东京下水道千代田干线是城市老旧下水管道改造项目中的一条新建干线,采用盾构法施工。该工程具有长距离、大深度、高水压、短工期、始发井狭小等施工难点,因此运用了不少针对性施工技术。今天,小编带大家重点介绍一下其中的“六边形管片”(又称:蜂窝管片)技术,让我们一起去看看吧!
工程概况
千代田干线隧道内径4.9m、全长8.7km,工程采用了泥水式盾构进行一次性长距离掘进,盾构隧道平均覆土厚度50m、最大覆土厚度58.6m,处于高水压条件下施工。
管片情况介绍
该工程在盾构初期掘进阶段采用了一般的钢管片,随后进入正常段后采用了六边形管片。所有六边形管片均为同一形状,采用楔形连接构造的接头,具有较高的接头强度和管环刚度。管片内径4900mm,宽度1500mm,一环管片分成6块六边形管片,拼装时,接缝面设有凹凸定位孔,且全部分块都为轴向插入型,由此达到更高的拼装精度与更好的止水性能。
多项举措确保管片施工
措施1:采用双道止水密封条
六边形管片使用了一种无缝密封条,并且在内侧和外侧分别布置2道止水密封条,在1道密封条失效时依然能提供一定的防水能力。
措施2:使用导轨式管片垂直运输设备
采用无需供电的机械式抓取装置抓取管片,随后配备导轨防止管片垂直运输至基坑底部过程中发生摆动,并采用起吊安全警告系统确保物料吊放至竖井时的安全问题。
措施3:运用同步推拼技术
六边形管片所有分块形状统一,拼装位置保持在同一位置。接头螺栓是预置在管片内的贯通螺栓,采用螺栓自动拧紧机紧固,缩短了管片拼装时间。由于六边形管片在拼装过程中会具有凹凸面,凸面可用于油缸顶推掘进,凹面可用于拼装,从而实现同步推拼。
措施4:增加管片宽度
将本工程采用的六边形管片宽度从原设计的1200mm增至1500mm,减少拼装次数,有效提高掘进效率。同时,管片宽度增加需要相应地加长盾构机,因此盾构机也相应加长了2.0m,为了不影响曲线施工而加大了盾尾间隙(单侧45mm)。
基于缩短管片拼装时间的考量,采取了如下措施:①使用大型液压泵,盾构油缸伸出速度从标准的1.0m/min提升至1.3m/min;②采用半自动化管片拼装机,可自动完成旋转至初定位的工序。
措施5:真圆度成型控制
使用六边形管片确保了良好的拼装精度和真圆度以及密封条止水效果。其中真圆度相对管片内径4900mm都收敛于±10mm以内,确认了六边形管片的整环刚度。
总结六边形管片(又名蜂窝管片)因具有拼装方便,作业时间短等特点,曾在欧洲进行过应用,但因拼装接缝较多存在漏水问题,并没有获得推广。而后,日本对六边形管片进行了优化改进,大多应用于高水压隧道。日本千代田干线中的六边形管片为了应对高水压、短工期等难点,采用了不少措施实现快速施工,并确保隧道成型质量。目前,该工程盾构还在推进过程中,在该工程中还有不少针对物料运输、盾构刀具更换等施工技术,我们将在下一期持续为您报道。