论文摘要

武汉地铁8号线越江隧道工程是目前国内最大的“单洞双线”地铁盾构隧道,首次采用复合二衬设计,在国内的泥水盾构施工中,首次采用高压水环境下“滚刀+齿刀”的常压互换技术,创造了隧道领域内的多个第一。

1 工程概况

武汉地铁8号线越江隧道位于武昌与汉口之间长江二桥上游约450m处,全长3186m,穿越江面宽度约1500m,按速度80km/h设计(见图1)。隧道内部为现浇钢筋混凝土结构,外径12.1m,内径11.1m,隧道最大埋深59.3m,从江底11~21m深处穿越。2016年5月从武昌徐家棚盾构始发后,已成功掘进1240m,预计2017年5月从汉口黄浦路“上岸”(见图2)。越江隧道计划于2017年12月通车运营,工程土建总投资6.8亿元。

 

2  工程重点和难点

1)人文环境 8号线隧道穿越的徐家棚地区,多为20世纪60、70年代棚户区,且多为私搭乱建民房。盾构机连续在房区下穿越长达600m,涉及700多座居民房,沉降控制要求高,盾构穿越施工存在巨大风险。      

2)设计特点  此前武汉地铁越江隧道均采用“双洞单线”,每条线路分为左右两个隧道,中间以联络通道相连,而8号线首次采用“单洞双线”的模式越江。这样设计是因为穿越长江风险大,此处江面较宽,减少一条隧道的挖掘,满足运营期隧道通风要求,并可降低风险。“单洞双线”不仅自带换气通道,也避免了两条隧道之间连通道的施工风险,同时节省了施工成本。

3)技术难点 工程具有水文地质条件复杂、水压高、长距离越江等特点,工程建设面临超大直径、地层渗透性强、地层磨蚀性高、掘进距离长、覆土超薄、地形陡变等技术挑战。

 

3  施工设备及工艺

隧道采用盾构法施工,盾构段长3186m,外径12.1m,最大水压力0.62MPa。该工程所采用的复合式泥水平衡盾构机,是国内直径最大的单洞双线地铁盾构机,这台名为“楚天号”的盾构机,最大开挖直径12.55m,相当于4层楼高(见图3)。

8号线越江隧道在世界盾构施工中,首次实现了常压下互换“滚刀+齿刀”。由于盾构都在地下,压力大,刀具磨损后要进行更换。从前需要人进去带压作业,就像在一个高压舱内,一次只能工作40min,更换一把刀需要12h以上,难度可想而知。有了常压换刀技术后,不再依靠人力,通过机械抽出刀具,更换只需要1~4h。据悉,盾构机已成功更换了3次刀具,共27把。

普通隧道内衬一般为单层衬砌管片,但8号线越江隧道采取了“复合二衬”,即在管片内侧,再做一层30cm厚的混凝土,以保证隧道更牢固,可防撞、防爆、防渗透(见图4)。

4 主要创新成果

本工程开发了5项新技术和多项专利,形成了三大综合创新成果。

1)从隧道运营防灾、防止次生灾害、抗震抗沉降角度出发,开发了双层衬砌结构关键技术。

2)粉细砂、圆砾土、强风化砾岩和弱胶结砾岩地层超大直径盾构隧道设计施工运营全过程结构安全保障技术。

3)高水压强渗透复杂地质超大直径盾构隧道埋深选择与浅覆土长距离穿越施工控制关键技术。

 

5 结语

5.1 社会效益

1)该工程作为我国交通隧道领域第一座设置双层衬砌的水下隧道,是武汉地铁8号线的控制性工程,其成功设计与建设,不仅保证了长江黄金航道的畅通和武汉地铁8号线的顺利开通,而且为水下隧道的衬砌支护设计研究提供了新思路。

2)该工程显著提高了土岩复合地层和复杂困难条件下大型盾构隧道修建技术水平,在世界盾构隧道中具有重要地位,对轨道交通越江通道工程的规划、设计产生了深远影响,起到了重要的示范作用。

5.2 工程意义

从黄浦路经过长江二桥到徐家棚,在不堵车的情况下,全程驱车约12min。8号线一期通车后,坐地铁过江仅需4min,极大地方便了市民出行。该工程是我国首次采用双层衬砌结构修建的水下隧道,是国内最长的轨道交通水下隧道,取得了国内水下隧道修建技术的重大突破,极大地推进了行业技术进步与发展。

文/中铁第四勘察设计院集团有限公司 游龙飞 姚 捷

 

 

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