日本盾构隧道的技术发展——长距离施工之缩短工期与设备风险

长距离盾构在设计和施工方面的关键技术包括盾构机的耐久性、复合地层的应对措施、快速施工、施工安全以及轴线精度等，在了解了 设备耐久性和成型精度 的相关情况后，本次小编将为大家介绍关于 缩短工期和设备风险 的内容。

盾构工程的施工设备包括直接用于施工的必要设备以及用于环境保护的配套设备。长距离施工中，各项设备的使用时间增多，因此施工设备的负载增大。

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泥水输送设备 （泥水平衡盾构）                            

           

泥水平衡盾构中，开挖面至隧道洞外之间的泥水输送是通过钢管输送，该方法的磨损影响较大，特别是长期使用时排泥管磨损严重可能出现破口，需要事先根据土质情况增加管道壁厚、制定排泥管更换计划。另外，设置在调整槽的搅拌装置、管路密度计、流量计等也会发生磨损，视情况需要预备更换用零部件。

泥水平衡盾构的洞内管线

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渣土输送设备 （土压平衡盾构）                                          

           

土压平衡盾构中，渣土运输会影响到盾构掘进和管片拼装作业，特别是在长距离施工中，渣土运输车等有轨方式会对掘进和拼装时间产生限制，因此根据土质和净空断面等条件选择泵送或连续皮带输送机等方式。这类方式和泥水平衡盾构的管路同样会有磨损问题，必须留意泵和电机的磨损情况。

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洞内水平运输设备              

           

长距离施工的洞内物料运输往返运行时间较长，需要根据隧道总长度和工序时间制定施工计划，包括运输方法和运输速度。其中，有轨运输方式还需要根据需求设置错车点或采用复线轨道。另外，大直径隧道能够确保充分的洞内运输空间，因此也有采用运行速度更快的胶轮车运输物料。

         

胶轮车洞内水平运输          

长距离盾构中，管片和渣土的运输对于施工时间有很大影响，因此与洞内运输相关的设备计划是一项重点。对此，不仅要求提高掘进速度和拼装速度，同时也要针对整体施工时间进行研究。

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开挖面作业              

             

           

开挖面作业中，为了提高施工效率，应当合理缩短盾构掘进时间和管片拼装时间。由于掘进速度容易受掘进土质性状、覆土厚度等因素影响，不能单纯依靠提升油缸能力或切削能力。因此开挖面作业快速化的主要实现路线包括：①配合掘进速度的提升，缩短管片拼装时间；②掘进和拼装同步施工。

部分推拼同步施工示意图（LoseZero工法）

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洞内水平运输                            

             

           

即使开挖面作业效率得到提升，若物料运输未能及时跟进匹配，依然不能缩短盾构施工的整体工期，因此还需要针对洞内物料水平运输以及渣土运输设备进行重点研究。特别是采用土压平衡盾构法的情况下，随着施工距离增加，标准的有轨运输出渣方式无法匹配掘进和拼装速度，对此可采用泵送渣土方式或连续皮带输送机方式。

东京下水道千代田干线工程是采用泥水平衡盾构法施工1条长约 8.7km 、 内径4900mm 的长距离隧道，平均覆土厚度达到 50m 。盾构机需穿越铁路隧道、地铁车站、综合管廊等多个风险点。作为大深度盾构隧道，包括始发和接收在内整体施工都处于高水压条件下。

工程路线图

盾构施工采用泥水平衡盾构法，管片为单层衬砌，外径5500mm，成型内径4900mm，覆土厚度48.0～59.0m，隧道总长度8.7km，坡度为0.5‰下坡，最小转弯半径为R50m，曲线区间为R50～1000m（R250m以内的曲线区间共23处）。

该排水隧道一次掘进长度8.7km，达到日本最长的单次掘进长度。沿线设置的6个中间井都是在一次衬砌完工后施工，因此无法通过中间井进行盾构机检修或移动地面设备。针对长距离施工采取洞内物料运输的高效化、有计划地实施部件和配管更换等措施确保施工进度。

自动驾驶管理系统示意图

除此之外，盾构掘进和管片拼装占工期较大比例，通过提高管片供应和拼装的效率，并基于安全因素实现了自动化和省力化，也达到了缩短工期的目的。

采用六角形管片（蜂窝管片）实现推拼同步