提 要：本工程為穿越黃浦江的公路隧道，工程規(guī)模為雙管雙向四車道。其中過江圓隧道長1274m，采用單層柔性襯砌，隧道外徑11m，隧道內徑10.04m，襯砌環(huán)寬1.5m，采用��11.22m大型泥水平衡盾構掘進機穿越黃浦江底全斷面粉砂地層及兩岸碼頭等重要構筑物。在黃浦江底兩條圓隧道間設置聯絡通道，采用水平凍結土體暗挖施工方法。兩岸暗埋段為兩孔一管廊形式，采用地下連續(xù)墻圍護，明挖法施工。
　　關鍵詞：隧道泥水盾構深基坑土體凍結加固施工技術
　　上海大連路隧道工程下游距楊浦大橋3.0km，上游距延安東路隧道3.5km，浦西位于虹口區(qū)與楊浦區(qū)交界處，浦東位于陸家嘴金融貿易區(qū)。工程總投資為人民幣16.552 6億元，以類似BOT形式進行融資、建設、經營、管理。工程線路平面圖。
　　1 概況
　　隧道按城市次干道設計，設計荷載按城B級，隧道布置為雙管雙向四車道，車輛在每條隧道內屬同向行駛，設計車速40km/h，通行凈高4.5m。隧道內雙車道寬度為3.75m×2，兩側路緣帶寬0.25m×2，外側布置防撞側石及安全帶。
　　1.1 工程地質
　　本工程設計線路總長度為：東線2565.740m，西線2549.600m�！　�
　　工程中浦西設隧道管理中心大樓。浦西、浦東各設一座風塔。全線共設兩座降壓變電所，兩座雨水泵房，兩座消防泵房和兩座江中泵房。
　　1.2 線路設計
　　由于大連路及東方路以西地鐵明珠線二期先于本工程半年前開工，因此大連路隧道只能在地鐵線路東側布線。為回避浦西毛麻公司碼頭較深樁基，隧道平面線型呈反S形，最小曲率半徑R=500m，東西線浦西側縱坡為4.24%，浦東側縱坡為4%，東西線最小豎曲線半徑為1 500m。
　　1.3 工程進展情況
　　大連路隧道由上海隧道工程股份有限公司設計施工總承包，工程合同工期36個月。其總體安排由原計劃的一臺盾構來回掘進過江圓隧道優(yōu)化為兩臺盾構同步由浦東往浦西掘進。2001年5月25日浦東工作井率先開工，2001年11月浦東工作井基本結束；2001年12月先后開始西線盾構和東線盾構井下安裝調試，2002年3月25日西線盾構順利出洞始發(fā)掘進，2002年6月17日東線盾構隨后出洞始發(fā)掘進；浦西工作井于2002年2月開工，2002年7月完成，為盾構進入接收井創(chuàng)造了條件。西線盾構于2002年9月抵達浦西工作井、東線盾構于在2002年12月抵達浦西工作井；兩岸的暗埋段和引道段于2003年6月實現隧道土建結構貫通，整個工程于2003年9月通車，比合同工期提早8個月。
　　2 江中圓隧道施工技術
　　圓形主隧道東線長2565m，西線長2549m，采用��11.22m泥水盾構掘進機施工。圓形襯砌環(huán)由5塊標準塊、2塊鄰接塊和１塊封頂塊組成。襯砌環(huán)采用外徑11 000mm、內徑10 040mm、環(huán)寬1 500mm、厚度480mm的平板式襯砌結構。襯砌環(huán)采用大封頂，拼裝時縱向插入。環(huán)間采用錯縫拼裝，環(huán)間錯縫11.25°。
　　環(huán)與環(huán)間以32根M30的縱向螺栓相連，環(huán)面設有半圓形剪切鍵。塊與塊間以3根M36的環(huán)向螺栓緊密相連，縱縫內設凹凸榫槽，以利提高拼裝精度。外弧側設框形彈性密封墊槽，內弧側設嵌縫槽。環(huán)向螺栓、縱向螺栓均采用鋅基鉻酸鹽涂層作防腐蝕處理。
　　2.1 高精度鋼筋混凝土管片生產工藝
　　為確保高精度鋼筋混凝土管片的質量要求，采用由日本都筑株式會社設計的輕型高精度鋼模，其寬度允差小于0.2mm。根據隧道各型號管片需求量，共生產直線環(huán)鋼模4套、左楔環(huán)鋼模1套、右楔環(huán)鋼模1套。
　　管片結構混凝土的設計強度等級為C50、抗?jié)B等級為S10，混凝土采用高效減水劑、高活性微礦粉摻料，選擇合理的拌和物配合比參數，配制以抗裂、耐久為重點的高性能混凝土。為確保管片生產質量，本次管片全部在室內工廠化流水線生產。
　　本次管片生產質量優(yōu)良，單塊檢驗達到了寬度允差小于±0.2mm、弧弦長允差小于±1mm、管片內半徑允差小于±1mm、螺栓直徑與孔位允差小于±1mm的精度要求。管片3環(huán)拼裝檢驗相鄰環(huán)環(huán)面間隙小于0.8mm、縱縫相鄰塊塊間間隙小于1mm、對應的環(huán)向螺栓孔不同軸度小于1mm。
　　2.2 盾構掘進機
　　經多方案比較反復論證，選用了由日本三菱重工設計和制造��11.22m大型泥水平衡盾構(圖3)。
該盾構大致可分為盾構掘進機、掘進管理、泥水輸送、泥水處理和同步注漿等五大系統(tǒng)。盾構掘進主機（圖3）是進行掘進和完成管片拼裝的主要設備。
表2 盾構掘進機主要技術參數表
名 稱 技術參數 名 稱 技術參數
盾構本
體 外徑 Φ11220mm
大刀
盤 旋轉驅動 電動機
75kw× 12
內徑（盾尾） Φ11080mm 外徑 Φ11240mm
總長 12045mm 額定轉速 0.47 rpm
盾尾密
封裝置 三道 額定力矩 18550kN·m
總推力 112000kN
（3500kN×32） 力矩 22260kN·m
推進速度
4.6cm/min 仿形超挖刀（2把） Φ11500 mm
超挖4.65 m3/環(huán)
舉重臂 驅動形式 液壓油馬達 土體探測裝置 形式 內藏式土壓計
探測部位 盾構前方殼體外345mm
驅動速度 0～0.63rpm 測試范圍 土壓計0～20kg/cm2
土壓計0～300kg/cm2
牽引千斤頂 牽引力 500kN×3
旋轉角度 ± 220° 牽引行程 200mm
　　2.3 盾構出洞技術
　　泥水平衡盾構的出洞口土體穩(wěn)定極為重要，一旦洞口土體受到擾動或破壞，將使剛出洞時的泥膜支護前方土體的能力大為降低，被擾動的土體更易造成地表坍陷和泥水冒溢地面等不利現象。為確保在破洞門過程中，暴露的土體具有穩(wěn)定性和可靠性，對洞門外土體作局部垂直冰凍加固處理。
　　盾構在出洞過程中，工作井壁洞口與盾構殼體形成的環(huán)形建筑空隙達19cm，為防止出洞時泥水大量從洞門外通過此建筑空隙竄入井內，影響盾構開挖面泥水壓力的建立和開挖面土體的穩(wěn)定，特設置密封止水裝置。
　　西線盾構于2002年3月25日始發(fā)掘進，2002年4月1日洞圈初步封堵完畢，盾尾脫出工作井后，盾構逐漸轉為正常掘進施工，至8月底已完成1 000m隧道，月均掘進達250m；東線盾構于2002年6月17日始發(fā)掘進，2002年6月21日洞圈初步封堵完畢轉為正常掘進施工。
　　2.4 盾構掘進管理
　　2.4.1 主要施工參數
　�。�1） 在泥水平衡盾構掘進施工過程中，切口泥水壓力必須使開挖面保持穩(wěn)定，即與作用在開挖面上的土壓力保持平衡。
　　設定泥水壓p0=土壓（含水壓）p+加壓k
　　土壓p的取值在工程中通過試推進后確定，一般取靜止土壓力。加壓 k取0.02Mpa。
　�。�2） 掘進速度取2~3cm/min。
　　（3） 送泥水比重取1.18~1.25g/cm3,粘度取20~25s。
　�。�4） 建筑空隙采用雙液注漿充填，雙液漿初凝時間為6~8s，1h抗壓強度大于60kPa，注漿壓力取0.3~0.4MPa，注漿量取理論建筑空隙的120%~200%。
　　施工過程中檢查掘削量來判斷開挖面的穩(wěn)定、坍方、超挖以及土質變化等情況；并通過地面沉降監(jiān)測等數據來分析掘進控制效果，并隨時調整完善各施工參數取值。正常掘進施工引起的地面隆起小于1cm，地面沉降小于3cm。
　　2.4.2 穿越構筑物
　　盾構掘進沿線穿越大量房屋建筑物和兩次穿越黃浦江碼頭及防汛墻，特別是兩岸碼頭及防汛墻幾經改建、擴建，基礎較為復雜，必須采取相應的技術措施確保構筑物的安全。
　�。�1） 嚴格控制盾構正面切口水壓，使盾構切口處的地層有微小的隆起量來平衡盾構背土時的地層沉降量。
　�。�2） 穿越構筑物時，推進速度不宜過快，盡量做到均衡施工。
　�。�3） 盾構姿態(tài)變化不可過大、過頻，隧道軸線和折角變化不超過0.4%。推進時不急糾、不猛糾，多注意觀察管片與盾殼的間隙，采用穩(wěn)坡法、緩坡法推進，以減少盾構施工對地層的影響。
　�。�4） 在保證每環(huán)同步注漿總量的同時，還須保證均勻合理地注漿，并保證漿液的配比稠度符合質量標準。
　�。�5） 在構筑物區(qū)域合理布置相關測點，在盾構穿越前后，根據實際情況加密監(jiān)測頻率，必要時進行跟蹤監(jiān)測，并將監(jiān)測結果及時反饋給相關施工人員，以便調整施工參數，做到信息化施工。
在盾構穿越兩岸碼頭及防汛墻時，由于嚴格遵守上述措施，盾構穿越后，碼頭及防汛墻沉降量均控制在允許范圍內，保證了碼頭的正常使用和安然度汛。
　　3.4.3　 江底全斷面粉砂地層技術措施
　　盾構穿越黃浦江底有近400m為全斷面⑦1－1草黃色砂質粉土與⑦1－2草黃～灰色粉細砂地層，其中含承壓水，為此特制定了“保頭護尾”的針對性措施。
　�。�1） 推進時根據潮位變化情況，對切口水壓進行相應調整，控制其波動范圍在設定值±0.02MPa，防止江底冒漿和土層坍陷。
　　（2） 由于⑦層土內粘粒含量幾乎為零，粘聚力極低，在全斷面⑦層土掘進時，排泥水的粘度都會有所降低，因此在施工中適當提高送泥水的比重和粘度，防止開挖面土體坍塌和正面泥水后竄。
　�。�3） 在江中段推進時，在每塊管片外側墊放止水海綿條，封堵管片與盾尾間存在的間隙，必要時，在管片與盾殼間隙內填塞鋼絲球，以加強盾尾密封效果。
　�。�4） 管片拼裝堅持居中原則，使成環(huán)襯砌與盾殼的間隙均勻，確保盾尾密封效果的正常發(fā)揮。拼裝后及時調整千斤頂的頂力，防止盾構姿態(tài)發(fā)生突變。
　　西線盾構已于2002年6月上旬進入黃浦江，于2002年7月下旬順利穿越黃浦江抵達浦西毛麻公司碼頭區(qū)。過程中取得了日均掘進6~7環(huán)的好成績。
　　3.5 盾構進洞方案
　　為保證盾構進洞的安全、可靠，洞門外土體加固采用凍結帷幕墻。經過計算，取厚度為2.8m的板狀全深凍結加固方式，凍結墻寬16.7m，深21.6m。為保證土體加固強度的均勻性，凍結孔排距、孔距不大于0.8m。
　　為防止盾構推力波及凍土墻，造成拔管困難，在盾構掘進離凍土墻20m時，暫停掘進，將隧道斷面范圍的凍結管拔出至盾構頂部上1m處，并與其他未拔凍結管一起繼續(xù)維護凍結。拔管結束后，盾構繼續(xù)掘進，并逐步降低切口水壓、減緩掘進速度，直至穿過凍土墻，靠近地下連續(xù)墻，然后完全鑿除洞門口地下連續(xù)墻，盾構進入接收井。進洞特殊環(huán)管片的背覆鋼板與井壁洞門預留鋼圓環(huán)之間用扇形鋼板進行電焊連接封堵。