大直径盾构隧道穿越圆形风井工程项目背景及应用

1）纬三路过江通道工程概况

南京市纬三路过江通道工程位于南京市区，是长江南京段第二个过江隧道，上游距纬七路过江隧道工程约4km，下游距老南京长江大桥约5km，是南京城市快速路网的组成部分，起于南京市江东北路与定淮门大街交叉口，向西跨越江南滨江大道、长江、江北滨江大道，止于浦珠路，全长约8km，如图1-4所示。南京市纬三路过江通道工程采用双管双层、X形8车道盾构隧道方案，盾构直径为14.93m；盾构管片外径14.5m、内径13.3m，管片宽度2m、厚度600mm；设计速度为80km/h，双向八车道标准建设。N线全长约7.014km，隧道长4.7km，其中盾构隧道长3.557km；S线全长约7.363km，隧道长5.1km，其中盾构隧道长4.135km。双管双层盾构隧道内分上下两层，每层布设2个车道，同层同向行车，上下层对向行车。全线共建风塔3座，N线江南、江北各建一座风塔；S线在江北和N线共用同一风塔，在梅子洲单建风塔。工程主要包括浦口接线道路、收费广场、管理中心及服务区、过江盾构隧道、岸上工作井及明挖段、江南接线道路。建设工期4年，工程投资预算57.7亿元，工程于2016年1月正式通车。

图1-4　南京纬三路长江隧道平面展布图

2）梅子洲风井工程概况及特点

南京市纬三路过江通道是中国长江流域上工程技术难度最大、挑战性最大的工程之一，面临着许多世界级技术挑战。其中，梅子洲风井实施及大直径盾构隧道水下穿越施工是南京市纬三路过江通道工程控制性工程之一。

位于梅子洲洲尾的梅子洲风井平面呈圆形（图1-5和图1-6），外径为29.2m，采用粮仓的建筑造型，寓意五谷丰登，和江南风塔的一帆风顺造型遥相呼应，表达了南京人民对未来生活的美好期盼（图1-7）。

梅子洲风井地下7层（含上下行车道层），地上5层。施工期设计地面标高8.000m，运营期上部建筑一楼地坪标高12.000m。梅子洲风井内设新风井、排风井、排烟道、紧急疏散楼梯及消防电梯各一座，另设置两座电缆井。在施工阶段，梅子洲风井作为盾构施工的中间检修井，必须满足盾构检修所需的空间要求；在运营阶段，作为中间通风井的同时还作为紧急情况下人员疏散逃生的通道，具有多重功能。梅子洲风井标准层平面示意如图1-8所示。

图1-5　梅子洲风井地理位置

图1-6　梅子洲风井平面布置图

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图1-7　梅子洲风井立面效果图

图1-8　梅子洲风井标准层平面示意图

梅子洲风井的外径为29.2m、内径为26.8m、底板埋深约为21.152m、基坑开挖深度达44.452m，风井中心处盾构隧道埋深约为23.417m。围护结构主要包括高压旋喷桩、地下连续墙、环梁支撑及内衬墙和混凝土填充。高压旋喷桩直径为1200mm、加固深度为45.898m。地下连续墙厚为1200mm、深度达63m，地下连续墙与主体结构内衬墙形成叠合墙，作为永久结构的一部分。设置包括顶冠梁在内的四道钢筋混凝土环梁，顶冠梁截面尺寸为1200mm×2500mm，环梁尺寸为1200mm×1500mm。封底由下至上分为7526mm厚C35素混凝土及17474mm厚C20素混凝土层。梅子洲风井基坑纵剖面及横剖面示意如图1-9和图1-10所示。

图1-9　梅子洲风井基坑纵剖面示意图

梅子洲风井临近长江，距其西侧的防洪子堤最小净距约为18.0m。风井位于梅子洲洲尾一水塘中，场地周边无重要建筑物与重要管线。水塘水深2～3m，塘底标高4.76m，水塘周边场地标高为8.58～10.6m，风井以西约20m为长江梅子洲防洪子堤，堤顶标高9.88～10.6m。梅子洲风井处于长江漫滩区，场地所在区域气候湿润、雨量充沛、降水时间长，且紧临长江，对区域地下水的形成补给起了重要的作用，上层潜水的水位为天然地面下0.00m，下部承压水主要接受长江江水补给，承压水水头与长江水位齐平。

图1-10　梅子洲风井基坑横剖面示意图

梅子洲风井地质条件复杂，根据设计勘探资料，梅子洲风井所处位置第四系土层深厚，以淤泥质粉质黏土、粉质黏土、粉砂、含砾中砂及圆砾混卵石为主，在30m以下的粉砂土层中超深地下墙、超深旋喷桩施工极为困难。地下水水位高，存在潜水和承压水，承压水主要为④层粉细砂及⑥层卵砾石，其渗透性及富水性好，承压水与长江水互为补排关系，基坑开挖进入了承压水层中，无论是超深地下墙、超深旋喷桩施工、基坑开挖、承压水降水都具有极大的难度和风险。梅子洲风井处地质纵断面如图1-11所示，主要地层特征见表1-6。

图1-11　风井处地质纵断面图