工程概况
工程为一条成型内径3500mm、全长约3800m的输水隧道，采用开挖外径4050mm的泥水平衡盾构施工，自茨城竖井始发，至水户竖井接收。建造隧道纵坡设计为上坡，始发段坡度约0.07%，至约3000m处调整为0.13%。隧道覆土厚度在30～37m，接收段覆土厚度最终为35.5m。掘进至3400m处依次穿过Ns2层（砂质土层），剩余400m段进入Ns2层与Tm层（泥岩层）的互层地层。
技术应对措施
本工程具有长距离、高水压、工期紧张、穿越私有土地等相关技术特征，因此从设备优化、管片设计、流体输送系统、管片运输系统等方面采取了响应的措施。
1）设备优化
所采用的泥水平衡盾构机开挖外径4050mm，主机长度7.935m。
为提高施工循环效率，将油缸推进速度设定为70mm/min。管片拼装机旋转速度控制在1.6rpm，夹持机构采用抓斗式结构，以实现拼装工序的效率优化。此外，通过布置4根同步注浆管，提升地层充填密实性并确保掘进作业的连续性。
盾构刀盘
2）管片设计
该隧道共采用3种形式的管片，基于高速施工需求，最终确定管片环宽为1.35m，采用5分块。预应力管片及钢筋混凝土管片的环间接头，选定SB（Screw-Bolt）快速接头，钢筋混凝土管片的块间接头采用锥形块连接（Cone-Connector）快速接头。
管片参数表
3）流体输送设备
本工程采用掘进过程中同步破碎大块泥岩的施工方案。破碎机通过将泥岩块体破碎至粒径60mm以下，降低排泥管堵塞风险；同时，为便于泥岩块体进入破碎机，将盾构机至破碎机之间的配管直径从标准8in增大至10in以上。为防止因管内流速下降导致开挖渣土在管路内堆积，同步配置了循环泵（P0）及分流器。
后配套台车配置
4）管片自动运输系统
工程开发了一种开挖面自走式管片搬运装置，通过动力驱动实现管片向盾构机内的自动化供应，有效缩短了管片供应时间，并通过优化装置结构避免了管片供应过程中因夹持不当引发的灾害风险。
开挖面自走式管片搬运装置
现场采用全框架覆盖设计的管片升降机实现管片向竖井底部的下放作业。通过在竖井上方的迁车平台上设置管片定位机构，实现了管片向竖井底部供应的全流程自动化作业。施工现场单次下放作业耗时10min。
管片升降机（井下）
隧道内距始发洞门1000m、2500m处分别设置电瓶车会车段，配置2台电瓶车实施掘进运输作业。通过自动化控制系统实现始发井至开挖面（后配套台车的后方）区间的电瓶车运输无人化操作。
自动化控制系统采用多维度安全控制机制保障运输过程的安全性与稳定性。
电瓶车运输自动化控制概要
施工情况
本工程施工工期为2021年7月15日～2025年3月14日。盾构于2023年10月实现月进尺656.10m，但自2024年2月施工2585环起，开挖面实际揭示地层与前期地质预测出现显著偏差，掘进速率随之降低。
该工程应用盾构设备参数优化、管片快速拼装、排泥系统防堵及自动化运输等关键技术，确保了盾构在长距离掘进中的设备稳定性、地层适应性及效率等问题。