萬家麗路220kv盾構(gòu)電力隧道新工藝新技術(shù)簡介
一、項目概況
為緩解長沙電網(wǎng)供需矛盾，擬在萬家麗路沿線地下建設(shè)高壓電力隧道，該新建電力隧道采用盾構(gòu)法施工，為湖南省首條采用盾構(gòu)工法設(shè)計施工的電力隧道項目，同時為我市重大市政建設(shè)項目。
萬家麗路220kv電力隧道工程起自馬欄山220kv變電站，止于火炬路與萬家麗路交匯處西北角，隧道全長約6.8km。其中馬欄山變～特立路口長約0.7km，規(guī)劃為南北雙隧道，北向隧道規(guī)劃敷設(shè)2回220kv電纜和6回110kv電纜；南向隧道規(guī)劃敷設(shè)2回220kv電纜和8回110kv電纜，與規(guī)劃道路合建。特立路口-火炬路口隧道路徑全長約6.1km，規(guī)劃容納4回220kv、8回110kv電纜，擬采用盾構(gòu)法施工隧道。
該工程設(shè)計使用年限100年，注重推進資源節(jié)約型、環(huán)境友好型市政建設(shè)和電網(wǎng)建設(shè)，注重環(huán)境保護，促進節(jié)地、節(jié)能、節(jié)材。
二、項目難點
本工程地質(zhì)條件較為復(fù)雜；電力隧道沿線均為人群、車流密集的城市中心，穿越諸多重要節(jié)點，施工受到很大限制。有較多特殊性和復(fù)雜性。
（一）富水砂卵石層電力盾構(gòu)下穿敏感建筑物
萬家麗路為城市人口密集區(qū)主干道，沿線均勻分布高層建筑、主要商業(yè)圈和地鐵線路。電力隧道施工需要下（側(cè)）穿大量敏感構(gòu)筑物，稍有不慎將對構(gòu)筑物產(chǎn)生擾動破壞，加之隧道沿線地層屬于瀏陽河一、二級階地，地下水較發(fā)育，存在富水砂卵石地層，盾構(gòu)在該地層中掘進引起的地層沉降滯后極為顯著，由滯后沉降導(dǎo)致的地表塌陷屢有發(fā)生，造成較大的經(jīng)濟損失及不良的社會影響。
長沙地區(qū)的砂卵石間充滿了細(xì)砂、黏土等細(xì)顆粒，結(jié)構(gòu)致密，局部出現(xiàn)膠結(jié)，整體強度高，刀具更易磨損。此外，本項目特有的富水砂卵石地地層中，由于砂卵石層在一定的條件下，在較長時間內(nèi)有一定的自穩(wěn)能力，但是該地層中盾構(gòu)沉降具有很強的滯后性，地表沉降監(jiān)測值不能完全真實地反映地層損失情況。
基于該盾構(gòu)隧道對周邊敏感建（構(gòu)）筑物的影響評價，提出地層預(yù)加固和預(yù)處理優(yōu)化方案。并結(jié)合實際施工情況，對相關(guān)設(shè)計、施工方案進行優(yōu)化以及提出安全施工與運營監(jiān)控管理措施，促進我國電力隧道的結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工與運營安全的發(fā)展。為長沙地區(qū)今后相關(guān)隧道的設(shè)計、施工提供寶貴經(jīng)驗，同時對我國市政工程建設(shè)意義深遠(yuǎn)。
（二）長距離連續(xù)小轉(zhuǎn)彎盾構(gòu)隧道掘進
萬家麗路為城市人口密集區(qū)主干道，項目沿線障礙較多，均勻分布有高層建筑樁基礎(chǔ)、高架橋樁基礎(chǔ)和地下管線，需要經(jīng)過多次小“s”彎，最小轉(zhuǎn)彎半徑達到150m，施工技術(shù)難度大。此外，小半徑、長距離盾構(gòu)隧道施工具有較大的安全風(fēng)險，掘進過程中會對周邊土體產(chǎn)生劇烈擾動，施工過程中如控制不當(dāng)，容易發(fā)生安全事故并造成重大的經(jīng)濟損失。
一般地鐵隧道區(qū)間站距離在1公里左右。該項目單次盾構(gòu)距離大于3公里，施工難度遠(yuǎn)大于地鐵隧道施工。該項目三一大道穿越段連續(xù)四次小轉(zhuǎn)彎在萬家麗快速化橋墩稀疏處穿越，與萬家麗快速化橋墩最小凈距2.7m，與財富名園建筑基礎(chǔ)凈距2.9m。該區(qū)段條件復(fù)雜，不僅連續(xù)小轉(zhuǎn)彎，而且還需近距離穿越地下建筑或萬家麗快速化橋墩，施工難度較大。本工程為小型盾構(gòu)機，因沒有標(biāo)準(zhǔn)尺寸，目前大部分小型盾構(gòu)機需要根據(jù)工程實際情況定制，其生產(chǎn)周期約3～6月。
本項目的實施，針對工程中可能出現(xiàn)的風(fēng)險進行預(yù)測，選取并調(diào)整連續(xù)小轉(zhuǎn)彎半徑盾構(gòu)隧道掘進參數(shù)與姿態(tài)，以總結(jié)分析施工和運營過程的安全隱患為目標(biāo)，并通過監(jiān)控量測反饋到設(shè)計，確保設(shè)計方案的經(jīng)濟合理、施工防治措施安全有效，從而達到監(jiān)控施工安全和運營安全。
三、本項目計劃進行的研究課題
（一）富水砂卵石地層中盾構(gòu)隧道施工研究
本項目課題研究將有望為富水砂卵石地層的地下盾構(gòu)隧道建設(shè)提供相關(guān)建設(shè)指南及地方標(biāo)準(zhǔn)參考依據(jù)，同時可推廣應(yīng)用到我國相關(guān)工程建設(shè)。此外，本項目開展的長距離小轉(zhuǎn)彎半徑城市電力盾構(gòu)隧道下穿敏感建（構(gòu)）筑物的擾動效應(yīng)、控制方法等關(guān)鍵技術(shù)開展研究工作，其成果可直接應(yīng)用于我省其他市政電力隧道施工和管理，并為我國長距離小轉(zhuǎn)彎半徑市政、公路、水利、鐵路、城建、礦山、國土資源相關(guān)隧道建設(shè)、運營和管理提供科學(xué)依據(jù)及借鑒作用。
（二）連續(xù)小轉(zhuǎn)彎半徑盾構(gòu)隧道掘進參數(shù)及姿態(tài)控制研究
通過本項目的實施，針對工程中可能出現(xiàn)的風(fēng)險進行預(yù)測，選取并調(diào)整連續(xù)小轉(zhuǎn)彎半徑盾構(gòu)隧道掘進參數(shù)與姿態(tài)，以總結(jié)分析施工和運營過程的安全隱患為目標(biāo)，并通過監(jiān)控量測反饋到設(shè)計，確保設(shè)計方案的經(jīng)濟合理、施工防治措施安全有效，從而達到監(jiān)控施工安全和運營安全的目的，為長沙今后相關(guān)隧道甚至于城市地鐵隧道、市政隧道工程提供直接經(jīng)驗。對于我國市政建設(shè)具有深遠(yuǎn)意義。
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