上海城市交通隧道盾构施工技术综述

内容 提要：上海城市轨道 交通 规划总长385km，地铁区间隧道采用盾构法已建设约100km。本文介绍了上海交通隧道的综合施工技术，结合上海大浦路隧道、延安东路隧道、外滩观光隧道、大连路隧道、地铁隧道和双圆隧道工程等，重点论述了网格式挤压盾构技术、土压平衡盾构技术和大直径泥水加压盾构技术的开发与 应用 。

关键词：城市交通隧道 网格盾构 土压盾构 双圆盾构 泥水盾构 沪崇苏越江工程

1 前言 黄浦江从东北至西南流经上海城区，把上海分为浦东、浦西2部分，江面宽500m~700m，主航道水深14m~16m。近10年来，浦东的迅速发展促进了越江交通工程建设，采用大直径盾构建造江底交通隧道已得到广泛的应用。已建隧道5条，在建隧道4条拟建隧道6条。

上海地层为第四纪沉积层，其中0~40m深度内均为软弱地层，主要为粘土、粉质粘土、淤泥质粘土、淤泥质粉质粘土、粉砂土等，这类土颗粒微细、固结度低，具有高容水性、高压缩性、易塑流等特性。在该类地层中进行盾构隧道掘进施工，开挖面稳定和控制周围地层的变形沉降十分困难。

上海地区盾构隧道技术的应用，始于1965年，近40年来，尤其是近10年来，盾构隧道技术广泛用于地铁隧道、越江公路隧道和其它市政公用隧道。本文就上海城市交通隧道盾构施工技术的发展和现状，作一个回顾和综述。

2 网络 挤压盾构掘进技术的开发和隧道工程应用

2.1 Φ5.18m网格挤压盾构及上海地铁试验工程 2.2 打浦路隧道Φ10.2m网格挤压盾构掘进施工

圆隧道外径10m，由8块钢筋混凝土管片拼装而成。管片环宽90cm，厚60cm。管片环向接头采用双排钢螺栓联接。衬砌接缝防水采用环氧树脂。打浦路隧道于1970年底建成通车，至今已运营33年。

2.3 延安东路隧道北线Φ11.3m网格挤压水力出土盾构施工 隧道北线圆形主隧道采用了上海隧道工程公司自行设计研制的φ11.3m网格型水力出土盾构，见图3所示。在密封舱内采用高压水枪冲切开挖面，挤压进网络的土体，搅拌成泥浆后通过泥浆泵接力输送，实现了掘进、出土运输自动化。网格上布有30扇液压闸门，具有调控进土部位、面积和进土量的作用，可辅助盾构纠偏和地面沉降控制。网格板上还布设了20只钢弦式土压计，可随时监测开挖面各部位的土压值变化，实现了信息化施工。盾构最大推力可达1.08×105KN。盾构顺利穿越江中段浅复土层和浦西500m建筑密集区，保护了沿线的主要建筑物和地下管线。

3 土压平衡盾构在城市交通隧道工程的应用和发展

3.1 土压平衡盾构的引进和开发应用

近年来，我国的城市地铁隧道、市政隧道、水电隧道、公路交通隧道已经越来越多地采用全断面隧道掘进机施工，其中用得最多的是土压平衡盾构掘进机。上海、广州、深圳、南京、北京的地铁区间隧道已经采用了31台直径6.14m～6.34m的土压平衡盾构，掘进区间隧道总长度达400km。土压盾构具有机械化程度高、开挖面稳定、掘进速度快、作业安全等优点，在隧道工程中有广泛的发展前景。

土压平衡盾构适用于各种粘性地层、砂性地层、砂砾土层。对于风化岩地层、软土与软岩的混合地层，可采用复合型的土压平衡盾构。在砂性、砂砾、软岩地层采用土压盾构掘进施工，应在土舱、螺旋输送机内以及刀盘上注入润滑泥浆或泡沫，以改良土砂的塑流性能。

3.2 Φ6.34m土压盾构在上海地铁工程中的应用

于2000年开工兴建的上海地铁明4号工程区间隧道仍将使用这10台Φ6.34m土压平衡盾构施工。2001年，向日本三菱重工购置4台Φ6.34m土压平衡盾构，共计14台盾构正在掘进施工。 3.3 双圆形盾构掘进机的引进和应用

3.4 Φ7.64m土压盾构掘进外滩观光隧道

3.4.1 工程概况

上海外滩观光隧道是我国第一条行人过江专用隧道，是一条连接南京路外滩和陆家嘴东方明珠塔的江底隧道，全长646m，隧道内径6.76m。隧道内通行一来一往2条观光车轨道。

隧道衬砌环由6块钢筋混凝土管片拼装而成，管片设计强度C50，抗渗等级S8，环宽120cm，厚35cm。管片接缝防水采用EPDM多孔橡胶止水带，管片背面涂防水层。

3.4.2 φ7.65m土压平衡盾构掘进施工

隧道掘进采用φ7.65m土压平衡盾构，见图9所示。盾构大刀盘切削土体，为幅条式结构。盾构长8.935m，中间有较接装置，易于纠偏施工。盾构最大推力5.2×104KN。盾构密闭舱内充满切削土砂，通过直径900mm的螺双输送机排土，通过推进速度、螺旋机转速、排土量来控制密闭舱土压，使之与开挖面水压力平衡。盾构掘进速度为0～4cm/min。

盾构于1998年11月始发推进，隧道纵坡达4.8%，；平曲线最小半径为400m，均为国内越江盾构隧道之最。盾构初推段100m内进行了土体变形、土应力、孔隙水压的监测，反馈盾构施工，调整盾构施工参数，控制施工轴线和地表沉降。盾构掘进的平均速度达8m/d，646m隧道共花费3个月的时间完成，工程质量优良。

3.5 3.8m×3.8m矩形土压盾构掘进地铁过街人行地道

常用的盾构隧道掘进机为圆形，主要是圆形结构受力合理，圆形掘进机施工摩阻力小，即使机头旋转也 影响 小。但是圆形隧道往往断面空间利用率低，尤其在人行地道和在行隧道工程中，矩形、椭圆型、马蹄形、双圆形和多圆形断面更为合理。日本80年代开发 应用 了矩形隧道，在90年代开发应用了任意截面盾构和多圆盾构，并完成了多项人行隧道、公路隧道、铁路隧道、地铁隧道、排水隧道、市政共同沟隧道等，使异形盾构技术日益成熟，异形断面隧道工程日益增多。

4 大直径泥水加压盾构掘进越江公路隧道施工 1995年，为 发展 浦东建设需要，上海延安东路隧道南线开工建设，为缩短工期和保护隧道沿线建筑物的需求，引进日本三菱重工制造的Φ11.22m泥水加压盾构。盾构本体示意见图11。 上海大连路隧道全长2565m，为2来2去的两条双车道隧道，工程总投资16.55亿元。工程于2001年5月25日开工，合同工期28个月。隧道平、剖面见图12所示。

泥水加压盾构的泥水输送和泥水处理是盾构施工的重要组成部分，公司自选研究设计制造了适应上海软土地层的泥水分离系统，见图14所示。

盾构进出洞土体加固全部采用冻结法。 大连路隧道于2003年9月建成通车，总工期仅28个月，是上海越江公路隧道建设周期最短的。

4.3 上海越江 交通 工程的发展 2003年6月，翔殷路隧道工程开工建设，为2条2车道隧道，隧道全长2597m，隧道外径11.36m，内径10.2m，是 目前 车道最宽的盾构隧道，设计车速可达80km/h。

正在设计中的越江隧道有军工路隧道和上中路隧道(中环线配套工程)，正在规划中的越江隧道有长江西路、新建路、人民路、耀华路等4处。

5 结语

上海城市交通隧道工程的发展提高了盾构隧道技术的水平。从最初的网格挤压盾构，发展到目前的土压平衡盾构和泥水加压盾构，盾构机向机械化、自动化、信息化发展，掘进速度快，盾构开挖面稳定，地面沉降控制好，环境影响小。盾构衬砌不断改进和优化。盾构与隧道技术正在向大深度、大直径、长距离掘进发展。双圆隧道、矩形隧道技术也得到应用。随着上海城市交通隧道工程建设的不断发展，盾构隧道技术水平将进一步的发展和提高。

参考 文献

2、 傅德明. 《土压盾构掘进机在我国隧道工程中的应用和发展》. “第三届海峡两岩隧道与地下工程学术与技术研讨会”. 成都. 2002.8

3、 刘建航、候学渊. 《盾构法隧道》. 铁道出版社. 1990