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行业视点 | 日本盾构应用现状及近期发展趋势

     发布:2021/8/31   浏览:+ 放大字体 | - 减小字体

摘 要:编者按:日本采用盾构法修建隧道已有100年的历史。最早使用的是手掘式敞开式盾构机,但无法满足城市软土地层的稳定性要求。此后,针对常压下的土压力和涌水,开发了气压式盾构机。1970年左右开发了以泥水式和土压式为基本工法的密闭式盾构机,成为了建设城市隧道的主要方式。自1992年当时世界最大直径盾构——东京湾海底隧道盾构(直径14.14m)诞生以来,密闭式盾构技术不断突破,日本还开发了矩形、双圆形等特殊断面盾构工法、地下扩挖工法、机械式地下对接工法等多种技术。

日本盾构施工的发展趋势

01年度盾构工程订单数量

2009~2018年度与1999~2008年度相比,累计工程订单数量从1092项降到528项,近几年来每年约50项。

02按用途分类的盾构工程

排水管道盾构工程一直占最大比例,但占比有所下降。而供水管道则从8%上升至15%,针对震灾和干旱等情况,连接净水厂和供水站之间的给水管网等工程将会持续增加。道路工程数量虽然较少,但从3%增至6%,特别是在大城市快速路中以地下形式建造的项目增多。

03按盾构类型分类的盾构工程

泥水式盾构都为土压式盾构的1/3左右,没有较大变化。

04按外径大小分类的盾构工程

1999~2008年度,直径3m以下的小断面盾构占比为50%,2009~2018年度则降至42%。而直径9m以上的大断面盾构占比则从3%升至7%。可以看出,盾构施工总体而言趋向于大型工程发展。

05按管片类型分类的盾构工程

钢筋混凝土管片占比从39%增至50%,而钢管片占比从57%降至44%。这是由于钢管片采用比例较多的小断面盾构施工减少,同时排水管道施工中采用单层衬砌或二次衬砌一体型管片,因此钢筋混凝土管片的采用比例增加。

多样化的盾构设备及相关施工技术

日本盾构工法技术协会持有14项盾构技术,大致分为基本盾构法、特殊盾构法、衬砌和基坑施工几种类型。

01非圆形断面盾构

偏心多轴盾构工法和摆动刀盘盾构工法是能够根据需求挖掘矩形、椭圆形、马蹄形等多种断面形状的工法,适用于施工用地紧张或存在地下结构物,采用圆形无法确保必要线形的情况。

02多圆断面盾构

MF盾构工法、DOT盾构工法、H&V盾构工法是2个或以上的圆形刀盘叠合或并排配置,从而利用1台盾构机掘进多条隧道的工法。目前在铁路隧道施工中应用较多,也适用于其他用途的隧道。

03特殊位置施工盾构

扩大盾构工法是一种对既有盾构隧道部分区间进行扩挖的工法,经常用于排水管道合流段、电力隧道分岔段等位置。球体盾构工法的盾构机内具有一个大型旋转球体,能够使刀盘超过90°旋转,可使用1台盾构机连续掘进竖井和隧道,并且便于在地下完成换刀。MSD工法适用于2台盾构机在地下对接的情况,无需通常的土体加固等辅助施工措施实现机械式对接。

日本自建设首条盾构法隧道——关门隧道已有约百年历史,作为建设城市隧道主流工法的密闭式盾构不断得到发展,使日本的盾构技术跻身世界一流行列,特别是在严峻施工条件下高难度的复杂施工技术以及精细的施工管理受到全球瞩目。点击原文链接,进入《盾构隧道科技》了解更多详细内容。

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