1一、工程概况一、工程概况南京纬三路过江通道工程平面图南京纬三路过江通道位于长江大桥上游5km，连接江北新区和主城区，自北起于浦珠路与定向河交叉点，终于江南扬子江大道和定淮门大街，采用双层双管、X型8车道盾构方案：l北线（N线）隧道总长度4.960km，盾构段长度3.557m；l南线（S线）隧道总长度5.330km，盾构段长度4.135km一 工程概况一 工程概况2l建设内容建设内容：本项目工程主要由浦口接线道路、收费广场、隧 道段(包括浦口明挖段、盾构段、定淮门大街明挖段、扬子江大道明挖段)、江南接线道路、管理中心、收费站（已取消）组成l建设工期：建设工期：工期计划四年，2010年12月8日正式开工建设，受复合地层盾构掘进难度大导致工期滞后影响，计划于2015年12月31日建成通车一、工程概况一、工程概况地质条件地质条件：隧道过江段设计为盾构隧道，盾构隧道大部分处于粉细砂、砂卵石地层中，局部位于淤泥质粉质粘土中，部分地段穿越软硬不均地层盾构隧道穿越基岩的最大单轴抗压强度为128MPa,基岩石英含量高达65%l北线隧道岩层段长度约510m，岩层最大厚度约7.79m；l南线隧道岩层段长度约600m，岩层最大厚度约8.33m。
二、工程特点二、工程特点4大、高、薄、长l大大：盾构管片外径14.5m、内径13.3m，属超大直径盾构隧道；4江 北 段 工 程二、工程特点二、工程特点5大、高、薄、长l高：管片防水设计高：管片防水设计水压达0.72MPa；岩层硬度最高达128Mpa，石英含量高达65% ；65%石 英 含 量 高石 英 含 量 高石 英 含 量 高石 英 含 量 高上软上软MIN：：N≈≈2.7 下硬下硬MAX：：Rc≈≈128MPa上软上软MIN：：N≈≈2.7 下硬下硬MAX：：Rc≈≈128MPaMAX:0.72MPa水 压 高水 压 高水 压 高水 压 高14.98m隧道最大水压隧道最大水压 0.72MPa二、工程特点二、工程特点6大、高、薄、长l薄：薄：江底隧道覆土厚度小，北线隧道局部覆土厚度只有 0.6D；MAX:0.74MPaMIN:0.6盾构直径盾构直径浅 覆 土浅 覆 土浅 覆 土浅 覆 土N线隧道工程地质纵断面图二、工程特点二、工程特点7大、高、薄、长l长：长：盾构一次掘进距离长达4135m（S线），隧道长距离穿越高石英含量的砂卵石层及复合地层，并可能存在不明障碍物65%MAX:0.74MPa填填 土土粉粉 砂砂砾砾 砂砂泥泥 岩岩砂砂 卵卵 岩岩砂砂 岩岩淤淤 泥泥粉粉 质质 粘粘 土土14.98mS线隧道工程地质纵断面图三、关键施工技术三、关键施工技术8江 北 段 工 程南京纬三路过江通道工程使用的南京纬三路过江通道工程使用的2台气垫台气垫式泥水平衡复合盾构是由中交天和机械式泥水平衡复合盾构是由中交天和机械设备制造有限公司针对纬三路过江通道设备制造有限公司针对纬三路过江通道工程地质条件专门设计。
中交天和机械工程地质条件专门设计中交天和机械设备制造有限公司通过集成创新，成功设备制造有限公司通过集成创新，成功研制了中国首台套超大型泥水气压平衡研制了中国首台套超大型泥水气压平衡复合式隧道掘进机，解决了复合地复合式隧道掘进机，解决了复合地层、层、超大超大断面、长距离断面、长距离掘进掘进、施、施工水压高工水压高等等条件下条件下施施工工作业作业的的难题难题1-盾构选型三、关键施工技术三、关键施工技术9江 北 段 工 程盾构机是盾构机是极其极其复复杂杂的的综综合合性技术产品性技术产品，，主要主要由由刀盘刀盘(含含刀具刀具)、、盾盾体、驱动部、管片体、驱动部、管片 拼装拼装机机、、泥水气压泥水气压调节系统、人闸、液调节系统、人闸、液压压系统、管理系统、同步注浆系统、系统、管理系统、同步注浆系统、泥水泥水输输 送系统、管片与口子送系统、管片与口子件件搬运系统、供电系统、空搬运系统、供电系统、空气气系统、冷却系统、污系统、冷却系统、污水水系统、润系统、润 滑系统、测滑系统、测量量导向系统等组导向系统等组成，盾构成，盾构全长全长133m，，总重总重4758吨吨三、关键施工技术三、关键施工技术10江 北 段 工 程盾构机盾构机刀具配置图刀具配置图刀具配置表刀具配置表名称数量（把）主切削刀172可更换切削刀80向导型切削刀15先行切削刀312外周保护切削刀32可推出式切削刀17固定双刃滚刀45单刃滚刀6可推出式双刃滚刀38总计717纬三路盾构纬三路盾构刀盘结刀盘结构构形形式式为为中中心支撑、辐心支撑、辐条条+面板面板式，式，共共设计设计8个辐个辐条条、、8个面个面 板板，，开孔率为开孔率为25.7%，，开口开口最大最大尺寸为尺寸为60cm。
刀盘初装刀具为刀盘初装刀具为717把把11刀盘伸缩油缸刀盘伸缩油缸驱动部与刀盘伸驱动部与刀盘伸出出100mm通过千斤顶拉动驱动部，带动刀盘，总重约1000吨，向后缩回100毫米，解决刀盘卡 住施工难题,此外带压换刀作业时可将刀盘缩回,为滚刀安装创造空间.三、关键施工技术三、关键施工技术12Ø刀盘伸缩装置回缩刀盘；刀盘伸缩装置回缩刀盘；Ø刀盘快速转动；刀盘快速转动；Ø泥水系统大流量的冲洗；泥水系统大流量的冲洗；Ø排出卡在刀盘前的树木排出卡在刀盘前的树木三、关键施工技术三、关键施工技术13盾构机在283环起 多次遇到树木； 推力从140000KN 上升到186375KN ； 扭矩从 18500KN/m上升 到23414KN/m； 推进速度从 45mm/min下降至 2~4mm/min三、关键施工技术三、关键施工技术三、关键施工技术三、关键施工技术14江 北 段 工 程盾构机主要技术参数类别类别/隧道隧道名称名称长长 江江 沪 崇沪 崇隧道隧道长长江纬江纬七七路隧道路隧道荷兰绿荷兰绿心心隧道隧道、、上中路隧道上中路隧道日本东日本东京京湾湾隧道隧道德德国国易北河易北河长长江纬三路隧道江纬三路隧道设计设计、、制造制造商商德国海瑞克德国海瑞克法国NFM日本IHI德国海瑞克中交天和机械设备制造有限公司盾构机型式盾构机型式泥水平衡泥水平衡泥水平衡泥水平衡混合式盾构泥水气压平衡复合式施施工工承受承受最大水压最大水压6.0bar6.0bar4.0bar6.0bar6.0bar7.7bar盾构机盾构机刀盘刀盘直径直径15.43m14.96m14.87m14.14m14.20m15.00m盾构盾构刀盘刀盘适应适应地质地质条件条件沉积性砂土、粘土粘土、砂土粘土、砂土粘性土、砂土砂、砾泥、淤泥和砂砾、不规则分布石块粘土、砂卵石、泥岩、砂岩等复合地层三、关键施工技术三、关键施工技术15纬三路过江通道纬三路过江通道在在江中江中段穿越段穿越上软下硬复合地上软下硬复合地层层，，其其下下部为部为中中风化风化砂岩，砂岩， 上上部为部为卵石卵石层、层、砂砾砂砾层、层、粉粉细细砂砂层等层等，，具具有上有上层层砂砾砂砾与与卵砾石卵砾石层层透透水水性性强强、、岩岩 层层石英含量高石英含量高和和单轴单轴抗抗压压强度强度大大等等特点特点。
软硬软硬不均不均地地层层是盾构是盾构施施工中工中较较难难处处理理的地的地层层，，需需要要解决解决软土地软土地层层切削切削与与岩岩 石地石地层层的的破破岩岩协协调配调配合合问问题题，，需需通过合通过合理理选择选择刀具刀具和掘进和掘进参数参数的的优化来减少优化来减少刀刀 具具的的非正常磨损非正常磨损和和刀盘开口刀盘开口及及刀刀箱堵塞箱堵塞的的问问题题经经过过现场分析现场分析与与研研究究，对盾构，对盾构 机进机进行行了了改改造造优化优化，，如如刀具配置、刀具配置、掘进掘进参数优化参数优化、、环流环流系统系统，，刀具刀具磨损达到正磨损达到正 常状态常状态，，顺利完顺利完成了岩成了岩层层段段的掘进2-“上软下硬”复合地层掘进技术l2012年年7月月20日日S线线盾构盾构始发始发，，同同年年9月月28日日，，N线线盾构盾构始发始发，，开开始始掘进lS线线2013年年4月月28日日开开始始进进入入复合地复合地层层段段，，于于2014年年10月月17日日顺利顺利穿越；穿越；N线线2013年年6月月10日日开开始始进进入入复合地复合地层层，，于于2014年年11月月8日日顺利顺利穿越穿越16三、关键施工技术三、关键施工技术滚刀0.7把 刮刀0.5把平均换刀数量 /m25.3天平均月换刀时间刮刀186撕裂刀47滚刀295 换刀数量1（饱和）9（饱和）停机次数36829147845045466294最高月进度138m291m478m450m389m18.5m201m平均月进度1.71.21.10.92.722.75.6施工月数2015.5.12 ~ 2015.7.22015.4.7 ~ 2015.5.112015.3.6 ~ 2015.4.62015.2.8 ~ 2015.3.52014.11.19~ 2015.2.72013.1.9 ~ 2014.11.192012.7.24 ~ 2013.1.8施工时间粉质粘土、淤泥 质粉质粘土粉质粘土粉细砂粉细砂上部粉细砂，下 部卵砾石顶部粉砂、上部 卵砾石层，下部 砂岩软塑粉质粘土、 粉砂层、中粗砂 层地质情况29834051039010506001127长度mSDK7+688SDK7+390SDK7+050SDK6+540SDK6+150SDK5+100SDK4+680~~~----SDK7+390SDK7+050SDK6+540SDK6+150SDK5+100SDK4+680SDK3+553里程江南岸段夹江梅子洲梅中航道潜洲段主河槽江北岸段位置S线盾构在各种地层掘进情况三、关键施工技术三、关键施工技术17长距离长距离盾构掘进盾构掘进必然存必然存在在刀具刀具更换更换问问题题，，尤尤其其是是在在岩石岩石与与软硬软硬不均不均地地层层，， 其刀具其刀具的的磨损速度达到磨损速度达到软土地软土地层层的的100-300倍倍，，更换更换刀具刀具频频率率较较高高。
由由于于地质条件地质条件本本身身的复的复杂性、杂性、多变多变性性，，在在开开挖挖面面前前方方进进行行土土体体加固加固，，从而从而 实实现常现常压进压进仓仓作业作业往往往往难难以实以实现现，，而且而且由由于于刀具刀具磨损磨损无法找无法找到较到较为为准确准确的的规律规律 ，，换换刀刀位位置具置具有有一定一定的的随随机机性性，，同同时可能存时可能存在环在环境境条件条件不不允许允许进进行行土土体体预加固预加固 处处理理，，因此因此带带压压换换刀刀不不可避免可避免 在不在不超过超过0.6MPa条件下条件下可采可采用用常常规规压压缩空缩空气气带带压压换换刀作业刀作业，，但效但效率率不不高，高， 纬三路盾构纬三路盾构带带压压换换刀刀压压力力达到达到0.65MPa,超过国超过国际际国国内内产业产业潜潜水水0.6MPa的压的压力力 上限，上限，为为此此在在纬三路隧道纬三路隧道施施工中工中采采用了用了“饱饱和和带带压进压进仓换仓换刀技术刀技术”，，该技术为世 界范围内首次采用，解决了高水压下常规带压作业效率低下、安全风险大等问 题，大大提高了作业效率，加快了带压换刀速度3-饱和带压进仓换刀技术18地面生活仓地面生活仓穿梭仓穿梭仓盾构机上加压仓盾构机上加压仓三、关键施工技术三、关键施工技术19通过特制的穿梭仓运输和起吊设备，可将 潜水员和技术人员从地面生活仓运送至盾 构机上。
三、关键施工技术三、关键施工技术20泥泥 水水 舱舱人闸舱人闸舱 气压舱气压舱地面生活舱地面生活舱 0.56PMPa氦氧饱和气体氦氧饱和气体0. 65 MP a穿梭舱穿梭舱 0.56MPa饱和带压作业流程三、关键施工技术三、关键施工技术21常规压缩空气进仓与饱和带压进仓对比作业作业方方 式式允许允许工工作作压压 力力呼吸呼吸气气体体每次每次工工作作时时 间间有有效时效时 间间减减压压方方式式常规带 压≦6.0bar压缩空气50分钟30分钟作业50分钟后减压3小时饱和带 压6.0bar以上氦氧氮混合 气4小。