聚焦日本 | 10m级盾构如何实现R30m急曲线转弯？

在日本下水道施工中，常常会采取急曲线施工来克服周边环境影响制约。为了实现急曲线，进行了盾构铰接装置、管片附带工法等各类研究。随之，急曲线半径越来越小，盾构半径则日益增大。今天，小编为大家介绍东京都下水道胜岛泵站进水管渠工程，看直径10.3m的盾构如何实现R30m的急曲线施工。

工程概况

东京都胜岛泵站进水管渠工程全长980m，采用外径φ10.3m的大断面泥水平衡盾构施工。该工程平面线形具有4处R30m和1处R80m的急曲线段。在盾构到达段为避开首都高速1号线的桥墩而形成S形弯，且最小间距仅2.2m左右。

该隧道分成上下两部分，上部为滨川干线、下部为第二立会川干线，为复合断面结构。

隧道覆土厚度约20m，地下水位平均GL-2.0m左右。掘进地质的上半部分是以粉土和粘土为主的地层，而下半部分是以砂砾（最大粒径300mm）为主的地层，为N值超过50的硬质地层。

急曲线应对措施

1、盾构机改制

该工程采用了曾经应用于东京都胜岛泵站联络管渠工程的盾构机，为了应对R30急曲线施工，进行了盾构机改制。

盾构机配备了最大行程250mm的仿形刀以及最大弯曲角度11.0°的球面型铰接装置。此外，尽量缩短了主机长度，外径与主机长度之比约为1:1。考虑到与管片的接触碰撞问题，盾尾密封采用了具有良好耐久性和追从性的硅胶密封。

盾构机的基本参数

2、管片附袋

该工程盾构管片分为直线段和曲线段。直线段使用宽1.0m的RC管片（滑动插销式接头），管片混入重量比10%的下水道污泥制成的粒径调整灰，实现绿色施工。曲线段和进水管道连接段使用了宽0.4m、0.6m、1.0m的钢管片。所有管片都采用了8块等分的模式。

为了控制急曲线段因油缸推力引起的管片位移以及对周边地层的影响，需要在前期对盾尾间隙进行回填注浆。考虑到浆液可能会渗透到开挖面和超挖部位，因此采用了一种附囊袋管片。此次施工使用的附囊袋管片在制造过程中无需特殊加工，仅需利用一般的注浆孔在后续完成安装。因此不仅适用于标准管片，也能用于异形管片，确保所有管环可连续使用，与周围土体充分形成一体化。

3、超挖填充

由于急曲线段的空隙量相当大，需要采取对策减少应力释放率。因此使用了一种双液混合型的塑流性凝胶化材料作为超挖填充材料，进行临时注入维持土体稳定。

二次衬砌施工

为了应对通水时的内水压力，该隧道需进行二次衬砌施工。该隧道断面分上下两部分，因此混凝土浇筑也分为至隔板的下半部混凝土和余下的上半部混凝土进行2次浇筑。此外，浇筑跨度以9.0m为主，施工步骤如下。

上半拱架和下半拱架都计划使用6个1.5m模板相连形成9.0m的基本拱架长度。在急曲线段内，分开的模板间插入了曲线衬砌，以达到设计曲率。下半拱架的特征是各模板伸缩式移动的结构，能够使1.5m长的模板依次移动至浇筑位置。

该工程的二次衬砌钢筋用量约300kg/m³，针对高密度配筋的混凝土施工进行了研究，考虑到以下3种情况：①上下两条管道都满管时；②上方管道满管、下方管道空管时；③上方管道空管、下方管道满管时。

施工情况

该工程盾构施工历时1年，掘进过程中没有对邻近构筑物产生影响，首都高速的桥墩竖向位移为-2.1mm、倾斜度为1.1’，都在允许范围内。二次衬砌则在盾构完工后2年内施工完成。