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工程名片

日本東京外環(huán)道（關(guān)越—東名區(qū)間）·日本

2014年-至今

建設(shè)單位：東日本高速道路、中日本高速道路

施工單位：鹿島建設(shè)、大林組、清水建設(shè)、大成建設(shè)

掘進(jìn)裝備：Φ16.1m土壓平衡盾構(gòu)*4

關(guān)鍵詞：同步推拼系統(tǒng) 接力式換刀 雙重刀盤 傾斜型刀盤

工程概況

日本東京外環(huán)道為東京三環(huán)之一，是一條距市中心約15km、全長約85km環(huán)形公路。其主線隧道（關(guān)越-東名區(qū)間）是2條全長約16.2km的盾構(gòu)隧道，采用了日本最大級(jí)Φ16.1m盾構(gòu)機(jī)開挖Φ15.8m隧道。

工程線路圖

盾構(gòu)裝備

由于主線隧道掘進(jìn)距離長,又要求在大斷面、長距離、快速施工的嚴(yán)峻條件下施工，因此采用從東名JCT側(cè)以及大泉JCT側(cè)兩頭掘進(jìn)的方式，共計(jì)4臺(tái)Φ16.1m土壓平衡盾構(gòu)機(jī)展開掘進(jìn)。

工程標(biāo)段劃分

■ 東名北（南行）盾構(gòu)機(jī)采用“接力式換刀工法”，能夠多次更換全部242把先行刀；搭載鉸接裝置減輕管片所受荷載；配備“LoseZero”同步推拼系統(tǒng)。

■ 東名北（北行）盾構(gòu)機(jī)采用“ASCOM”同步推拼系統(tǒng)，通過控制合力作用點(diǎn)對(duì)盾構(gòu)千斤頂?shù)膲毫M(jìn)行調(diào)整；應(yīng)用“雙重刀盤工法”，將刀盤分成內(nèi)圈和外圈，以不同速度旋轉(zhuǎn)切削土體實(shí)現(xiàn)高效切削，可減少30%左右的耗電量。

■ 大泉南（南行）盾構(gòu)機(jī)其刀盤可實(shí)現(xiàn)5°傾斜用于切削地下障礙物；搭載鉸接裝置應(yīng)對(duì)復(fù)雜的縱斷曲線和平面曲線；使用長壽刀具達(dá)到一般刀具3倍的耐久性能；采用“F-NAVI同步推拼工法”。

■ 大泉南（北行）盾構(gòu)機(jī)采用傾斜型刀盤和高速回轉(zhuǎn)·低速推進(jìn)機(jī)構(gòu)應(yīng)對(duì)地下障礙物；搭載“LoseZero”同步推拼系統(tǒng)；設(shè)置4道盾尾刷，并全部填充聚氨酯密封。

盾構(gòu)同步推拼系統(tǒng)和鉸接裝置

隧道掘進(jìn)

盾構(gòu)始發(fā)

2017年2月19日，東名工作井內(nèi)盾構(gòu)機(jī)始發(fā)掘進(jìn)。2019年1月26日，大泉工作井內(nèi)盾構(gòu)機(jī)始發(fā)掘進(jìn)。

東名JCT地下70m豎井始發(fā)隧道

洞內(nèi)情形（東名北行）

大泉JCT隧道工地現(xiàn)場(chǎng)

大泉工作井南行盾構(gòu)始發(fā)
 

接力式換刀工法

東名JCT始發(fā)的南行盾構(gòu)機(jī)重約4000t，采用“接力式換刀工法”，可多次更換全部242把先行刀。作業(yè)人員可進(jìn)入刀盤輻條內(nèi)部的構(gòu)造，安全地從刀盤背面進(jìn)行換刀作業(yè)。采用這種方法，依據(jù)檢測(cè)刀具獲得的磨損程度等信息，可在任何時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行任意次數(shù)的換刀。

東名始發(fā)南行盾構(gòu)機(jī)的特征

雙重刀盤工法

東名JCT始發(fā)的北行盾構(gòu)機(jī)重量約3700t，采用了“雙重刀盤工法”。該工法將刀盤分成內(nèi)圈和外圈，內(nèi)圈刀盤能夠以外圈刀盤2倍左右的速度旋轉(zhuǎn)，同時(shí)內(nèi)圈刀盤可沿隧道掘進(jìn)方向滑動(dòng)30cm進(jìn)行先行切削。通過這種方式達(dá)到高效切削，相比單一驅(qū)動(dòng)方式的大斷面盾構(gòu)機(jī)可減少30%左右的耗電量。

東名始發(fā)北行盾構(gòu)機(jī)的特征

F-NAVI同步推拼工法

大泉JCT始發(fā)的南行盾構(gòu)機(jī)重量約4000t，采用了 “F-NAVI同步推拼工法”。該工法主要由利用獨(dú)立液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)中可擺動(dòng)的鉸接裝置以及盾構(gòu)推進(jìn)油缸的自動(dòng)壓力控制裝置組成。

大泉始發(fā)南行盾構(gòu)機(jī)的特征

傾斜型刀盤和特殊強(qiáng)化型先行刀

大泉JCT始發(fā)的北行盾構(gòu)機(jī)重量約4000t，其主要特征是配備了傾斜型刀盤和特殊強(qiáng)化型先行刀，用以應(yīng)對(duì)淺層的地下障礙物。

大泉始發(fā)北行盾構(gòu)機(jī)的特征

傾斜型刀盤能夠上下傾斜5°，可間歇性地切入巖土，減輕切削障礙物時(shí)的負(fù)荷。特殊強(qiáng)化型先行刀是布置了具有高耐磨性、高耐沖擊性的扇形刀具，可直接切削障礙物，并且無需換刀即可完成之后6.5km以上的長距離掘進(jìn)。

地下對(duì)接設(shè)計(jì)

4臺(tái)盾構(gòu)機(jī)分別從東名側(cè)和大泉側(cè)始發(fā)，采用地下對(duì)接技術(shù)完成隧道掘進(jìn)。

盾構(gòu)機(jī)將于井之頭大道附近實(shí)現(xiàn)地下對(duì)接，對(duì)接時(shí)采用凍結(jié)工法加固周邊土體，實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)對(duì)接及解體工作。

盾構(gòu)隧道對(duì)接凍結(jié)法示意圖

新型地下擴(kuò)挖技術(shù)助力區(qū)間隧道建設(shè)

主線隧道內(nèi)共設(shè)置東名JCT、中央JCT、青梅IC、大泉JCT4處出入口，并在這些出入口采用新型施工工藝實(shí)現(xiàn)非開挖擴(kuò)挖接合。

      CS-SC工法                                     大泉JCT擴(kuò)挖示意圖

在東名JCT和大泉JCT出入口將采用直線管幕+曲線管幕，配合TUF管片、NATM工藝實(shí)現(xiàn)非開挖擴(kuò)挖施工。

“圓周盾構(gòu)工法”驗(yàn)證試驗(yàn)

目前，中央JCT出入口采用2種正在驗(yàn)證試驗(yàn)階段的創(chuàng)新工藝實(shí)現(xiàn)擴(kuò)挖。其中，CS-SC工法是采用圓周盾構(gòu)在既有隧道外圈構(gòu)筑始發(fā)基地，然后連接縱斷方向的盾構(gòu)隧道（外殼盾構(gòu)）形成外殼部位；而左輪手槍工法采用小斷面圓形盾構(gòu)機(jī)，將多個(gè)小斷面組合成圓形念珠狀的管幕結(jié)構(gòu)，待完成所有管幕施工后，在內(nèi)部進(jìn)行土砂挖掘，從而構(gòu)筑大型地下空間。