在盾构法隧道发展的历史长河中,超大直径盾构隧道可以说是最耀眼的明珠,在人类一次次征服崇山峻岭、大江大河的同时,他也在长度、深度、直径方面一直完成自我挑战与突破。
1997年全球第1条超大直径盾构隧道——日本东京湾海底隧道(盾构直径14.14m)建成通车,经过20多年的发展,超大直径盾构隧道项目数量达到约60个,中国占比超过三分之二。
国外超大直径盾构隧道
国内和港澳台地区超大直径盾构隧道
从本期开始,小编将每周为大家推送工程案例信息,和大家一起回顾超大直径盾构隧道发展史。首先为大家介绍的,就是世界上首条超大直径盾构隧道。
东京湾海底隧道
该隧道长9.4km,衬砌外径13.9m,且位于海平面下60m处的东京湾海底地层中,采用8台直径14.14m泥水盾构掘进施工。
东京湾隧道工程在长距离、高水压的软弱黏土层中施工,条件之苛刻也是世界隧道掘进史上少有的,令同行刮目相看。
工程概况
东京湾公路隧道全长15.1km,把位于首都圈内的干线公路——东京湾海岸公路、东京外围环形公路、首郡中央联络汽车道路和东关东汽车道路联成一体。
其海上部分由三大段组成:船舶航行较多的川崎侧海底盾构隧道、水深较浅的木更津侧海上桥梁,以及川崎侧岸边浮岛的引道部分。
东京湾隧道位置图
盾构选型
海底隧道建造长度为9.1km,由8台IHI公司直径14.14m超大直径泥水加压式平衡盾构在海底对接贯通,是当时世界上直径最大的盾构机。
超大直径泥水式盾构
掘进施工
为了缩短盾构的掘进距离,于9.9km隧道段的海上部分的中间处筑造了川崎人工岛。此人工岛的筑造,可向东、西两个方向推出4台盾构。在隧道的东端、联接桥梁的西端处,也筑造了木更津人工岛。从木更津人工岛竖井中向西推出2台盾构,和由川崎人工岛竖井中向东推出的2台盾构在东侧的海底对接接合;而从川崎人工岛竖井中向西推出的2台盾构,和从浮岛部分竖井中向东推出的2台盾构,在西侧海底对接接合。
隧道掘进施工
01掘进管理系统
为维持大断面开挖面稳定,设置了连续测量盾构机械位置和方位以及控制方向的设备,同时,为掌握和控制掘进中工作面稳定状况、盾构机械的推进、弃土的运出和处理以及背后注浆等工序,配置了可联合使用的设备,进行有效而系统性的掘进管理。
东京湾隧道行一体化管理内景
02管片拼装
采用自动化拼装的管片是钢筋混凝土管片,统一了管片制作精度、螺栓手孔形状与尺寸等。
管片构造图
为了缩短工期,尽可能缩短管片拼装作业时间,安装了可高速运转设备,将一环管片的拼装时间定为110分钟。
管片自动化拼装系统
03海底对接施工
以川崎人工岛为中心,8台盾构在海底地层中推进、接合。
盾构海底对接示意
盾构到达对接位置时,切削圆盘中央部分向后滑动,两台盾构尽量靠拢。为了量测盾构实际位置,采用设置在盾构主体隔板上的钻孔装备进行钻探。
后到达的盾构机在距先到达盾构机面前50cm或30cm附近时,从先到达的盾构机中打出水平向钻孔,进行相互之间位置确认,后到达的盾构机边掘进,边作位置的修正,两台盾构机位置偏离可控制在数毫米以内。
1996年8月,8台盾构机在2年时间内掘进了全长18252m的隧道。
结语
东京湾海底隧道不仅是世界上首座超大直径盾构隧道,在世界范围内,将隧道的一部分是建造于人工岛上也是罕见的,它的隧道入口就建造于一个人工岛上,取名为“Umi-Hotaru”,翻译过来意思是“海上荧火虫”,而这也成为日本一个标志性建筑。
隧道网编辑:阿楼、张红