筋应力计的焊接要快捷、准 确、牢固；第三，砼浇筑要分层，厚度视振捣器能力而定，一般不超过30cm； 第四，争取加快砼的浇筑速度；
深 深
大
难
地质条件：临近长江，高水头， 砂土 工期：紧张
工程特点
深 深
大 大
难
险
近年来工程事故（临近江河）——地下水惹的祸
上海地铁四号线事故
新加坡LTA事故
南京地铁事故
广州事故
本工程主要难点
1、水量极其丰富，地层透水性强，基坑 易发生失稳、坍塌、渗水、涌砂等险情；
13
fx
⑦1
fx
⑦1
fx
10 13 13 -10.59 16.80 -12.61
-10
⑦2
-15
-10.53 -11.73
-11.51
-10.83
18.70
17.10
-12.52
15 18.60 17 23 25 23
⑧
-20 fx 24
⑧
fx 25
fx
⑧
fx
25 24 27
-25 -26.23 26 32.50 31 -30 32 -35 fx fx
⒂
1
1
56
>50 -49.81 57.00
67 -47.72 73 55.90 -50.71 56.80
53.80
⒂
1
⒃
-55 60.00
1
⒃
本工程结构主要处 于②-3层粘土、④ 层淤泥质粉质粘土、 ⑦-1层粉细砂等土 层中，围护结构的 地下连续墙最深达 到⑧层粉细砂层。
1
⒃
-60
61.10
1
⒃
1
⒃
降水井平面布置情况
水位观测设备——自动报警
建筑物沉降曲线
140 120 无帷 幕 30m深 止水 帷 幕 40m深 50m深
沉降 (mm)
100 80 60 40 20 0 0 20 40 60
80
100
120
距 离 (m)
建筑物累计沉降曲线与本次数值计算结果基本吻合，建筑物相关测点沉降值主要 分布在8cm～12cm范围内，距基坑较近的建筑物测点最终累计沉降值大于12cm。结合 建筑物位置分析，虽然降水引起的建筑物累计沉降值偏大，但各幢建筑物的差异沉 降较小，未产生较大的不均匀沉降，对周边建筑物没有造成危害。降水施工过程中， 各监测点的日变化速率值均匀，未出现突变，说明周边环境处在稳定受控状态。
计算结果
140 120 无帷 幕 30m深 止水 帷 幕 40m深 50m深
沉降 (mm)
100 80 60 40 20 0 0 20 40 60
80
100
120
距 离 (m)
周边环境
最终方案设计
综合考虑安全、造价、工期和施工工艺 等因素，结合三维有限元计算的结果，本次 降水方案决定采用“降排结合、以降为主、 按需降水、动态监控”的方案，最终取得了 良好的效果。
⑩
-41.35 l -42.25
44 50 47.50 48.40 >50 >50
⑩
-40.81 l -42.21
46.90 57 48.30 51 43
39
⑩ ⒂
-41.42 -41.72
47.50 47.80 41,59 43
-41.21 -41.41
47.30 47.50 57 39 67
⒂
1
5.69 4.59 ～ ～ 2.09
0.40 21.50 2 4.00 7 8 11 9.00 12 13 14 13 12 17 17.60 16 18 19 23
②2 ②3 ④ ④2
5.58 3.88 ～ ～ 1.38
0.50 3 5.01 4.21 2.20
1.20 5.49 4.69 2.00 2.59 4.00 6.00 0.09
0.60 1.40 3.50 6.00 9
1
0
2.21 2 4.70 5 0.21 4
④2
-1.23
7.50
-2.85
-2.91
-2.42
7
8.50
-5
7 10
⑦1
fx 12 -10.35 13 16.50 16 18 fx 22 21 22 -22.85 22 29.00 37 36 38
⑦1
⑦1
南京长江隧道始发接收井施工技术
刘泉维 中铁十四局南京长江隧道工程指挥部
汇报内容
一、工程概况
二、围护结构施工技术 三、基坑开挖与支撑 四、降排水施工技术 五、信息化施工技术 六、主体结构施工技术 七、总结
一、工程概况
工程地点
浦口工 作井
左 汊
梅子洲 工作井
梅 子 洲
右 汊
江北浦口工作井区段划分
qn l 2 l 6r0 E
S0 =SS + Sb QL Q E p A P Es L
监测项目 墙顶水平位移、沉降 墙体水平位移 立柱沉降 钢筋应力 支撑轴力 土压力、孔隙水压力 水位
报警值
日变化量 ±3mm ±3mm ±2mm ±5MPa / ±500mm 累计变化量 ±30mm ±0.2%H ±10mm 设计强度的70% 设计强度的70% 根据墙体变形情况综合判断 ±1000mm
-25.03
33.00
31.30
28 -28.91 35.00 33 33
-26.79 25 29
38
-29.92
36.00 34
-29.71
35.80 34
fx
⑨
36
37 38 39 42
⑨
40.00
⑨
fx 35 34
37
⑨
fx
35
⑨
⑨
40.10
-40 -41.23 l -45 -43.93 40 47.50 41 53 50.20 51 77 -50 -48.93 55.20 -50.85
2、工程周边临近长江大堤、民房，周边 环境保护要求极高。
1.4、施工顺序
盾构
盾 构
二、主要施工技术及成果
综 合 施 工 技 术
超 声 波 检 测
围护结构施 工技术 降排水施工 技术
水 位 自 动 监 测
临近江河超深地下墙与 施工与地基加固工艺 临近江河超深基坑工程 降排水系统设计与施工 工艺 临近江河超深基坑工程 水土压力分布规律与计 算方法 临近江河超深基坑工程 动态反馈信息化施工技 术 临近江河超深基坑围护 墙体工程防渗技术研究
暗埋标准段，开挖深度约9.3～ 11.4m，采用Ф800钻孔桩+钢支 撑作为围护结构，高压旋喷桩止 水帷幕进行止水 。
96米 77米
引道段，开挖深度约0～ 9.3m，采用放坡开挖结合 Ф800钻孔桩支护，高压旋 喷桩止水帷幕。
172米
140米
总长370米
始发井后续段，11.4 ～ 22m深 度，采用600mm和800mm厚地下 连续墙+钢支撑围护结构，墙 体最深33.5m。
JZ-Ⅱ04-34
6.15
JZ-Ⅲ05-左33
6.09
JZ-Ⅲ05-19
6.08
6.21
JZ-Ⅲ05-20
6.09
JC-Ⅲ05-25
6.27 5.77 5.07 ～ 2.67 0.50 1.20 3.60
②2
②3 ④
4.15 ～ ～ 1.35
3 2.00 3 24.80 8 9 9.00 8 9
②3 ④ ④2
主要工序 水 土 压 力 监 测
主要成果
开挖支撑施 工技术 主体结构施 工技术
位 移 监 测
第一部分
基坑围护结构施工技术与地基加固
地下墙施工关键技术
挡 土 防 渗 结 构 地下墙成槽 钢筋笼制作、 起吊、沉放 接头处理 浇灌混凝土
地下墙施工
机械组装
测量放线 导墙施工 向导槽灌浆 成 槽 拖刷接头或安装 锁口管 循环浆回收 测 试 钢筋笼制作 清 基 吊装钢筋笼入槽 换 浆 循环浆沉淀 废浆脱水处 理 排 放 泥浆回收 补新浆 循环浆处理
盾构始发井，24.6m×46.9m ，深度 23.9m，是本标段基坑最深段，采用 1000mm厚地下连续墙+混凝土支撑作为 围护结构，墙体深41.3m。
区段划分
K6+750～K6+870为暗埋标准 段，采用Ф800钻孔桩围护 结构及Ф800高压旋喷桩止 水帷幕进行围护及止水 K6+870～K7+020为引道段， 采用放坡开挖，Ф800钻孔 桩围护结构及Ф800高压旋 喷桩止水帷幕进行围护及止 水
混凝土支撑施工
斜撑及联系梁施工
第三部分
基坑降排水施工技术
地层条件
土层序号
②－2 ②3 ④ ④－2 ⑦－1 ⑧ ⑨ ⑩ ⒂-2
土层名称
素填土 粉质粘土层 灰色淤泥质粉质粘土 粉土夹粉质粘土 粉细砂 粉细砂 粉细砂 砾砂 强风化砂质泥岩
层厚(m)
0.5 0.5 3.7 3.8 10.1 17.0 11.5 0.3 5.0~8.7
总长400米
K6+642～K6+750为接 收井后续段，采用 800厚地下连续墙围 护结构
工程概况
维护结构采用1m厚的地下连续墙，沿
基坑深度方向设6道临时支撑，其中第一
道至第五道为钢筋混凝土支撑，第六道支 撑为φ609钢管（壁厚16mm），土方开挖
为6层开挖。坑内采用高压旋喷桩加固堤
基。
1.2 地质情况
1
-65
70.00
70.00
70.00
qc(MPa)[fs=qc/100]
水文地质
地表水 主要为长江水系。 地下水 主要表现为： 第四系松散岩类孔隙水，埋深平均0.50m 碎屑岩类孔隙—裂隙水，其粉细砂层渗透系数约2.1×10-2cm/s 场地地表水、地下水对混凝土、钢筋无腐蚀性，对钢结构有 弱腐蚀性。
人员机械就位
环场道路通畅
安装第一道钢支撑
开挖至第二道钢支撑中心线下0.8m，安装第二道钢支撑
依次开挖并及时架设支撑，直至开挖至基坑底
深基坑开挖方法示意图 立面图
伸缩臂挖掘机 伸缩臂挖掘机 挖掘机 地面标高 第一层土方开挖 土方自卸车 挖掘机 土方自卸车 第二层土方开挖 第三层土方开挖 第四层土方开挖
层底标高(m)
5.58 5.08 1.38 -3.42 -12.52 -29.92 -41.42 -41.72 -62.39~-66.30
降水井平面布置情况
三维计算模型
垂向上依据基坑抽水试验报告提供的 地层剖面柱状图，连续墙的位置以及 抽水井过滤器的位置等条件，将研究 区域分为4层，整个地层标高由3m至60m。根据建立的水文地质概念模型， 将模型的整个区域离散化。水平向以 整个基坑的四周最大边界为起点，南 北向各扩展210m，东西向各扩展150m。 连续墙在模型3层底部，抽水井过滤 器在模型2层底部。在此基础上进行 有限元剖分，遵循边缘单元稀、基坑 区域单元密的总体原则，共剖分1536 个节点，2005个单元，其三维网格剖 分图如图1所示，图2为基坑及其周围 局部放大网格图。
1.3、工程特点
工程特点
本基坑
深 深
开挖深度：26.35米 地下墙深度：42.35
超深基坑
全国超深基坑开挖深度统计图
南京长江隧道工程明挖段基坑属于深大基坑，基坑深度最大为约 26.35m，据调查，属南京市内最深的基坑。
工程特点
深 深
大
外部尺寸为 22m×45.7m 总建筑面积4640m2
工程特点
新浆生产
地 下 墙 施 工 全 流 程
调试就位
二次验槽/二次清槽
安装导管
混凝土供应 浇筑混凝土 拔锁口管
循环施工
基坑加固技术——高压旋喷桩
钻孔定（就）位 调整钻架
钻孔插管
水泥浆制备 试 喷
高压喷射注浆 喷浆结束 拔 管
注浆设备清洗
钻机移位
基坑加固要求
依据规范的要求，现场对旋喷桩取芯共36组试块 进行检测，桩体强度全部满足设计要求。
第二部分
基坑开挖与支撑施工技术
开挖和支撑施工技术-时空效应
开挖过程中注重时间效应 和空间效应，发挥土体自身抵 抗变形的潜力，考虑土体流变 特性，采用合理的开挖步序、 控制每步开挖的空间尺寸和无 支撑暴露时间，做到分层、分 段、对称、平衡，限时。
降水效果满足 施工需要 施工准备 冠梁施工完毕，强度 达到设计要求 第一层土方开挖