日本盾构隧道的技术发展——分岔盾构技术

随着日本地下空间高度化的开发，特殊盾构技术的研究取得长足进展。今天小编带大家看看日本为实现盾构隧道地下分岔/分离或连接应运而生的分岔盾构技术。

     

     

分岔盾构技术分类及特点        

分岔盾构大致可分成盾构本体分离型和既有盾构分合型这2类：盾构本体分离型是采用1套母子盾构机或2台同类型盾构机一体化掘进，中途分岔或分离后施工2条盾构隧道；既有盾构分合型是从已完成施工的一次衬砌内进行盾构始发或接收后形成分岔盾构。        

       

分岔盾构工法分类和各工法的工程数量（截至2020年）        

       

分岔盾构技术的主要特征是在隧道分合流段或具有渐变断面的工程中，利用特殊盾构机免去竖井施工以及减少用于分岔段始发接收的土体加固规模等。此外，盾构本体分离型具有一次集中完成盾构机制造和现场组装作业的优势。        

       

技术发展          

分岔盾构技术起源于 H&V盾构法 。最早的H&V盾构法是1991年动工的东京地下铁12号线六本木站标段，但没有采用分岔形式。          

东京地下铁12号线六本木站标段H&V盾构

         

此后，日本开发了内置子机的分岔盾构机—— 球体盾构法 ，用于1992年动工的川崎市观音川雨水调蓄池工程。该工程中采用横-横形式的球体盾构机完成了直角分岔施工。1993年动工的东京都下水道局足立区花畑支线工程中，采用1台纵-横形式的球体盾构机施工竖井和盾构隧道。          

         

川崎市观音川雨水调蓄池球体盾构机（横-横形式）

继球体盾构法之后，日本陆续开发了直角分岔盾构法（地下茎盾构法）和 母子盾构法 。直角分岔盾构法在1993年的关西电力谷町筋管道新建工程中首次应用，之后还用于排水隧道和输水隧道工程中。          

关西电力谷町筋管道直角分岔（地下茎）盾构

母子盾构法开发于1990年左右，1995年以缩径方式应用于东京电力环七东海松原桥管道工程1标、横滨市下水道局八幡干线下水道工程、东京地下铁7号线南麻布标段土木工程3期中。          

东京地下铁7号线南麻布标段土木工程母子盾构

自2000年起，随着既有盾构分合型的盾构技术普及应用，盾构机可直接切削的管片技术开发也不断推进。          

2000年大阪市万代—阪南干线排水管道工程中首次采用了朝上顶进盾构法施工，并结合使用了盾构机 可直接切削的FFU （纤维增强聚氨酯泡沫复合材料）管片。          

         

大阪市下水道局万代—阪南干线朝上顶进盾构

同年的马込东二号干线工程中首次应用了 T-BOSS工法 ，该工法在此后多个排水设施改建施工中也陆续得到应用。          

T-BOSS工法地下T接示意图

2004年，东京都下水道局杉并区堀内支线工程中，采用了一种在管片预先配置开口补强和可直接切削构件（高韧性砂浆）的JUC（Joints in Udergroud Conveniently）工法，可从隧道洞内完成分岔和连接。近年来的分岔盾构施工中，可切削管片技术的重要性也愈发凸显。          

JUC工法的地下T接和分岔示意图

表1 各类分岔盾构工法的首次应用时间

根据分岔盾构工程数量的历年变化来看，盾构本体分离型的分岔盾构工程数量在2003年达到峰值后开始减少。该现象主要原因在于长距离、快速化的盾构工程逐渐增多，而盾构本体分离型无法满足需求，以及UrbanRing工法等竖井施工技术的成熟发展。而既有盾构分合型的工程数量自2000年起在排水隧道相关工程中保持相对稳定应用。          

分岔盾构的工程数量历年变化

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