由于城市建設的急速發(fā)展，交通堵塞、車道數(shù)增加等系列問題突出，因此對超大直徑隧道發(fā)展的需求越來越大。以武漢三陽路長江隧道、上海北橫通道新建工程和諸光路通道新建工程為例，從盾構裝備選型、圓隧道結構布置和圓隧道內部結構施工3個方面，結合工程實際情況進行探討。

　　1工程概況

　　隨著國家基礎建設逐漸加大，城市化迅速發(fā)展，城市規(guī)模逐步擴大，城市功能逐步完善，車道數(shù)不斷增加，交通需求量不斷增長，很多大中型城市交通矛盾日益突出。在此基礎上，超大直徑隧道在各城市飛速發(fā)展，超大直徑隧道的應用已成為國內交通建設重要方向。

　　2國內超大直徑隧道建設情況

　　從國內第1條超大直徑盾構法隧道上中路隧道開始，國內已建成18條14m以上，在建22條超大直徑隧道，其中34條隧道采用泥水平衡盾構工法，6條采用土壓平衡盾構工法，超大直徑盾構法隧道在國內超大直徑隧道施工中獲得成功應用，山東省1例，江蘇省6例，安徽省1例，湖北省2例，上海16例，浙江省5例，湖南省1例，廣東省1例。從目前眾多超大直徑隧道的建設，可得出以下特征(多功能，公軌相結合的隧道(三陽路越江隧道)、以改善市區(qū)交通為主要目地的快速通道(北橫地下快速通道))，從建設方式角度出發(fā)(預制加現(xiàn)澆和預制為主的建設模式(諸光路通道))，這里以武漢三陽路長江隧道、上海北橫通道新建工程和諸光路通道新建工程為例，如表1所示。

　　2.1武漢市三陽路長江隧道

　　武漢市三陽路長江隧道是長江中游首條超大直徑盾構法隧道，是國內首條公鐵合建的超大型盾構法隧道，更是我國最大直徑的盾構法隧道。工程涵蓋高水頭復合地層超大盾構掘進，如圖1所示，兩岸超深基坑施工及狹小空間環(huán)境中地鐵盾構掘進施工等內容，還具有周邊環(huán)境復雜、建設周期短的特點。武昌側經和平大道秦園路穿越長江，到達漢口側三陽路，全長2926m，其中圓隧道段長2590m，隧道外徑15.2m，內徑13.9m，采用2��15.76m泥水氣平衡盾構掘進施工。隧道分為2層設計，上層為公路隧道，設雙管雙向6車道，下層為地鐵7號線過江通道。

　　2.2上海市北橫通道新建工程Ⅱ標

　　上海市北橫通道新建工程Ⅱ標如圖2所示，始建于2014年12月23日，是中心城區(qū)北部東西向小客車專用通道，西起北虹路，東至長壽路天目西路，全長約7788.77m，圓隧道段長6416m，其中中江路工作井至中山公園工作井盾構段長2751m，中山公園工作井至篩網廠工作井盾構段長3665m，隧道外徑15m，內徑13.7m，環(huán)寬2m，采用1��15.56m泥水氣壓平衡盾構機掘進施工。隧道建設規(guī)模為單管雙層雙向6車道。

　　2.3上海市諸光路通道新建工程

　　上海市諸光路通道新建工程始建于2015年6月，于2019年8月建成通車，位于閔行區(qū)、青浦區(qū)境內，北起北青公路，南至崧澤高架路南側，長約2.8km，其中圓隧道段長約1390m，隧道外徑14m，內徑12.8m，環(huán)寬2m，采用1��14.45m土壓平衡盾構機掘進施工。隧道建設規(guī)模為單管雙層雙向4車道，設計時速為40km/h，諸光路新建工程地質情況如圖3所示。

　　3盾構裝備選型

　　盾構機選型對于隧道建設而言至關重要。根據(jù)不同水文地質條件、地面環(huán)境、隧道周邊建構筑物和隧道結構等因素選擇恰當?shù)亩軜嫏C型式及適應現(xiàn)場工況的結構部件，是盾構施工成功前提。盾構機型選擇主要有土壓平衡盾構和泥水平衡盾構2種。當?shù)貙訚B透系數(shù)<10-7m/s時，宜選用土壓平衡盾構;當?shù)貙訚B透系數(shù)>10-4m/s時，宜選用泥水平衡盾構;當?shù)貙拥臐B透系數(shù)在10-7～10-4m/s時，既可選用土壓平衡盾構，也可選用泥水平衡盾構。盾構類型與地層顆粒級配關系如圖4所示。圖4盾構類型與地層顆粒級配關系3.1武漢三陽路隧道盾構設備選用武漢三陽路隧道掘進地層滲透系數(shù)高，因此采用泥水氣平衡盾構，利用氣壓精準調控開挖面壓力，保證開挖面穩(wěn)定。為應對隧道掘進線路中會遇到的軟硬不均地層，盾構配置常壓換刀刀盤，在軟土區(qū)段常壓可更換刀桶位置配置齒刀切削土體。當盾構在硬巖地層中掘進時，將常壓可更換齒刀更換為滾刀，保障盾構在硬巖中的掘進能力和施工作業(yè)人員的安全。由于盾構刀盤中心處沒有開口，對盾構在粘性地層中掘進提出更高要求，否則可能出現(xiàn)盾構刀盤結泥等問題，嚴重降低盾構施工效率。3.2上海北橫通道盾構設備選用北橫通道工程也采用了泥水氣平衡盾構，并配置常壓換刀刀盤。由于盾構掘進線路中沒有硬巖區(qū)段，主要為黏土、砂層等，因此無需配置滾刀，盾構刀盤可常壓更換刀具布置于開口兩側的刮刀處。由于北橫通道線路存在轉彎半徑為500m的急曲線段，因此將管片外徑與盾尾刷調整環(huán)間隙為適應性設置為50mm，以便在小曲線施工時有足夠的盾尾間隙。3.3上海諸光路通道盾構設備選用諸光路通道工程采用國內最大的土壓平衡盾構機施工，通過調整土倉內土壓力與開挖面水土壓力保持平衡，保證開挖面穩(wěn)定。常壓可更換刀盤刀箱的存在降低刀盤開口率，而土壓平衡盾構刀盤開口率一般大于泥水平衡盾構，因此該盾構機使用具有較大開口率的帶壓換刀刀盤。帶壓換刀刀盤每個軌跡上布置有多把刀具，較常壓換刀刀盤每個軌跡上刀具更多。

　　4圓隧道結構布置

　　隨著盾構直徑增大，盾構隧道已從最初的6m級單洞單線隧道，發(fā)展為15m乃至15m級以上超大直徑隧道，而隧道內結構布置，功能定位是隧道工程合理規(guī)劃與布局基礎，也是隧道總體設計重要組成部分，定位理念與設計思路決定隧道設計總體方向。

　　4.1Ⅱ標圓隧道內部結構布置

　　上海北橫通道的功能定位為中心城區(qū)北部東西向快速客運通道，服務北部重點地區(qū)的中長距離交通，是三橫北線的擴容和補充，主要服務對象為中小型客車。為適應城市功能結構調整，加強東西向發(fā)展軸的交通聯(lián)系，均衡路網交通，提高骨干路網可靠性，北橫通道在盾構圓隧道內至上而下設置分別為排煙通道層、上層車道層、下層車道層和管廊通道層。圓隧道內徑13.7m，外徑15m，管片厚度0.65m，橫斷面布置原則為:功能分區(qū)明確，滿足行車、事故疏散、日常維護檢修方便的要求。橫斷面尺寸設計考慮建筑限界要求，為通風、照明、消防、監(jiān)控、裝修等設施提供安裝空間，并預留施工誤差、路面調坡等余量。

　　4.2武漢三陽路隧道圓隧道內部結構布置

　　武漢三陽路隧道采用公鐵隧道合建方案。通過從通道資源利用、地鐵換乘、工程拆遷量等角度對公鐵合建和公鐵分建對比分析，最終得出6車道公鐵合建方案在總體規(guī)模、工程造價、車站使用功能以及對規(guī)劃、地面建筑、環(huán)境、交通的影響方面均優(yōu)于分建方案，因此采用公鐵隧道合建方案，為提高盾構隧道空間利用率提供途徑。隧道上層布置3條3.5m寬車道，并利用限界外空間安裝設備箱、射流風機、照明燈具、信號燈、信息板等設備。下層中間孔布置軌道交通7號線，兩側分別布置疏散通道、排煙通道及電纜廊道。

　　5圓隧道內部結構施工

　　為實現(xiàn)圓隧道內部結構快速化施工目的，通常采用內部結構同步進行的施工方式。目前隧道內同步施工主要有現(xiàn)澆和預制2種施工工藝。

　　5.1Ⅱ標內部結構施工工藝

　　北橫通道隧道內部結構采用了預制+現(xiàn)澆結合的施工工藝，如圖5所示，其中口型構件和煙道板采用預制構件，其余隧道內部結構采用現(xiàn)澆方式施工。施工主要分9個步驟進行:口字件安裝→澆筑兩側壓重塊→澆筑下層車道板→澆筑立柱基礎→澆筑兩側立柱→澆筑上層車道板→澆筑煙道板牛腿→施工煙道板→防撞墻及鋪裝層。圖5隧道段內部結構施工流程

　　5.2上海市諸光路通道內部結構施工工藝

　　諸光路通道內部結構施工采用預制拼裝施工工藝，如圖6所示。隧道內部道路結構分上下層結構。下層結構由π型件、π型預制構件兩側混凝土填充、下層基座(含下層防撞側石)組成，上層結構由立柱、上層車道板、兩側蓋板及上層防撞側石等組成。除π型預制構件兩側填充、下層基座(含下層防撞側石)和上層預制車道板兩側后澆梁為現(xiàn)澆結構，其余結構均采用預制拼裝工藝，圓隧道段預制裝比例>90%(含襯砌管片)。圖6圓隧道內部結構施工流程現(xiàn)澆結構整體性好，剛度大，抗震抗沖擊性好，防水性好，對不規(guī)則平面的適應性強，可根據(jù)現(xiàn)場及時調整。而缺點著需大量模板，現(xiàn)場作業(yè)量大，工期也較長。與現(xiàn)澆工藝相比，預制拼裝工藝具有機械化程度高、現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境好、施工速度快的特點。在實際作業(yè)環(huán)境中，需要結合分析，采用最適合的方式施工。

　　6結語

　　隨著我國經濟的不斷發(fā)展，施工技術，方法和設備的不斷進步，管理和各類規(guī)范的不斷完善，城市建設規(guī)模不斷擴大。道路交通網絡，特別是跨江越海高速鐵路隧道，跨江越海公路隧道及城市地下快速通道的建設任務越來越重。為適應越江跨海，城市交通不斷發(fā)展的需要，盾構正向超大直徑、超長距離、超大埋設方向發(fā)展，要求盾構技術更大(更大的隧道斷面)、更快(能高效掘進，滿足工期要求)，更可靠(適應深埋、高水壓及多種復雜地質)，能應對各種地質風險，有效解決施工中遇到的各類問題。同時，隨著各類新工藝，新產品的建筑材料研發(fā)，隧道的內部空間利用也將更為充分，環(huán)保。隧道及地下工程事業(yè)將會有更大進步及更廣泛發(fā)展空間。

　　參考文獻:

　　[1]陳守一，岳峰，劉博文，等.淺埋預制鋼波紋管城市綜合管廊抗震性能研究[J].施工技術，2020，49(3):57-62.

　　[2]孫飛祥，張兵，彭正勇，等.廈門地鐵3號線盾構法與礦山法海下對接施工風險分析及應對措施[J].施工技術，2020，49(1):67-71.

　　[3]李校珂.新型智能化隧道襯砌臺車施工技術研究[J].施工技術，2020，49(1):100-104.

　　[4]王建軍.某深隧工程下穿運行地鐵加固技術[J].施工技術，2020，49(1):109-112.

　　[5]容錦.新型隧道管片整形裝置研究[J].施工技術，2019，48(21):103-106.

　　作者：王奕璇

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