日本鹿岛公司根据近几年应用成功的工法案例,将4种不同形式的矩形断面隧道工法“捆绑”并统称为“多功能盒(VERSATILE BOX)工法”。
鹿岛公司表示:多功能盒(VERSATILE BOX)工法可依据不同的用途、施工条件,完成矩形隧道的施工,这将成为今后最合适的一种工法。多功能盒工法包括出檐摆动切割工法、可调式刀盘工法、阿波罗刀盘工法、摆动刀盘盾构工法。是不是都有点“似曾相识”?没事!小编为您们一一介绍~~
业界新宠:出檐摆动切割(R-SWING)工法
R-SWING工法是利用顶管机上部出檐突出来完成先行掘削,其搭载了摆动型刀具,可以配合各种需求切削任意断面。
基本型(2X2)
最大扩幅型(4X4)
该工法最早应用于日本地铁千代田线新御茶之水站的出入口(2010年7月~2013年5月)施工中。应用之初,其顶管机顶部出檐为基本型,采用外径为宽4.85m×高3.60m×厚0.20m的钢管片,隧道全长约26.5m、平面线形为直线,纵断线形为水平,最小覆土约4.5m。
2014年,新日比谷通道新建工程开工,采用了扩幅型(3×3)的R-SWING顶管机。其管片尺寸为宽7.25m×高4.275m×厚0.35m,采用的是六面钢壳复合管片。隧道全长约42m、平面线形为直线、纵断坡度3‰,最小覆土约9m。最终,该工程于2017年11月完工。
新晋实力派:可调式刀盘(EX-MAC)工法
EX-MAC工法是通过刀盘辐条内置伸缩刀具,在刀盘回转时进行伸缩切削形成矩形边角,以此实现全断面的掘削。
该工法最早应用于东京地铁副都心线明治神宫前—涩谷区间隧道中。其隧道长738.5m、断面为复合圆形,采用宽度1.6m、厚度0.4m的平板型管片。盾构自2005年11月中旬始发掘进,于2006年4月中旬接收。
上野地下步行者专用道路(2006年7月~2009年3月)是EX-MAC工法的第二次应用,其断面仍为复合圆形,采用管片尺寸为宽7.48m×高6.51m×厚0.3m,采用的是钢筋混凝土管片及填充混凝土管片。隧道全长约158m、平面最小曲线500m、纵断坡度-2.83%,最小覆土约4.5m。
银座六丁目再开发事业地下连接通道建设工程是该工法的第三次应用。矩形盾构机尺寸为宽7.29m×高4.69m×长7.3m,采用了矩形断面外径为宽7.05m×高4.45m×长1.0m×厚0.475m的钢管片。隧道全长109m、覆土厚度2.5~4.7m。工程于2014年10月开工,于2017年11月完工。
低调的中坚派:阿波罗刀盘(Aporo-Cutter)工法
阿波罗刀盘工法是采用特有的掘削机构(由刀盘、摇动构架、公转圆筒三部分组成),将刀头高速旋转(自转),通过摇动构架及公转圆筒的旋转使刀盘在所要求的轨迹上移动(使其公转)进行任意断面的全范围掘削。
该工法最早应用于日本地铁东急东横线涩谷—代官山延长线工程中,采用宽10.64m×高7.44m的双圆盾构机掘削长508m隧道区间,最小覆土厚度4.5m。
2009年9月,采用该工法施工西大阪延伸线的出入口。该矩形隧道长68.4m,采用宽4.42m×高4.76m的矩形盾构机施工。
2017年6月,日本大和川线的常盘工区也采用阿波罗刀头工法完成了矩形隧道出入口的建设。该矩形隧道采用尺寸为8.09m×8.48m的矩形盾构机,施工长度为225m。
稳健派代表:摆动刀盘(Wagging Cutter)盾构工法
摆动刀盘盾构工法最早研发于20世纪末,断面多为双圆形式,随后发展为矩形断面。在城市型的矩形断面隧道工法中被称为最为“稳妥”,应用时间最长最为广泛的工法。
曾先后应用于地下通道、下水管线、地铁隧道等工程中。
其实,除了以上介绍的4种工法,日本还有诸多矩形隧道施工技术,如:MMST工法、密闭式矩形盾构船桨(paddle)工法、偏心多轴顶管机工法、OHM泥水盾构工法、滚筒式掘进机工法等。
就像鹿岛宣称的那样,随着城市环境日渐复杂多变,所有的工程都必须因地制宜、量身定做。不知这些曾经的矩形隧道施工技术是否还会摇身一变,重新踏上历史舞台呢?