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武汉和平大道南延长线隧道工程

作者:  来源:隧道网  发布:2023/1/16  浏览: + 放大字体 | - 减小字体

摘 要:武汉和平大道南延(中山路—张之洞路)工程位于武汉市武昌区,全长3042.5m,明挖暗埋段隧道长1096.3m,两端连接道路长556.2m,与地铁5号线同步穿过蛇山。采用直径15.92m“和平号”盾构机,最大开挖直径可达16.03m。在穿越黄鹤楼景区时,隧道最大埋深达60多米隧道内,车行道侧面空间布置为排烟道和楼梯间,下方布置为管线廊道。该项目总投资22亿元,计划工期44个月。

和平大道南延工程冲刺隧道掘进最后数十米

工程概况

和平大道南延(中山路—张之洞路)工程位于武汉市武昌区,北接和平大道、南连武金堤路,线路下穿武昌古城区老建筑群、黄鹤楼、京广铁路等,是贯通武昌沿江城市交通主干道和平大道的重点工程。该工程路线全长3042.5m,明挖暗埋段隧道长1096.3m,两端连接道路长556.2m。和平大道将向南延长,与地铁5号线同步穿过蛇山。该工程起于积玉桥,止于巡司河街,全长约3.4km,与准备修建的新武金堤路对接。和平大道南延工程的隧道是目前国内首条双向六车道的单洞双层公路隧道,也是国内目前盾构直径最大的隧道,采用直径15.92m “和平号”盾构机,最大开挖直径可达16.03m。在穿越黄鹤楼景区时,隧道最大埋深达60多米隧道内,车行道侧面空间布置为排烟道和楼梯间,下方布置为管线廊道。

该项目总投资22亿元,计划工期44个月。

和平大道南延长线穿越蛇山示意

隧道工程设计

该工程施工风险、难度大,其中盾构隧道段长度为1390m。隧道段采用单洞双层隧道结构形式,双向六车道,分别在复兴路、和平大道设置隧道南、北两端的出入口。盾构段管片隧道外径15.4m,内径14.2m。盾构段采用单管双层方案,双向6车道,设计时速为60km/h,而盾构管片外径15.4m、内径14.2m、管片厚度0.6m,是目前内陆地区直径最大的盾构隧道。对地面沉降控制要求极高,施工风险大。

隧道设计效果图

据介绍,盾构始发后将下穿武昌古城区,连续在房区下方穿越长达850m,涉及民房550余座;下穿高频运营的京广铁路、黄鹤楼景区核心地带及蛇山地下人防工事,距黄鹤楼仅5.4m;侧穿武昌实验中学、武汉市三十三中学等众多敏感地区。

工程地质环境

隧道长距离在岩层中掘进,包括泥岩、石英砂岩、灰岩等,其中石英砂岩单轴抗压强度最高达197MPa,灰岩中广泛分布有溶洞,整个隧道掘进难度非常大;隧道下穿京广铁路、规划中的地铁13号线、蛇山黄鹤楼景区,景区中的胜像宝塔和刘家麒故居属于国家级文物,地表沉降控制要求高。

后期盾构机将穿越泥岩、页岩等17种地层,地层转换频繁,岩层最大强大高达200MPa;同时区间含有730m岩溶强发育地层,勘探见洞率超过40%,岩溶裂隙较为发育,地层被誉为“地质博物馆”。

地质勘探作业

对地面沉降控制要求极高,施工风险大。盾构始发后将下穿武昌古城区,连续在房区下方穿越长达850m,涉及民房550余座;下穿高频运营的京广铁路、黄鹤楼景区核心地带及蛇山地下人防工事,距黄鹤楼仅5.4m;侧穿武昌实验中学、武汉市三十三中学等众多敏感地区。

盾构装备

武汉和平大道南延工程采用混合式 “和平号”直径15.92m盾构机。

“和平号”直径15.92m盾构机

盾构机最大开挖直径16.03m,升级配备了最新操作系统,具有最强计算大脑数据采集及运算速度比以往盾构机更快;激光导向等系统可实现地面监控和隧道掘进导向;超前钻及超前探和超前注浆,可提前发现刀盘前端溶洞,并及时给予填充。

“和平号”下线验收

2019年11月25日,海瑞克与中铁14局集团联合研制的混合式盾构机“和平号”S-1218在广州海瑞克隧道机械有限公司车间顺利通过工厂验收。

工程施工与进度

2017年9月27日,平大道南延线(中山路—张之洞路)工程正式开工。该工程路线全长3042.5m,明挖暗埋段隧道长1096.3m,两端连接道路长556.2m。其中,明挖段北侧部分经过中山路、南侧部分经过彭刘杨路,地面交通繁忙,地下管线密集。

施工最小净距不到1m

(1)施工最小净距不到1m

该工程于2018年7月进场,建设周期为40个月,前期主要施工内容为管线迁改、围护结构施工、高压旋喷桩、抗拔桩、中立柱、冠梁及支撑、降水井、土方开挖等。前期管线迁改次数、种类多且体量大,迁改路由狭小且工期紧。为此,该工程采用分期围挡以保证施工时道路通畅。

该工程与在建地铁5号线工程平行设置在同一建设期内,南侧明挖段与地铁5号线盾构区间最小净距仅为0.8m,与地铁5号线彭刘杨路站最小净距仅有3.5m,北侧结构与地铁5号线昙华林站最小净距仅有4.5m,施工难度很大。对地面沉降控制要求极高,施工风险大。在设计阶段本工程就,已多次与地铁5号线进行了对接,并在围护结构、支撑形式、分区段开挖等多处做出相应调整。为保证近接施工安全性,增加了高压旋喷桩止水加固,加强支撑体系,进行平行、交叉施工。

(2)计划2020年4月盾构始发    该工程不仅是一个土建项目,同时还是一个科研项目,工程参建各方成立了和平大道南延项目科研创新小组,科研创新小组已确立六个研究课题。

课题主要利用多维模型信息集成技术实现对建筑工程物理特征和功能特性信息的数字化承载和可视化表达,提高工程项目全生命周期内各参与方的工作质量和效率;通过BIM应用,提高工程项目管理水平,保证工程质量和综合效益。

(3)科研创新小组研究课题    该工程不仅是一个土建项目,同时还是一个科研项目,工程参建各方成立了和平大道南延项目科研创新小组,科研创新小组已确立六个研究课题。

工程课题主要利用多维模型信息集成技术实现对建筑工程物理特征和功能特性信息的数字化承载和可视化表达,提高工程项目全生命周期内各参与方的工作质量和效率;通过BIM应用,提高工程项目管理水平,保证工程质量和综合效益。

南延线将改善武昌古城区的交通出行

平大道南延线(中山路—张之洞路)工程南起张之洞路、北至四马路,全长约3042.5m,是武昌顺江方向的骨干通道。红线宽40~60m,设计车速为50km/h,工期近4年。

和平大道南延线与轨道交通5号线共走廊,规划为重要的城市主干道,北接和平大道、南连新武金堤路,主要承担南北向过境交通功能,沿线经过黄鹤楼风景区、司门口商圈、昙华林等老武昌城段,为避免对武昌古城的影响,拟采用隧道穿越,分别在彭刘杨路路口以南、中山路路口以北设置隧道南、北两端的出入口。其中,上层隧道由积玉桥往白沙洲方向,长约2165m;下层隧道由白沙洲往积玉桥方向,长约2338m。其中隧道盾构段(单洞双层,外径15.5m)长1289m。道路接线部分,南端接线道路从张之洞路到隧道起点,长约360.2m,双向8车道、道路红线宽40~50m;北端接线道路从隧道终点到四马路,长约344.3m,双向8车道、道路红线宽50m。并在两端接线道路处各设置一座人行天桥。

和平大道南延工程建成后,将进一步缓解中山路交通压力,同时,有效串联武昌古城与武昌滨江商务区,为武汉城市发展再添城市动脉。

和平大道南延工程重启,正式始发

和平大道南延(中山路—张之洞路)工程,其盾构始发段因考古工作暂停了2年。如今已全面重启,全线预计2023年通车,武昌交通拥堵问题,将得到极大缓解。

2018年,因为施工区域发现武昌古城武胜门遗址,工程为考古按下暂停键。2020年10月,随着武昌古城武胜门遗址的保护工作完成,考古发掘、搬迁段面正式移交,和平大道南延工程盾构始发段也正式开始全面施工,将启用1台Φ16.03m、国内直径第二的超级盾构机,整机长136m,重4700t。

2021年8月29日,武汉和平大道南延(中山路——张之洞路)隧道段工程盾构机“和平号”正式始发。

 “和平号”盾构正式始发

“和平号”盾构施工情景

隧道始发即下穿古城,线路上有500多座老旧建筑,多处名人旧居,对沉降控制要求特别高。穿越区间岩石强度达到200兆帕,区间还有岩溶发育,盾构机掘进震动过大的话将扰动和影响刚刚建成的地铁隧道,因此,盾构机施工参数控制难度极大。随着“和平号”盾构机推进,和平大道南延工程穿越了“天下江山第一楼”黄鹤楼,在武汉市武昌区顺利开挖。

超级盾构机已掘进430m

2022年 2月8日,武汉市重点项目和平大道南延(中山路-张之洞路)工程现场一派忙碌。地下40m深处,百余名建设者放弃休息和团圆,配合Φ16.03m超大直径盾构机昼夜掘进。“和平号”盾构机已经掘进了215环,累计430余米。该项目春节期间掘进速度平均每天4~6m,每天出渣量是1000~1500m3

盾构平均每天掘进4~6m

需专业潜水员更换维修刀具

2022年6月22日,和平大道南延项目盾构工程已完成整体进度的60%。279把刀具切割硬似钻石的岩层,维修时得请专业潜水员戴着呼吸面罩进舱更换;刀盘前进的驱动力相当于280台特斯拉同时开足马力,行进误差却必须控制在mm级;最难走的区域每走100m就有40m的溶洞,可谓险象环生……

 对“和平号”盾构机进行检查 

作业面焊接作业

“和平号”一大挑战,是要连续穿越石英砂岩、硅质岩、灰岩、泥质砂岩、泥岩和页岩等17种地层,不仅转换频繁,而且其中最硬的石英砂岩强度高达197 MPa,仅次于钻石(200MPa)。这导致盾构机的刀盘、刀具磨损严重,最频繁时几乎1个月就要做1次检修和更换。因“和平号”采用泥水平衡式盾构法,刀盘前方的气压达到4.5个大气压,即正常环境的4.5倍,普通工人根本无法承受。为此,项目部聘请专业潜水员,戴着呼吸面罩才能进舱维修。进舱时,潜水员要加压十几分钟,出舱作业80min后必须返回,并减压2.5h才能出来。整个过程中,专业医生必须全程待命,危险系数极高。

此外,“和平号”还要通过一段长约730m灰岩地段,其岩溶发育强烈,见洞率达到40%以上,相当于每掘进100m就有40m是溶洞。而且该地段地面房屋密集,无法对溶洞进行探测和预处理。如果盾构机不小心挖进了溶洞里,后果不堪设想。“和平号”首次在盾构机上采用超前物探系统和钻注一体式超前地质钻机。掘进时,超前物探系统可以不断发射超声波,检测前方区域的地质状况,一旦发现有溶洞会马上叫停。随后,盾构机头部会伸出钻机,往溶洞里注入混凝土浆,待混凝土将溶洞填满、凝固后,盾构机才在混凝土上继续掘进。

该隧道与已投入运营的武汉地铁5号线平行布设,最小平面投影距离仅10m;隧道下穿武昌古城,沿线500余座老旧民房基础薄弱、自身稳定性差,且不具备地面加固条件。因此,整个项目对盾构施工精度、沉降要求极高,成为国内施工技术含量和难度最大的项目之一。2022年7月22日,“和平号”盾构机已完成掘进930m,接近总掘进量的70%。

隧道下穿武昌古城

“和平号”穿越高频运营的京广铁路

2022年9月26日,“和平号”成功穿越高频运营的京广铁路。此次穿越的高频运营的京广铁路是贯通中国南北的重要铁路干线,运行速度80km/h,行车密度大,穿越过程中盾构机离铁路的最近距离仅38.71m,穿越泥质砂岩和石英砂岩互层地段,整体完整性较差,加之在700m小半径曲线,属于重大风险,对盾构掘进姿态控制、地层扰动、地表沉降有极高的要求。

“和平号”成功穿越高频运营的京广铁路

为保障盾构机顺利穿越京广铁路,多次组织召开专题会,对穿越地质情况、施工风险进行全面排查分析,编制完善施工组织方案和应急预案,进行专家评审,并积极与铁路有关部门协调,充分做好穿越铁路前的准备和保护工作;同时自9月4日穿越京广铁路以来,结合地层变化实时监测并调整掘进参数,确保整个穿越万无一失。经第三方检测结果显示,地表沉降控制在0.4mm以内,真正做到了以最快的速度、最小的扰动完成了盾构下穿任务。

“和平号”盾构始发以来已成功穿越武昌古城区、学校、老旧棚户区等多个风险源,通过严格控制盾构姿态,不断优化掘进参数,做好同步注浆、二次注浆、盾体克泥效注浆等措施,成功实现穿越各类风险源沉降均控制在2mm以内。

做好同步注浆、二次注浆、盾体克泥效注浆

计划2023年1月盾构隧道贯通

2022年12年30日,盾构隧道掘进完成95%,工程南、北两侧明挖段主体结构完成100%,计划在2023年1月实现盾构隧道贯通。2023年春节即将到来,和平大道南延工程正在抓紧冲刺隧道掘进最后数十米,将在这里过第三个除夕夜。项目最大难点是复杂的地质条件。由于隧道上方是棚户区,项目组很难找到合适的场地提前勘测地质,只能边挖边快速作出应对。土质松软的时候1天能前进6-7m,遇到石英砂岩1天只能前进2-3m。

盾构施工监控

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