书馆banner

您的位置:首页 > 书馆 > 工程档案

深圳春风隧道工程

作者:  来源:隧道建设  发布:2023/2/8  浏览: + 放大字体 | - 减小字体

摘 要:深圳超大直径盾构隧道——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。

2月8日,位于深圳滨河大道的春风隧道正在掘进,目前掘进2532m,工程完成进度超70%。

工程概况

春风隧道全长5.08km,其中盾构段长3.6km。隧道分上下两层车道,每层单向2车道加连续紧急停车带,为小客车专用通道。隧道西起滨河大道上步立交东侧,自西向东敷设,止于北斗路东侧归入沿河南路。在新秀立交西侧与东部过境高速公路市政连接线配套工程相接。

春风隧道呈“V”字形,最深处为地下49m,为解决排水问题,隧道最深处下方有一个集水池,并配备抽水泵往隧道两侧排水,每小时抽水量可达450方。不仅如此,隧道内每隔60m设有一处安全通道。

该隧道是深圳“南环”快速路系统重要的组成部分。隧道建成后将形成“春风路高架+春风隧道”的立体交通走廊,打通春风路交通瓶颈,极大提升交通通行能力,改善南环快速系统的交通通行效率,通过地下地上立体交通网来缓解片区交通拥堵。

隧道设计

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60km/h。线路全长约5 078m,隧道长4 799 m,盾构段长3 603m,西侧明挖段长456m,东侧明挖段长740m。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32.3m,中间盾构段采用泥水盾构法施工。工程由中铁隧道局集团有限公司负责工程总承包,于2017年2月23日开工,计划2021年1月19日建成通车。

春风隧道线路布置

工程水文地质

盾构隧道区间覆土厚度为6.1~46.2m,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13.9m,外径为15.2m,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

盾构选型

春风隧道工程全长3603m,工程地质条件十分复杂,盾构机掘进区间将穿越11条破碎带,设备将一次掘进3.6km岩层,是盾构法推进施工中最具挑战性的大直径盾构机工程之一。

中铁装备集团与中铁隧道局集团联合研制了开挖直径15.8m、全长135m、重量达4800t的“巨无霸”——“春风号”泥水平衡盾构机,盾构总装机功率11000千瓦,比最先进的复兴号高铁高10%;总推力为2.46万吨,是我国长征五号运载火箭起飞质量的24倍。


“春风号”泥水平衡盾构机

盾构成功突破了常压换刀技术、伸缩摆动式主驱动的设计、换刀操作流程简化、双破碎机分级处理渣土技术、刀具状态在线实时监测、小曲线施工盾构机防卡盾、四回路气体压力控制等多项创新技术。盾构刀盘,89把滚刀、52把常规切刀,155把常压切刀,36把边刮刀,在强大的液压千斤顶推进下,掘进前方的岩石,并通过排浆管排出隧道外。岩石强度高时,刀盘损耗较大,平均每掘进2米就要换一把滚刀,每20-30m更换一把刮刀。

刀盘后面是用来起吊、安装管片的拼装机,负责完成“拼环”任务。装过程中,液压千斤顶会精确地回缩和启动:装管片时临时回缩,以便为新的管片提供足够的空间;装完毕后,千斤顶启动并对管片定位,最后完成螺栓连接。

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15.80m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。

盾构始发

2019年8月13日,春风隧道盾构机在深圳顺利始发。其穿越的地带均为深圳老城区,地质结构复杂,地质层上软下硬,这些都给盾构前行前行带来不小的挑战。

2020年初,春风号盾构机在地下10多米的位置与红岭路立交闸道的桩基础“擦肩而过”,两者距离仅仅1米;之后又成功从43层的港逸豪庭小区桩基础下方9米处经过。

2020年10月,“春风号”盾构机全面进入罗湖老旧建(构)筑物密集区,沉降控制要求极高,施工过程中需克服复合地层变化频繁、岩体破碎且掌子面风化程度不均一、岩性交织错变、糜棱岩反复袭扰,掘进时刀盘结泥滞排、刀盘振动加剧、刀具二次磨损严重、管道磨损等困难。中铁装备技术服务团队,加强对设备的维护,为现场提供专业、优质的技术支持,最终将地表沉降控制在3mm内,从地底成功穿越了罗湖老旧建(构)筑物密集区。2020年11月9日,直径15.8m泥水平衡盾构机“春风号”再创佳绩,掘进突破1000m。

盾构每天5m向前掘进

2022年10月4日,在主机室,值班工程师和盾构司机紧盯着仪表盘中的数十项数据,根据盾构的掘进情况,不时地进行调整,一刻不能疏忽。“目前,我们盾构机以每天5m速度向前掘进,很快即将突破2200m,迎来新的节点。”

目前盾构机24h掘进中,节日期间项目工作人员实行两班倒,确保掘进进度;管理人员全部带班值守,现场交接班,确保施工安全。同时工地全力做好疫情防控,每日派专车接送工作人员上下班,实行“两点一线”闭环管理,确保工程项目防控安全。盾构已经掘进2190m,盾构机正在下穿边检区域,剩余1413m;东侧明挖段交通疏解全部完成,一期基坑进行主体结构施工,二期基坑进行土方施工,三期进行围护结构施工。

春风隧道是深圳首条单洞双层施工的机动车隧道,具有‘大难险新’的特点,盾构穿越罗湖建成区,沿线建构筑物老旧,安全风险高,对技术管控带来极大挑战;盾构需穿越11条断层破碎带,岩石强度最高可达173兆帕,对刀具管理带来极大挑战。面对诸多技术难点,中铁隧道局采用注入盾壳泥方案,解决超大直径盾构穿越全断面硬岩地层泥水仓泥浆与盾尾砂浆互相窜通难题,保证了地表及地表建筑物的安全;开展超前预测,实时进行动态调整参数、刀具选型等,及时纠偏生产过程中出现的问题,提升施工进度;严格按“决策指导层、诊断指令层、分析反馈层、操作执行层”四个层级指挥施工,做到“一环一研判”“一环一总结”,确保施工安全和进度。

春风隧道工程完成进度超70%

2023年2月8日,位于深圳滨河大道的春风隧道正在掘进,目前掘进里程超2532m,工程完成进度超70%。

每隔200m设置一处蓝色灯光

彩虹灯调节工作氛围

工人们常年在地下隧道工作,每天都是面对单一的灰色,不利于工人心理健康。为此,中铁隧道局春风隧道项目部在已建成隧道内,每隔200m设置一处蓝色灯光,每隔1km设置1处五彩灯光。彩色的灯光不仅可以为工人们提供向导,也装扮了工人们的工作环境。

隧道网版权及免责声明:

凡本网注明“来源:隧道网”的所有作品,版权均属于隧道网,未经本网授权,不得转载、摘编或以其它方式使用上述作品。已经本网授权使用作品的,须在授权范围内使用,并注明“来源:隧道网”。违反上述声明者,本网将保留追究其相关法律责任的权利。凡本网来源注明为非隧道网的作品,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,该文章仅代表作者观点,并不代表本网赞同其观点或对其真实性负责,请读者自行核实相关内容,仅作参考。如因作品内容、版权和其它问题请与本网联系。

关键词

相关文章

网友评论

发表评论

发表评论 (回复限1000字以内!)

加载更多...


隧道网手机版
隧道网微信公众号
╳ 关闭