盾构隧道新技术

1、日本盾构隧道新技术概况、日本盾构隧道新技术概况1.1 超大直径盾构技术超大直径盾构技术1.2 DOT盾构工法盾构工法1.3 MF盾构工法盾构工法1.4 H&V盾构工法盾构工法1.5 偏心多轴偏心多轴(DPLEX)盾构工法盾构工法1.6 摆动型盾构工法摆动型盾构工法1.7 茎盾构工法茎盾构工法1.8 球形盾构工法球形盾构工法1.9 盾构隧道预应力管片工法盾构隧道预应力管片工法1.10 PSS-Arch工法工法(弯曲顶管）弯曲顶管）用于东京湾海底隧道的用于东京湾海底隧道的14.14m泥水加压盾构泥水加压盾构 1.1 超大直径盾构技术超大直径盾构技术 母子型母子型14.16m泥水加压盾构泥水加压盾构 1.2 DOT盾构工法（土压型双圆盾构）盾构工法（土压型双圆盾构）DOT工法双圆盾构掘进机工法双圆盾构掘进机nMF（Multi Face）盾构由多个圆形断面的一部分错）盾构由多个圆形断面的一部分错位重合而成，可同时开挖多个圆形断面的盾构法。位重合而成，可同时开挖多个圆形断面的盾构法。n2个或多个大小不同的圆形断面通过一定规则的叠合个或多个大小不同的圆形断面通过一定规则的叠合可提供任意断面形式的隧道。可提供任意断面形式的隧道。nMF盾构法更适用于地铁车站，共同沟和地下停车场盾构法更适用于地铁车站，共同沟和地下停车场等大断面隧道的开挖。等大断面隧道的开挖。1.3 MF盾构工法（泥水加压型多圆盾构）盾构工法（泥水加压型多圆盾构）MF工法多圆盾构掘进机工法多圆盾构掘进机 1.4 H&V盾构工法盾构工法 H&V（Horizontal variation&Vertical variation）盾构法是）盾构法是将几个圆形断面根据需要进行组合，以开挖多种隧道断面形式将几个圆形断面根据需要进行组合，以开挖多种隧道断面形式的特殊施工方法。的特殊施工方法。H&V施工法可同时开挖多条隧道，推进方式施工法可同时开挖多条隧道，推进方式有像绳子一样互相纠缠在一起的螺旋式推进和让其中的某一个有像绳子一样互相纠缠在一起的螺旋式推进和让其中的某一个断面从中独立出去的分叉式推进两种方式。可根据隧道的施工断面从中独立出去的分叉式推进两种方式。可根据隧道的施工条件和用途在地下自由的掘进和改变隧道断面形式和走向。条件和用途在地下自由的掘进和改变隧道断面形式和走向。H&V盾构工法盾构工法 1.5 偏心多轴偏心多轴(DPLEX)盾构工法盾构工法偏心多轴盾构采用多根主轴，垂直于主轴方向固定一组曲偏心多轴盾构采用多根主轴，垂直于主轴方向固定一组曲柄轴，在曲柄轴上再安装刀架。运转主轴刀架将在同一平柄轴，在曲柄轴上再安装刀架。运转主轴刀架将在同一平面内作圆弧运动，被开挖的断面接近于刀架的形状。因此，面内作圆弧运动，被开挖的断面接近于刀架的形状。因此，可根据隧道断面形状要求设计刀架是矩形，圆形，圆环形，可根据隧道断面形状要求设计刀架是矩形，圆形，圆环形，椭圆形或马蹄形。椭圆形或马蹄形。偏心多轴盾构掘进机偏心多轴盾构掘进机 1.6 摆动型盾构工法摆动型盾构工法（Wagging Cutter Shield)通过油压千斤顶切削器摆动通过油压千斤顶切削器摆动动机构，兼用切削器辐条伸动机构，兼用切削器辐条伸缩机构，用以掘削非圆形断缩机构，用以掘削非圆形断面的盾构新机种。面的盾构新机种。摆动型盾构掘进机摆动型盾构掘进机 1.7 茎盾构工法茎盾构工法 1.8 球形盾构工法球形盾构工法 3.94m3.94m2.68m2.68m球形盾构掘进机球形盾构掘进机 1.9 盾构隧道预应力管片工法盾构隧道预应力管片工法大口径预应力混凝土管片结构试验大口径预应力混凝土管片结构试验Frozen rangeFreezing pipeR=4.0mSoil improvement by GroutingSoil improvement by GroutingExisting structureExisting structureNew structureSubway shield tunnel 1.10 1.10 PSS-ArchPSS-Arch工法工法(弯曲顶管弯曲顶管）2.日本盾构隧道新技术工程实例日本盾构隧道新技术工程实例2.1 MF双园盾构工程实例双园盾构工程实例2.2 DOT双圆土压盾构工程实例双圆土压盾构工程实例2.3 MF 4圆盾构掘进地铁车站工程圆盾构掘进地铁车站工程2.4 MF3圆盾构掘进地铁车站工程实例圆盾构掘进地铁车站工程实例2.5 装卸装卸式式圆圆MF盾构施工地铁车站实例盾构施工地铁车站实例2.6 母子盾构工法工程实例母子盾构工法工程实例2.7 茎盾构工法施工实例茎盾构工法施工实例2.8 东京湾海底隧道工程东京湾海底隧道工程2.9 东京地铁东京地铁13号线工程新技术号线工程新技术2.10 东京高速中央环线新宿线工程东京高速中央环线新宿线工程2.1 MF双园盾构工程实例：双园盾构工程实例：京叶线京桥隧道新设工程京叶线京桥隧道新设工程n工工 期期1986年年4月月1989年年4月月n隧道长度隧道长度619mn隧道断面隧道断面外径：高度外径：高度7,420mm，宽，宽12,190mmn地地 质质洪积砂，粉砂层和砂砾层洪积砂，粉砂层和砂砾层n覆土厚度覆土厚度2326.5m最小曲线半径最小曲线半径R=400m双圆泥水型双圆泥水型MF盾构机及盾构机及隧道工程隧道工程 2.2 DOT双圆土压盾构工程实例：双圆土压盾构工程实例：高速铁道高速铁道4号线茶屋坂公园工程号线茶屋坂公园工程 n发包单位：名古屋市交通局发包单位：名古屋市交通局n施工长度：施工长度：L=1007.3mn工工 法：法：土压式双心圆盾构工法土压式双心圆盾构工法n盾构外径：盾构外径：6.52m11.12mn衬砌外径：衬砌外径：6.30m10.90mn衬砌宽衬砌宽厚度：厚度：1.20m/0.30mn最小曲线半径：最小曲线半径：R=500mn覆土厚度：覆土厚度：11.5032.10mn地地 质：质：洪积砂质土洪积砂质土(N=3050)，粘性土粘性土(N=1030)双圆土压型双圆土压型DOT盾构机盾构机及隧道工程及隧道工程 駅部大断面NATM標準断面図大断面大断面双圆隧道车站双圆隧道车站断面断面图（岛式站台）图（岛式站台）大断面大断面双圆隧道车站双圆隧道车站断面断面图（侧式站台）图（侧式站台）2.3 MF2.3 MF 4 4圆盾构掘进地铁车站工程圆盾构掘进地铁车站工程 4 4圆盾构掘进地铁车站圆盾构掘进地铁车站圆圆MFMF盾构盾构工法工法施工地铁站施工地铁站（纵剖图纵剖图）2.4 MF3圆盾构掘进地铁车站工程实例：圆盾构掘进地铁车站工程实例：东京地铁东京地铁12号线饭田桥工区建设工程号线饭田桥工区建设工程 n工工 期期 1992年年4月月2000年年12月月 n隧道长度隧道长度 275m n隧道断面隧道断面 高度高度8,846mm，宽，宽17,440mm n地地 质质 江户川砂层江户川砂层 n覆土厚度覆土厚度 2628m 最小曲线半径最小曲线半径 R=125m 世界世界首座首座3 3圆圆MFMF盾构盾构工法工法车站车站（纵剖图纵剖图）地铁车站位于东京饭田桥大久保大街、护城大街和目白大街交地铁车站位于东京饭田桥大久保大街、护城大街和目白大街交叉处，交通十分繁忙，地面是高速道路、神田川分水渠道；地叉处，交通十分繁忙，地面是高速道路、神田川分水渠道；地下有地铁东西线、有乐町线、南北线、东电隧洞等重要构筑物下有地铁东西线、有乐町线、南北线、东电隧洞等重要构筑物交织在一起；车站埋深交织在一起；车站埋深30mm，若采用明挖工法来筑造十分困难。若采用明挖工法来筑造十分困难。世界世界首座首座3 3原型原型MFMF盾构盾构工法工法车站车站（横剖横剖面面图图）c.tc.4m世界世界首台首台3 3圆形圆形MFMF盾构掘进机盾构掘进机 3 3圆形圆形MFMF盾构盾构工法工法车站车站 3 3圆形圆形MFMF盾构盾构工法工法车站车站 3 3圆形圆形MFMF盾构盾构工法工法车站车站4.4.MFMF工法駅工法駅n用单圆盾构机掘进区间隧道到达车站端头井中；用单圆盾构机掘进区间隧道到达车站端头井中；n在端头井内，将单圆盾构的两侧装配上小型盾构、改造成三在端头井内，将单圆盾构的两侧装配上小型盾构、改造成三连型盾构连型盾构n三连型盾构掘进车站部分的整个断面后到达接收井中；三连型盾构掘进车站部分的整个断面后到达接收井中；n在接收井中，脱卸掉两侧在接收井中，脱卸掉两侧 2台小盾构，恢复成单圆盾构；台小盾构，恢复成单圆盾构；n用此单圆盾构继续掘进另一段区间隧道。用此单圆盾构继续掘进另一段区间隧道。2.5 装卸装卸式心式心圆圆MF盾构施工地铁车站实例盾构施工地铁车站实例 东京帝都高速交通东京帝都高速交通7号线白金台二工区号线白金台二工区n工程长度：双线盾构隧道工程长度：双线盾构隧道418m三连型车站三连型车站盾构隧道盾构隧道120m n施工单位：熊谷施工单位：熊谷青木建设工程共同企业体青木建设工程共同企业体n工期：工期：1994年年3月月11日日1998年年6月月10日日n盾构外径：盾构外径：15,840mm10,040mmn地质：东京砾石层，东京层粘性土地质：东京砾石层，东京层粘性土n覆土厚度：覆土厚度：1522m装卸装卸式心式心圆圆MF盾构盾构 在工作井中将单元盾构改装成在工作井中将单元盾构改装成3 3圆盾构圆盾构心心圆MF盾构盾构掘进和拼装地铁车站掘进和拼装地铁车站 心心圆地铁车站结构地铁车站结构 大深度地大深度地铁车站构铁车站构想想 大深度地大深度地铁车站站效果图效果图大深度地大深度地铁车站站横剖面图（岛式车站）横剖面图（岛式车站）大深度地大深度地铁车站横剖面站横剖面图（侧侧式式车站）站）2.6 摆动型盾构隧道工程实例：摆动型盾构隧道工程实例：京都市高速铁道东西线建设工程京都市高速铁道东西线建设工程n泥土加压矩形泥土加压矩形(二轴二轴)盾构：盾构：H6,870W10,240L9,330n隧道长度：隧道长度：753m 覆土：覆土：8.2m14.4m n地质：地质：洪积砂砾洪积砂砾 N=2050以上以上 n工期：工期：1999.102003.10 2.6 母子盾构工法工程实例：母子盾构工法工程实例：多摩川河上游雨水干线分项工程多摩川河上游雨水干线分项工程n工工 法：法：泥土加压盾构泥土加压盾构(地层中分离式母子盾构机地层中分离式母子盾构机)n工程场所：羽村市绿丘工程场所：羽村市绿丘3段段青梅市末广町青梅市末广町1段段n发包单位：东京都下水道局发包单位：东京都下水道局n施工单位：五洋施工单位：五洋西松西松竹中土木建设共同企业体竹中土木建设共同企业体n工工 期：期：2001年年7月月2004年年1月月n掘削外径：掘削外径：5,890mm/4,390mmn隧道长度：隧道长度：L=1,745m 母机部分母机部分 988m 子机部分子机部分 757m n管片种类：管片种类：RC带榫槽管片带榫槽管片(母子分离部分为钢管片母子分离部分为钢管片)母机部分母机部分(5,750，厚度，厚度250mm，宽度，宽度1,200mm)子机部分子机部分(4,250，厚度，厚度250mm，宽度，宽度1,200mm)n覆土：覆土：9.8m17.8mn地地 质：质：砂砾层和洪积粘土层砂砾层和洪积粘土层 母子盾构工法示意图母子盾构工法示意图 母子盾构机施工实绩表母子盾构机施工实绩表 2.7 茎盾构工法施工实例：茎盾构工法施工实例：大阪谷町筋新设管道工程大阪谷町筋新设管道工程 n施工场所：大阪市上本町西一施工场所：大阪市上本町西一 段段天满桥二段天满桥二段n发包单位：西松发包单位：西松大林大林前田前田奥村共同企业体奥村共同企业体n工工 期：期：1993年年12月月2000年年9月月n工工 法：法：泥水盾构工法泥水盾构工法n地地 质：质：洪积层砂质土洪积层砂质土(N值在值在50以上以上)和粘性土和粘性土(N值在值在 1020左右左右)的相互交迭层的相互交迭层n 谷町筋管道谷町筋管道(干线盾构机干线盾构机)n盾构机外径：盾构机