06拓勇飞 南京纬三路长江隧道总体设计

南京纬三路长江隧道中交二公院拓勇飞总体设计主要内容1.纬三路长江隧道的一些特征数据2.与总体设计相关的一些突破性难点3.隧道平面设计4.隧道纵断面设计5.隧道横断面设计6.隧道土建结构设计1纬三路长江隧道的一些特征数据第1页共45页1纬三路长江隧道的一些特征数据本项目长江大桥纬七路隧道地理位置第2页共45页长江主航道潜洲梅中航道梅子洲南线隧道北线隧道滨江大道漓江路江东北路扬子江道郑和南路定淮门大街龙园西路丰子河路1纬三路长江隧道的一些特征数据工程规模第3页共45页项目参数1道路等级城市快速路2设计车速80km/h3设计车道双向八车道：2×3.5m+2×3.5m4建筑限界净宽：2×8.5m（0.25+0.5+2×3.5+0.5+0.25）净高：4.5m5道路最小平曲线半径1000m6最大纵坡4%，困难条件下不超过4.5%7竖曲线最小半径凸形4500m，凹形2700m8坐标及高程系统设计采用92南京地方坐标系和吴淞高程系统9设计使用年限100年10荷载标准公路—Ⅰ级11抗震设防标准地震基本烈度7度12主体结构耐火等级一级13设计洪水位1/100设计，1/300校核1纬三路长江隧道的一些特征数据技术标准第4页共45页长江高漫滩地貌区长江高漫滩地貌区1纬三路长江隧道的一些特征数据地形地貌第5页共45页江中盾构段：地层上部均为第四系松散沉积物，下伏为白垩系基岩。由上而下依次为：①薄层灰黄色粘土，具高压缩性，力学性质较差。②深灰色淤泥质粉质粘土，流塑，推荐地基土承载力特征值fak=60kPa。③灰色粉质粘土夹粉砂，软塑、局部流塑，推荐地基土承载力特征值fak=100kPa。④灰色粉细砂，饱和，稍密～中密，级配差，推荐地基土承载力特征值fak=100～160kPa。⑤灰色砾砂，饱和，稍密～密实，级配好，成份主要是石英、长石等，含粒径5-15mm的砾石，含量约占5-10%。⑥杂色亚圆形，饱和，密实，级配好的，母岩成份以石英砂岩、燧石及灰岩为主的卵石、圆砾，粒径2～100mm不等，偶见大者可达150mm，中粗砂及少量粘性土充填，推荐地基土承载力特征值fak=600～700kPa。⑦棕红色，泥质结构，层状构造泥岩，岩质软，岩体较完整，裂隙不甚发育，推荐地基土承载力特征值fak=350kPa。⑧砂岩，棕红色，粉粒结构，层状构造，矿物成分主要为石英、长石等，泥质钙质胶结，裂隙较发育。江南岸边段：地层上部均为第四系松散沉积物，下伏为白垩系基岩。由上而下主要为：①薄层灰黄色粘土，具高压缩性，力学性质较差。②深灰色淤泥质粉质粘土，流塑，推荐地基土承载力特征值fak=70kPa。③灰色粉质粘土夹粉砂，软塑、局部流塑，推荐地基土承载力特征值fak=99kPa。⑥杂色亚圆形，饱和，密实，级配好的，母岩成份以石英砂岩、燧石及灰岩为主的卵石、圆砾，粒径2～100mm不等，偶见大者可达150mm，中粗砂及少量粘性土充填。⑦棕红色，泥质结构，层状构造泥岩，岩质软，岩体较完整，裂隙不甚发育，推荐地基土承载力特征值fak=350kPa。北岸明挖段及工作井：地层上部均为第四系松散沉积物，下伏为白垩系基岩。由上而下依次为：①薄层灰黄色粘土，具高压缩性，力学性质较差。②灰色淤泥质粉质粘土，层厚20m左右，软塑～流塑，推荐地基土承载力特征值fak=70kPa。③灰色粉质粘土夹粉砂，层厚1.60～39.00m，软塑、局部流塑，推荐地基土承载力特征值fak=100kPa。④灰色粉细砂，层厚2.30～49.90m，饱和，稍密～中密，级配差，推荐地基土承载力特征值fak=100～160kPa。⑤灰色砾砂，厚度约5.80m，饱和，密实，级配好，成份主要是石英、长石等，含粒径5-15mm的砾石，含量约占5-10%。⑥杂色亚圆形，饱和，密实，级配好的，母岩成份以石英砂岩、燧石及灰岩为主的卵石、圆砾，粒径2～100mm不等，偶见大者可达150mm，中粗砂及少量粘性土充填，推荐地基土承载力特征值fak=600～700kPa。⑦棕红色，泥质结构，层状构造泥岩，岩质软，岩体较完整，裂隙不甚发育，推荐地基土承载力特征值fak=350kPa。江北岸边盾构段：地层上部均为第四系松散沉积物，下伏为白垩系基岩。由上而下依次为：①薄层灰黄色粘土，具高压缩性，力学性质较差。②深灰色淤泥质粉质粘土，流塑，推荐地基土承载力特征值fak=60kPa。③灰色粉质粘土夹粉砂，软塑、局部流塑，推荐地基土承载力特征值fak=100kPa。④灰色粉细砂，饱和，稍密～中密，级配差，推荐地基土承载力特征值fak=100～160kPa。⑤灰色砾砂，饱和，稍密～密实，级配好，成份主要是石英、长石等，含粒径5-15mm的砾石，含量约占5-10%。⑥杂色亚圆形，饱和，密实，级配好的，母岩成份以石英砂岩、燧石及灰岩为主的卵石、圆砾，粒径2～100mm不等，偶见大者可达150mm，中粗砂及少量粘性土充填，推荐地基土承载力特征值fak=600～700kPa。⑦棕红色，泥质结构，层状构造泥岩，岩质软，岩体较完整，裂隙不甚发育，推荐地基土承载力特征值fak=350kPa。①0填土②2淤泥质粉质粘土③1粉质粘土④1粉砂⑤2砾砂⑥1卵石、圆砾⑦泥岩⑧2粉砂岩N线隧道工程地质纵断面图②2淤泥质粉质粘土③1粉质粘土④1粉砂④1粉砂⑤2砾砂⑥1卵石、圆砾⑦泥岩⑧2粉砂岩④1粉砂⑤2砾砂⑥1卵石、圆砾②2淤泥质粉质粘土1纬三路长江隧道的一些特征数据地质条件第6页共45页梅子洲风井：所在场地地层岩性以全新统灰色、灰褐色粉质粘土、淤泥质土及砂土为主。①1薄层灰黄色粘土，具高压缩性，平均层厚1.95m。①2淤泥质粉质粘土，深灰色，流塑，平均层厚21.93m。③1粉质粘土，灰色，软塑，局部流塑，夹粉砂薄层，局部呈互层，平均层厚6.03m。④1粉砂，灰色，饱和，稍密～中密，颗粒级配差，平均层厚6.53m。④2粉质粘土夹粉砂，黄灰色，软塑，具层理，平均11.27m。④3层粉砂，灰色，饱和，中密，颗粒级配差，平均5.03m。⑥1层圆砾混卵石，灰色，饱和，密实，级配好，该层普遍分布平均层厚23.08m。钻孔未揭穿该层。S线北岸明挖段及工作井、S线盾构段和S线南岸明挖段及工作井与N线隧道类似①0填土②2淤泥质粉质粘土③1粉质粘土④1粉砂⑤2砾砂⑥1卵石、圆砾⑦泥岩⑧2粉砂岩S线隧道工程地质纵断面图②2淤泥质粉质粘土③1粉质粘土④1粉砂⑤2砾砂⑥1卵石、圆砾⑦泥岩⑧2粉砂岩④1粉砂⑥1卵石、圆砾⑦泥岩1纬三路长江隧道的一些特征数据地质条件第7页共45页大兴十字河江北沿线典型建筑物棉麻铁路运煤车翻斗房龙门吊及堆煤场浦口段长江大堤梅子洲防洪堤玉林船舶厂江南长江大堤新华造船厂旧址定淮门大街沿线典型建筑物1纬三路长江隧道的一些特征数据环境条件第8页共45页2与总体设计相关的一些突破性难点第9页共45页本工程在总体设计、施工筹划方面：①断面超大：采用超大直径盾构施工，开挖直径近15m；②地质条件复杂：穿越多种地层，其中江中约有600m米岩层，隧道进入岩层最大高度约9m③复合地层盾构施工段长：盾构段为复合地层越江隧道中最长的，长达4135m④水压力大：水压力高达0.72MPa，为国内盾构隧道之最⑤土压力大：最大埋深达51m，为国内类似大直径盾构隧道之最⑥浅埋段长：江中浅覆土段长达1000m2与总体设计相关的一些突破性难点本工程在总体布置、交通疏解方面：①在主城区必须与两条“丁字”相交的快速路进行连接，且其中之一的扬子江大道紧邻长江，如何最大限度地减少施工难度和减少征地拆迁是隧道布线方案必须考虑的难点问题；②交通流量大，且隧道长度近5km，如何合理增加车道数，以及如何确保特长隧道防灾救援的安全与快捷是总体设计的又一难点第10页共45页3隧道平面设计第11页共45页深槽江北始发井长江主航道潜洲北线隧道盾构隧道路线呈X型走向，沿线下穿长江主航道、潜洲、梅中航道及梅子洲，N线盾构段设两段平曲线左偏2600－右偏1000，出口接N线接收井；S线盾构段设三段平曲线左偏2000－右偏1500－左偏1050，中间在梅子洲设一处风井，出口接S线工作井。3隧道平面设计第12页共45页海德卫城三汊河地块长江江南互通式立体交叉3隧道平面设计第13页共45页4隧道纵断面设计第14页共45页上抬纵断面，减小隧道入岩长度和深度可减小盾构机刀具磨损和隧道运营风险但会增加盾构施工泥水压力控制难度因此，本项目结合河床冲淤情况，从优化主河槽隧位埋置深度、保证施工泥水压力平衡及隧道抗浮要求三个方面进行了研究，对隧道纵断面进行优化。增加隧道入岩段施工难度增加开挖风险采用特殊措施下压上抬相互影响相互制约4隧道纵断面设计纵断面设计控制因素（1）江中盾构隧道顶部设计高程的确定（2）隧道两端接线道路路面标高（3）盾构进出洞覆土厚度要求提出问题：第15页共45页4隧道纵断面设计初步设计纵断面方案-4.5%-2.99%-4.5%2.5%0.3%4.5%潜洲左汊段隧道下穿潜洲段-4.5%潜洲左汊段-3.05%-4.5%2.478%0.653%0.2173%-2.209%4.406%隧道下穿潜洲段梅子洲风井第16页共45页4隧道纵断面设计纵断面优化研究研究意义纵断面优化研究对降低纬三路长江隧道施工期的安全和按期完工有重大意义，同时对保证隧道运营期的安全意义重大：第一，优化主河槽隧位埋置深度，可减少盾构入岩的长度，减小入岩深度，减小盾构切岩方量，减少换刀次数，降低盾构施工难度和风险。第二，优化主河槽隧位埋置深度，可降低盾构外水压力，降低换刀风险，可以控制施工成本，降低施工风险，同时可缩短工期。第三，优化主河槽隧位埋置深度，对隧道纵断面进行优化，可减小隧道长大纵坡，可大大减小运营期交通风险，减少烟雾排放量，有利于延缓盾构衬砌的碳化速度。第17页共45页4隧道纵断面设计纵断面优化研究研究内容与技术路线研究内容历年冲刷情况（过去）河床近年情况（现在）河床冲刷预测（未来）隧址河床冲刷结论提出4种纵断面优化比选方案100年一遇冲刷标准，洞内压重护底方案成果对比运营期河床冲刷预测300年一遇冲刷标准，洞内不压重100年一遇冲刷标准，洞内压重方案比较最终的纵断面方案复核抗浮稳定性复核盾构内部结构配筋提出安全防范措施压重方案，抗浮所需覆土厚度不压重方案，抗浮所需覆土厚度抗浮所需覆土厚度第18页共45页-4.5%-2.5%0.447%3.364%-3.6%-3.892%2.450%S线N线-4.5%-2.5%-0.75%4.5%-3.843%2.461%N线入岩长度约500m，最大入岩深度约8mS线入岩长度约600m，最大入岩深度约9m4隧道纵断面设计施工图纵断面优化研究成果第19页共45页隧道标准断面隧道压重断面回填混凝土立柱改为墙立柱改为墙回填混凝土洞内压重4隧道纵断面设计施工图纵断面优化研究成果第20页共45页5隧道横断面设计第21页共45页管内设双层对行车道，上下层各布置两条车道。风机、交通信号灯等交通设备通风、照明、监控配电箱预留洞室排烟道电缆廊道逃生通道逃生楼梯5隧道横断面设计第22页共45页断面布置特点：双层隧道；上下层互为逃生；侧向排烟；内部结构预制化。针对双管双层的横断面布置特点，在横断面设计中，需联动关注如下总体设计难点：(1)隧道内设置排烟道的附属设计(2)双层隧道的纵向疏散防灾救援设计5隧道横断面设计第23页共45页5隧道横断面设计(1)隧道内设置排烟道的附属设计本工程隧道属于特长道路隧道。由于隧道内交通流量大，且隧道长度长，有可能出现火灾与火灾点前方交通堵塞同时发生的情况。根据专项研究成果，本工程火灾工况时可利用盾构段侧壁扇形空间作为排烟通道，扇形空间面积约为7.4m2，火灾设计规划为20MW，火灾发烟量为90m3/s，设计考虑一定的富余取110m3/s,此时，烟道内最大风速为14.8m/s,满足规范要求。第24页共45页5隧道横断面设计(2)双层隧道的纵向疏散防灾救援设计本项目为上下双层隧道，隧道两孔横向距离较大，设置横向通道对隧道结构影响较大。研究认为，在双层隧道中，由于联系上下层的楼梯道间距较密，上、