前言:想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗?我们特意为您整理了5篇黄浦江深范文,相信会为您的写作带来帮助,发现更多的写作思路和灵感。
北京也有河,好像叫护城河,偌大一个紫禁城里都要有一条环境的河,圆明园、颐和园都有,可见“无河不成宫”啊。
上海也有河――苏州河、黄浦江,现在说起黄浦江来总觉得有股浓浓的情,特别是去年世博会开园那天,宋祖英演唱了一首由周杰伦作词曲的《黄浦江深》,很有情意,我非常喜欢。“周杰伦是个才子。”我们生物老师说的。黄浦江在中华民族沉沦的那段时期,似乎有着另类的颜色,有历史的飘渺,也有艺术的痕迹。而且,黄浦江的周边比如说陆家嘴、外滩这些,都是上海的文化中心、商业中心,可见河水具有怎样的凝聚力!
遵义的中心“丁字口”也是河,其中当地年长点的人们都知道有一条很古老的桥――狮子桥,和卢沟桥颇为相似,但是,现在你再也看不到上面神态各异的狮子了,他们早已消失在历史中,只留下坑坑洼洼的石桩。
贵阳也有河,所谓的甲秀楼不也是河的文化产物吗?
张家界,说实话,对于我这样生长在大山里的孩子来说不怎么迷人,反而是累人,但是那儿也有河――澧水河。湖南的河还有很多,湘江、浏阳河等。
重庆的夜景很美,尤其都是依江的景观。嘉陵江给了这座城市无尽的生命力与夜间的活力,重庆的美还在于它用江所诠释出来的现代美。
关键词:板桩码头;加固;减压平台;渣土转运
前言
上海在上世纪90年代建设了一批小规模的内陆板桩码头,主要用于木材、棉花等散货的转运,而由于产业转型,原先的运营模式也发生了改变。目前上海地区由于城市化发展,周边已经没有渣土倾倒场所,而大规模的土建又造成了大量的建筑渣土,主要靠船只外运至江苏指定弃泥地,而做渣土转运也变成这些码头运营转变的主要方向。
1 板桩码头加固改造方法
板桩码头技术改造的主要途径可以从以下五个方面考虑:(1)墙前新建结构如承台、墩台,将原码头作为直立驳岸使用。(2)调整、加密或新设拉杆和锚碇结构。(3)加固或置换墙前土层、提高土抗力。(4)在墙后设置型结构如半遮帘桩、全遮帘桩、减压平台,调整或减少墙后土压力的大小及分布。(5)加固地基,改善后方填料性质,减少土压力。
2 工程实例
2.1 工程概况
本段黄浦江防汛墙始建设于1972年,1994年对防汛墙前沿改扩建,新建了板桩码头,码头长度约70m。2002年,《黄浦江干流新增防洪工程A2标》对防汛墙进行了翻新加固,形成了两级防汛墙体系。
码头现因业务逐渐转向土方、渣土驳运方面,计划在距码头后新建一处临时渣土中转池,为了确保防汛墙的使用安全,XX公司委托我院对该段码头进行方案论证。
2.2 工程现状
本段黄浦江防汛墙为两级挡墙式防汛体系,前沿第一级防汛墙为单锚板桩式码头防汛墙,挡墙顶高程4.80m;码头后35~45m为第二级防汛墙,挡墙为“L”型钢筋混凝土结构,与防汛钢闸门组成后防汛体系,墙顶高程为5.80m。
码头始建之初为停泊60T级内陆船只的锚碇板桩结构码头,具体结构如下:
驳岸采用钢筋混凝土板桩结构,胸墙为现浇钢筋混凝土结构,锚定设施采用现浇带水平导梁连续锚碇板结构,墙前采用钢护舷,系船柱为50KN。由于锚碇板前土质较差,因此锚碇板前设抛石棱体,拉杆采用Φ50钢棒,拉杆间距1200mm或1300mm,预制板桩按两短一长间隔施打,长板桩长15m,短板桩13m。码头面采用料石铺砌20cm,下垫黄沙垫层5cm,20cm级配碎石铺底。
板桩后沿陆域形成方法,采用回填法,板桩后填土分层夯实,分层厚度不大于30cm,锚碇板下基床石料需级配良好,锚碇板前块石要求理砌,抛理石料从岸侧向江进行,尽量将淤泥挤掉。
原码头设计高水位3.37m,设计低水位1.30m,码头泥面高程-1.00m,设计荷载:结构物自重,均载20KN/m2,流动荷载8t起重机,30t汽车,经复核,原码头整体稳定安全系数为1.533,满足规范规定。
2.3 加固方法
在原板桩后增设两排灌注桩,灌注桩直径φ600mm,桩底高程-10.6m,考虑到原抛石菱体的分布位置,第一排局距板桩5m,第二排与第一排间距2.9m,灌注桩横向间距2.5m。原码头导梁凿出钢筋与新底板主筋焊接,重新浇筑底板结构,底板宽9.4m,承台底标高2.25m;挖斗机履带外轮廓宽度为3.19m,尾部净高1.1m,工作回转半径2.94m,考虑挖机作业便利性,码头挡墙内侧4.5m范围内为履带式挖斗机通道,挡墙后4.5~9.4m为渣土池。通过桩基将上部荷载传递至较好的持力层,减少码头后方土压力,保护现有锚杆结构。
2.4 计算结果
本段码头增建临时渣土中转池后,其原有的装卸作业流程也随之发生了改变,因此本次对防汛设施影响的安全论证分别从施工期和使用期的不同工况对板桩码头的安全进行复核计算。
码头的安全主要从护岸的整体稳定和码头自身的结构稳定两方面进行分析。
本次复核只针对后方设有临时渣土中转池的码头,其余岸段使用条件没有发生变化。
2.4.1 码头泥面高程复核
本工程码头吃水深度按500吨复核,根据《内河通航标准》(GB50139-2004),500吨级船只吃水深度为1.6m,本段黄浦江为Ⅰ级航道,富裕水深为0.4~0.5m,则航道水深应为2.0~2.1m;本段黄浦江最低通航水位为1.13m,而码头设计泥面高程为-1.00m,1.13+1.00=2.13m,满足500吨级船只停靠要求。
2.4.2 整体稳定计算
加固结构整体稳定分别按施工期、使用期基本和特殊工况进行复核,工程整体稳定复核计算条件如表1:
安全系数根据《黄浦江防汛墙工程设计技术规定》(试行),施工期及正常使用状况安全系数1.375,地震期系数1.05。原报告复核结果如表2:
码头(防汛墙)加固结构在运行期、施工期及地震工况下的整体稳定均可满足规范要求。
2.4.3 结构安全计算
结构计算工况选择使用期设计低水位最不利组合工况(见表3):
结构水平位移分别按考虑锚杆作用和不考虑锚杆作用进行复核。经计算,考虑锚杆作用时,承台底水平位移基本满足行业要求;不考虑锚杆作用时,承台底水平位移不满足行业要求。因此锚碇板结构不能解除,应保留原有拉杆,形成高桩承台加拉杆的复合结构。表4 承台水平位移计算结果
板桩到锚碇板容许最短距离为14.79m,现有15m锚杆长度满足要求,不必对锚碇板前被动土压力进行折减。
码头经加固后,场地上部荷载通过桩基传递到较好的持力层,经计算,桩基承载力满足设计规范要求:
通过对加固后的板桩码头复核计算,码头整体稳定、锚碇板稳定、码头板桩入土深度、锚杆直径、承台水平位移等均能够满足规范要求。
2.5 方案小结
通过对工程设计方案、施工等基本资料的收集,通过经验公式计算并分析,本工程对码头加固后(防汛墙)分析结论如下:(1)码头前沿泥面满足500吨船舶停靠吃水深度要求。(2)码头(防汛墙)结构经加固后在运行期、施工期及地震工况下的整体稳定均可满足规范要求。在使用期设计低水位最不利组合工况,锚碇板稳定,码头板桩入土深度,板桩位移等能够满足规范标准,锚杆直径满足规范要求,能够保证防汛安全。
参考文献
[1]杨荣君,秦武,沈斌,等.高桩码头结构新型加固改造方案设计[J].水运工程,2013(10).
[2]王红伟,胡红兵,丁武雄.高桩梁板式码头的维修和加固[J].中国水运,2006(10).
关键词:进出长江口航道 船舶操纵 安全
笔者于2011年6月18日套派接任蓝海合作轮船长,蓝海合作:总长:199.99M, 型宽:32.26M, 型深:18.00M, 总吨:33511T,凈吨:18766T,夏季满载载重量57772.4T,满载吃水:12.50M, 自重:10379T,主机功率8510KW。11月18日因公司需要调离该轮,该轮主要执行华东线的煤炭运输任务,因而多次进出长江口北槽航道或出口航行南曹航道,现就长江口航道航行的安全操纵谈谈自己的看法。
1.VHF守听
从长江口锚地到浏河口长江NO1灯浮,应注意不同的航段使用不同的交管频道守听并及时转换。驾驶台值班可进行明确的分工,由值班驾驶员负责06CH和守听交管工作频道并负责船与船之间的沟通与联系,当交管中心对本船的操纵提出质疑并呼叫本船时,由于交管工作频道十分繁忙,须用简短明晰的语言进行交流,船长可马上接听并将自己的操纵意图报告交管中心,以便得到交管中心的理解,避免因误会而被开罚单。
2.重点航段的安全操纵
(1)长江口锚地附近:从南方或北方港口装货进长江,在抵达锚地之前应及时与联系进港时间,(重载进口一般要求申请在吴淞管制时间进口为好,因为非管制时间经常回遇到长江口急退水而致船速太慢,达不到吴淞交管中心要求的10节以上的速度)进入报告线时要使用VHF08CH向吴淞交管中心报告动态或申请锚地抛锚,进港时应提前15分钟向交管中心起锚,起锚后向交管中心报告并服从交管中心的指挥把船驶近长江口灯船,在锚地航行应与其他起锚进口船保持联系,以掌握他船的动态,控制好自己的速度,以便按交管中心规定的管制时间抵达北槽航道的D3浮。
(2)长江口灯船附近进出口,长江口灯船附近通航密度大,横交船多,操纵难度大,应特别谨慎地驾驶,控制好船速,保持与他船的联系,要严格遵守分道通航制,充分了解来船的动态以确定本船的操纵措施,确认安全时应马上全速前进列队进槽,进槽后应及时调整流压,以确保船舶顺着航道的右侧行使。出口时可于D10浮下线在航道的南侧行使,但应注意在D4浮附近上下引水员的船舶加强联系,协调避让行动,以策安全。
(3)圆圆沙警戒区附近,圆圆沙灯船附近是进出南北槽船舶的交汇处,通航密度大,交通十分繁忙。因而驶近圆圆沙灯船时应蜜切注意南槽方向的进口船,同时也要十分注意前方进口船的速度,如前方船舶慢车应马上降速并将我方的降速动作告诉后面的进口大船,以保持适当的安全距离,同时也避免与前面进口的船形成追越局面,要注意小船穿越航道延伸段抢头,有时由于小船的速度太慢又要强行抢头而不得不大幅度降低船速,而船速太慢又会造成后面进口大船操纵困难而招来谴责声,因而,如因避让须大幅降速时应提早通知后面的进口船,以免造成紧迫危险。所以,船舶在通过圆圆沙灯船附近时,应保持高度的警戒,控制好船速,观前顾后,在确保安全时适当加车尽快通过。从圆圆沙灯船到长江NO1浮,吃水大于或等于7米的大型船舶,应顺着航道的延伸段的船舶总流向,以小于12节的速度行使。
(4)吴淞口附近,该航段与进出黄浦江的船舶形成多个方向的交叉对遇,局面复杂,应很好地控制好船速,进口接近NO61浮时应保持高度警惕,注意有些进黄浦江的小船在此处悄无声息地突然向左转向抢头,因而在不具备追越他们的情况下勿跟得太近,留有足够的安全距离并做好随时操纵的准备;另外,进江的大型船舶大多安排在NO69浮附近上引水或更换引水并持续降速,此时应与前后的船舶保持好沟通与联系,控制好船速,与他船保持有足够的安全距离,同时,要注意因船速降低时水流对船舶的严重影响,及时调整流压,保持船位在航道延伸段的右侧行使;在NO64浮附近则应注意从黄浦江出口的上水进江小船向右抢头,小船太多时应将船速减到能维持舵效的最小速度并鸣笛警告,以策安全;出口至NO66浮前应细心观察前方进黄浦江及从锚地起锚穿越航道的船舶,保持06CH的联系畅通;如遇初涨水则有大量小船乘潮进江横越船头,也应将船速减到能维持舵效的最小速度并鸣笛警告,当有较大空档时应毫不犹豫地快车通过。因为06CH较为繁忙,小船太多与其联系容易发生误会,往往会错失通过他们船头的机会,将自己置于危险当中。
3.追越
警戒区内追越他船(大船)会被交管中心以违章行为开出罚单,因而在决定追越前船时应根据本船位置到进入警戒区的距离及两船的相对速度,判断是否在进入警戒区前完成超越,如不能则应放弃,以免造成在警戒区为避免追越他船而采用急停急退车而造成船舶操纵上的困难。因追越他船而进入分隔带时在完成超越后应马上离开分隔带,追越时切勿出现三船并驾齐驱的局面。
4.及时调整航行计划
关键词:世博轴 江水源热泵系统 地源热泵系统 自动控制系统
中图分类号:TU831.3+5 文献标识码: A
引言
随着我国经济文化的不断发展,世博会的开展也是如火如荼。而世博会的开展需要依托一定的建筑物和相关的系统才能正常运行。上海世博会中最大的单体建筑就是世博轴,世博轴的重要性是不可言喻的,世博会的各个展馆和公共场合都与其息息相关,密不可分。而世博轴的江水源热泵系统、地源热泵系统以及自动控制系统的综合应用,充分体现出了世博会的节能、环保以及生态等方面的特征。所以我们很有必要对世博轴的江水源热泵系统、地源热泵系统以及自动控制系统的应用情况进行研究。
一、工程概况
1、建筑概况
世博轴是上海世博会最大的单体建筑,南起耀华路,北至黄浦江临江平台,是联系各轨道交通、磁悬浮车站的主要通道,与中国馆、联合展馆、演艺中心、公共活动中心合成为世博轴园区内核心部位的一轴四馆,是世博会入园主要通道,并集交通集散、商业旅游等功能于一体。世博轴南北长约1000m,东西宽80-110m,地下地上各二层,建筑膜顶高度约22m,基地面积约130000m2,总建筑面积约248000m2,建筑采用南北贯通的玻璃顶棚和中间通向地下室的玻璃阳光谷,以环保、节能的理念为世博人流提供了舒适的入园环境,又以轻盈、挺直的新型结构形象成为世博园区内的一大标志性建筑。
2、空调系统概况
世博轴采用江水源+地源热泵的复合式冷热源中央空调系统,利用江水和土壤作为热泵系统的热源或热汇。江水源系统采用直接式系统,通过抽取黄浦江江水与热泵机组和离心冷水机组进行换热,江水源系统机房位于世博轴地下二层最北端,配置5台螺杆式热泵机组和3台离心式冷水机组;地源热泵系统通过与埋设在基础下灌注桩内的换热管与热泵机组进行换热,沿南北方向布置3个地源热泵机房,其中北、中区机房配置三台地源热泵机组,南区配置四台地源热泵机组。
江水源机组、地源热泵机组及其配套水泵多台组合,大小搭配,既满足设计负荷需求,又在部分负荷时节能运行。需要制订一套完备的系统运行策略,以保证整个系统安全、高效的运行,自控系统在本项目中的地位也是举足轻重的。
二、江水源热泵系统
世博轴江水源系统是以黄浦江江水为冷热源的热泵系统,夏季时它将建筑物中的热量转移到江水中,由于江水温度比用冷却塔所得的冷却水温度低,所以效率较高;冬季时它从水源中提取热量,由于江水水温比环境温度高,效率也比风冷热泵机组高。世博轴北端距黄浦江边150米,具备利用江水资源的优越条件。
1、取水量和取水口
江水源热泵机房位于世博轴地下二层最北端,以减小江水输送距离,设置一个机房,配置5台螺杆式热泵机组和3台离心式冷水机组。根据世博会会中和会后江水源系统承担的空调系统负荷计算,江水的取水量分别约为2700m3/h和3500m3/h。世博轴建筑是一个永久性建筑,因此取水水量及取水泵房规模等应按会后长期使用的要求进行设置。再者设计阶段的会后空调负荷是依据商业策划平面计算得出的,而会后商业面积还有可能增加,所以需要根据可能增加的商业建筑面积的最大值来计算,将增加江水取水量约2000m3/h,考虑一定的安全系数后提出江水最大取用量为6000 m3/h,取水口位于退水口上游约200m处。
2、污垢处理
经调研分析,取水口的水质在大部分时段内能满足系统要求,但悬浮物和浊度指标较难保证,因此,采取了以下措施:在进水管路上设除污格网井;在江水泵的出水管上设置自动反冲洗过滤器;接触江水的热泵机组蒸发器和冷凝器以及冷水机组的冷凝器均采用抗腐蚀的铜镍合金换热管,热泵机组换热管采用光管,采用胶球进行清洗,冷水机组采用高效管,采用管刷进行清洗。另外,系统还设置全自动控制在线检测加药装置,在系统停运时,对机房内江水侧水路系统进行闭式循环处理,污水由下水道排出。
江水源侧循环泵主要采用一次泵系统,水泵变频调速,既保证江水供回水总管的资用压力和水量要求,又达到节能效果。江水源用户侧循环泵采用二次泵变流量系统,分北区、中区、南区三套二级泵变频水系统,用户侧一次泵为定流量系统,与热泵机组和冷水机组对应开启。
三、地源热泵系统
地源热泵系统是利用热泵机组在土壤中蓄存或提取热量,制取冷热水为空调服务的系统。地表浅层土壤温度呈三层分布,地表冻土层附近土壤温度受室外大气影响,温度全年波动大;冻土层以下有一恒温层,温度全年基本不变;恒温层下到地壳深处有一定的正温度梯度,土壤温度随深度缓慢上升。上海地区冻土层较浅,5m以上土壤温度受室外气象影响而波动;5m以下到35m处土壤温度基本恒定,接近全年平均气温(15.7℃);35m以下土壤温度以5℃/100m的温度梯度上升,地下100m土壤温度约为19℃。世博轴基地宽阔,作为一栋多层建筑,单位基地面积空调负荷密度不大,十分适宜利用浅层地温资源。地源热泵系统主要包括地埋管设计和地埋管联络两个方面,具体表现在:
1、地埋管设计
世博轴共有工程桩和格构桩6000个左右,桩直径为Φ600~Φ800,桩长25m和40(42)m两种,桩间距为3.89~5.5m,除桩位密集处部分桩不利用外,其余所有工程桩全部埋设W型换热管。本工程共埋设5500多跟换热管,根据热响应测试报告提供的换热量数据(排热量约83W/米埋深、取热量约62W/米埋深)计算,可提供的夏季工况换热量约为10500kW;冬季工况换热量约7900kW。
地埋管散热器管道采用高密度聚乙烯管(HDPE100),其公称外径为25mm,壁厚2.3mm,公称压力为1.6MPa。
2、地埋管联络
埋管换热器分散穿越底板,穿出底板后的水平管道敷设于底板上的建筑面层内,进出水管分别接至位于地下二层东西两侧的分、集水器,管路同程布置;在分、集水器的每一路支管上均设有球阀,便于检查坏管并予以隔离;系统各集水器接出管上均设置平衡阀,以均匀流量分配。
四、自动控制系统
世博轴自控系统通过采用新型的控制技术、合理的逻辑程序、不同策略的组合等技术手段,通过集中的把江水源内热泵机组、冷水机组、一次水泵、二次水泵、取水泵,以及地源热泵系统中的热泵机组和循环泵等设备连接成一个有机整体,实现有机联动,达到了节能效果,对世博轴综合体工程空调系统的合理、节能的运行提供了良好的技术手段。针对世博轴四个机房的控制要求和地理分布情况,我们对整个系统工程规划为1个主站,4个机房设置4个子站。
主站:负责4个机房控制系统的设备控制和数据共享。可以对子站进行设备管理和数据存储。主站具有最高的管理权限。
子站:负责本机房设备的管理和数据存储。
结束语
综上所述,江水源热泵系统、地源热泵系统以及自动控制系统在世博轴中得到了很好的应用和发展,很好的践行了世博会低碳、环保、节能三大理念,为世博会的人流提供了舒适的入园环境。本文通过对江水源热泵系统、地源热泵系统以及自动控制系统的介绍和应用,很好的阐述了江水源+地源热泵的复合式中央空调系统的优势与特点,更好地促进了三大系统的广泛应用与发展。
参考文献:
[1]本刊编辑部. 上海世博会 品牌的名利场——中央空调在上海世博会项目的中标情况管窥[J]. 机电信息,2010,16:15-27.
[2]马晓琼,吴玲红,梁韬,叶大法. 世博轴及地下综合体空调冷热源能耗分析[J]. 暖通空调,2010,08:91-95.
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
上海城市人口1450万,流动人口300万,面积6340km2,目前已经成为中国的经济、贸易、金融、航运中心城市。城市的经济发展促进城市建设尤其是交通建设的发展,城市地下轨道交通具有快捷、安全的特点。上海城市轨道交通线网规划17条线路,总长780km,其中地铁11条线,长度385km。已建3条线,其中地铁2条线;在建4条线,其中地铁2条线。地铁区间隧道总长度达700km(双线),采用盾构法施工,已建约100km。
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
1964年,上海市决定进行地铁扩大试验工程,线路位于衡山路北侧,建2条长600m的区间隧道,隧道复土10m,隧道外径5.6m,内径5m。隧道掘进施工采用2台自行设计制造的Φ5.8m网格挤压盾构,辅以气压稳定开挖面土体,于1966年底完成1200m地铁区间掘进施工,地面沉降达10cm。
2.2 打浦路隧道Φ10.2m网格挤压盾构掘进施工
1965年,上海第一条穿越黄浦江底的车行隧道――打浦路隧道,全长2761m,主隧道1324m采用Φ10.2m网格挤压盾构掘进施工,黄浦江约600m,水深16m,见图1所示。
φ10.2m网格挤压盾构掘进机是中国第一台最大直径的盾构,盾构总推力达7.84×104KN,为稳定开挖面土体,采用气压辅助施工方法。盾构穿越的地层为淤泥质粘土和粉砂层,在岸边采用降水辅助工法和气压辅助工法,在江中段采用全气压局部挤压出土法施工。盾构见图2所示。
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
1983年,位于上海 外滩的延安东路隧道北线工程开工建设,隧道全长2261m,为穿越黄江底的2车道隧道,其中1310m为圆形主隧道,采用盾构法施工,隧道外径11m,隧道衬砌由8块高精度钢筋混凝土管片拼装而成,管片环宽100cm,厚55cm,接缝防水采用氯丁橡胶防水条。
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
1990年,上海地铁1号线开工建设,双线区间隧道选用土压平衡盾构掘进,经国际招标,7台Φ6.34m土压盾构由法国FCB公司、上海市隧道工程公司、上海市隧道工程设计院、上海沪东造船厂联合体中标,利用法国混合贷款1.32亿法郎。第1台Φ6.34m土压盾构于1991年6月始发推进,7台盾构掘进总长度17.37km,1993年2月全线贯通,掘进施工期仅20个月,每台盾构的月掘进长度达200~250m。掘进施工穿越市区建筑群、道路、地下管线等,地面沉降控制达+1cm~-3cm。Φ6.34m土压平衡盾构见图4所示,其主要技术性能见表1。
1995年上海地铁二号线24.12km区间隧道开始掘进施工,地铁一号线工程所用的7台Φ6.34m土压盾构经维修以后,继续用于二号线区间隧道掘进,同时又从法国FMT公司和上海的联合体购置2台土压盾构,上海隧道工程股份有限公司制造1台土压盾构,共计10台土压盾构用于隧道施工。
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。
上海地铁隧道外径6.2m,衬砌环由6块钢筋混凝土管片拼装而成,通缝拼装,环宽100cm,管片厚35cm。见图5所示,地铁4号线部分区间隧道管片采用错缝拼装,环宽120cm。
上海地铁2号与1号线垂直相交,盾构从1号线区间隧道下1m穿越,掘进施工中采用地层注浆加固、跟踪注浆、信息化施工等技术措施,确保1号线地铁安全运营,沉降控制在2cm以内。地铁4号线与2号线区间隧道相交,4号线盾构从2号线隧道下1m穿越。Φ6.34m土压盾构在城市建筑群下穿越,其沉降一般也在4cm以内。盾构平均月推进长度约250m,最快达400m/月。
3.3 双圆形盾构掘进机的引进和应用
2002年,上海地铁8号线黄兴路至开鲁路站三个区间隧道,长度2,688m,采用DOT双圆盾构隧道工法,并从日本引进2台Φ6300m×W10900mm的双圆形土压盾构掘进机。双圆盾构见图所示,其主要技术参数见表2。
双圆隧道衬砌采用预制钢筋混凝土管片,错缝拼装;每环管片由11块管片拼装而成,其中2块为海鸥形,1块为柱形。管片厚度30cm,环宽120cm,见图7所示。
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。
外滩观光隧道于1998年初开工,1999年底建成运营,土建工程包括黄浦江两岸的2座出入口竖井和一条过江隧道,见图8所示。隧道位于延安东路隧道北侧,并与上海地铁二号线2条过江区间隧道在江底交叉。隧道穿越的主要地层为粘土、粉质粘土、淤泥质粘土和砂质粉土。
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。
我国于1995年开始研究矩形隧道技术,1996年研制1台2.5m×2.5m可变网格矩形顶管掘进机,顶进矩形隧道60m,解决了推进轴线控制、纠偏技术、深降控制、隧道结构等技术难题。1999年5月,上海地铁二号线陆家嘴路站62m过街人行地道采用矩形顶管掘进机施工,研制1台3.8m×3.8m组合刀盘矩形顶管掘进机,具有全断面切削和土压平衡功能,螺旋输送机出土,掘进机的主要工作参数见表3,矩形顶管掘进机见图10。
4 大直径泥水加压盾构掘进越江公路隧道施工
4.1 延安东路隧道南线Φ11.22m泥水加压盾构掘进施工
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。
隧道南线1300m圆形主隧道采用日本三菱重工制造的φ11.22m泥水加压盾构掘进施工,盾构本体示意见图5。盾构采用刀盘切削,总推力达1.12×105KN,刀盘扭矩4635kn·m,最大掘进速度46mm/min。盾构密封舱充满压力泥浆与开挖面水土压保持平衡,并在开挖面形成泥膜,起到稳定的作用。盾构设有掘进管理、泥水输送、泥水分离和盾尾同步双液注浆系统。掘进管理和姿态自动计测系统能及时反映盾构掘进施工的几十项参数,便于准确设定和调整各类参数。
4.2 大连路隧道Φ11.22m泥水加压盾构掘进施工
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。
圆形主长1263m,采用2台Φ11.22m泥水加压盾构同时掘进施工。隧道衬砌结构在延安东路隧道工程的基础上进行了优化改良,拼装形式由通缝改为错缝,管片厚度从55cm改为48cm,环宽由100cm增大为150cm,管片分块由8块增为9块,管片连接螺栓由直螺栓改为弯螺栓,螺栓手孔改小,管片形式由箱形改为平板型。隧道衬砌结构见图13。
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。
西线隧道于2002年3月28日始发推进,至9月20日隧道贯通,工期6个月。东线隧道于6月18日 发推进,至12月底隧道贯通。盾构掘进速度平均为8m/d,最快为15m/d。两条隧道最小间距为6m。
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
2001年底,复兴东路隧道工程开工建设,为2条3车道隧道,隧道外径11m,分为上下两层,是我国第一条双层隧道,全长2785m。2条1215m主隧道于2003年2月和5月先后始发推进,于11月隧道贯通。
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。
长江口越江通道工程是连接上海-崇明-江苏北部的重要交通工程,位于长江口,从上海浦东-横沙岛-崇明岛-南通,采用桥隧结合的工程方案,全长68km,为3来3去6车道,设计车速100km/h。其中浦东5号沟至横沙岛穿越长江南港,采用盾构隧道施工,全长约8.5km,隧道外径15.2m。横沙岛至崇明岛越江北港,采用桥梁施工,全长9.54km。见图15所示。直径Φ15.2m的盾构隧道,目前是世界上最大直径的盾构隧道,隧道断面见图16。
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
1、 傅德明、杨国祥. 《上海地区越江交通盾构施工技术综述》. “国际隧道研讨会暨公路建设技术交流大会论文集”. 人民交通出版社. 2002.10
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