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深圳春风隧道工程

作者:游永锋  来源:《隧道建设》2018年第4期   发布:2018/6/7  浏览: + 放大字体 | - 减小字体

摘 要:深圳大直径盾构隧道——春风隧道,采用直径15.80m的泥水盾构,是目前国内开挖直径最大的盾构隧道,本工程所用盾构一次性连续穿越3603m,穿越地层为上软下硬、软硬不均以及全断面硬岩等复合地层;土石方开挖量大,运距长;隧道埋深变化大,曲线半径(750 m)小,水压大,技术标准高,给盾构施工造成了一系列困难。隧道在城市主城区繁华地段施工,沿线下穿深圳海关和边检等单位的25栋建筑物和5座桥梁,在隧道影响范围内的还包括187栋建筑物,工程设计时必须对地面沉降严格控制,以保证建筑物安全。

春风隧道工程是深圳市“东进战略”重大交通项目,建成后,将有效改善现有春风高架桥通行能力不足的现状,大大缓解东部片区尤其是罗湖东南片区交通拥堵情况,以罗湖中心组团为纽带联系西部组团及东部组团,对促进深圳东部地区社会经济的可持续发展具有巨大的推动作用。

工程概况

工程设计。春风隧道工程按城市快速路技术标准设计,采用上下叠层形式,双向4车道,各加1条应急带,设计行车速度为60 km/h。线路全长约5 078 m,隧道长4 799 m,盾构段长3 603 m,西侧明挖段长456 m,东侧明挖段长740 m。进出口明挖隧道采用连续墙和钻孔桩围护结构,基坑最大深度为32.3 m,中间盾构段采用泥水盾构法施工。

春风隧道线路布置

盾构隧道区间覆土厚度为6.1~46.2 m,最小覆土位于西侧盾构始发端头。隧道最低点位于罗湖火车站下方,覆土厚度为46.2m。隧道紧邻深圳河和布吉河,盾构段隧道最底处最大水土压力为0.6 MPa。盾构段设计为单洞隧道,隧道内径为13.9 m,外径为15.2 m,内设疏散楼梯、电缆管廊、排水沟及通风烟道。

盾构隧道横断面图

工程地质与水文地质。春风隧道位于莲花山断裂的西南段,主要地层为人工填土层、第四系新近冲积层、第四系全新统海陆交互沉积层、第四系全新统冲洪积层、第四系上更新统冲洪积层、第四系中更新统残积层及场内下伏基岩。隧道穿越地质80%以上为下伏基岩硬岩段,穿越断面岩层主要有花岗岩、凝灰质砂岩、碎裂岩、片岩(板岩)以及变质砂岩,微风化片岩(板岩)岩石抗压强度最高值达240 MPa,基岩及构造裂隙内赋存中等透水性承压水。 

工程地质剖面图

工程难点

春风隧道工程是目前国内直径最大(刀盘直径为15.80 m)的泥水盾构隧道,也是深圳市首条采用盾构技术施工的机动车隧道及首条单洞双层构造的机动车隧道。工程地处滨海区域,水文环境复杂,且隧道穿越长距离的软硬不均、硬岩地层及多条破碎带,建设地点为深圳市老城区,施工场地狭窄,周边环境复杂,建筑物、管线众多,交通流量大,其工程综合难度和风险目前在世界同类型工程中最高。因此,对隧道结构的设计理念和施工创新提出了很高的要求,其特点和难点概括如下:

(1)大。采用直径15.80 m的泥水盾构,是目前国内开挖直径最大的盾构隧道。

(2)难。本工程所用盾构一次性连续穿越3 603 m,穿越地层为上软下硬、软硬不均以及全断面硬岩等复合地层;土石方开挖量大,运距长; 隧道埋深变化大,曲线半径(750 m)小,水压大,技术标准高,给盾构施工造成了一系列困难。

(3)险。隧道在城市主城区繁华地段施工,沿线下穿深圳海关和边检等单位的25栋建筑物和5座桥梁,在隧道影响范围内的还包括187栋建筑物,工程设计时必须对地面沉降严格控制,以保证建筑物安全。此外,本工程将下穿地铁9号线、1号线、深圳火车站站房、广深铁路股道和春风高架桥等重要交通设施。

(4)新。项目应用BIM建筑信息模型和道路交通模拟仿真等一系列高新科技,为工程安全、优质、高效地推进提供技术保障。

解决对策

开展超大断面盾构隧道的连续硬岩、破碎带地质掘进模型试验研究,有针对性地优化刀盘、刀具设计及增加超前地质预报等综合措施。通过国际招标采购和专家论证等选择有经验的制造商,充分发挥中铁隧道局集团有限公司施工经验丰富和对地质条件认知准确的优势,实现与盾构制造商的对接融合,确保盾构设计性能可靠,并做好全过程制造质量监控。

针对本工程在不良地质(如长距离硬岩、11条破碎带、浅覆土、高水压等地层)中掘进,存在的刀具磨损、高频率换刀、刀盘结泥饼和工作面失稳等风险,对盾构进行创新性设计,使其具备常压换刀、软硬刀具互换、主轴承伸缩、刀盘刀具耐磨保护和检测系统、防泥饼冲刷系统以及超前地质预报系统等功能。

对隧道掘进范围内的建筑物、桥梁、地铁、运营铁路和管线等提前进行质量鉴定,根据结构情况针对性地采取预加固处理,确保盾构掘进时各种建(构)筑物的安全稳固。针对易塌方断层破碎地带,将在隧道正上方该地层区域进行注浆加固以改良地层,局部地面无条件加固的地段采用盾构自带的超前注浆孔进行超前预注浆,同时,根据地表监测情况,不断调整掘进参数,控制好盾构姿态,稳步推进。

全线隧道将开发BIM信息平台,协同质量、安全、进度和成本等建立系统管理机制,充分发挥现代建筑智慧软件工具的优势,为工程提供科技支持。同时,将采用道路交通模拟仿真系统、安全动画视频系统和安全管控监测系统全方位指导工程建设开展,为把春风隧道建成一条智慧型城市地下隧道提供坚实后盾。

工期

工程于2017年2月23日开工,计划2021年1月19日建成通车。中铁隧道局集团有限公司负责工程总承包。

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