超急曲线、极浅覆土的高难度盾构施工——日本大阪府丰中市新免干线1期工程

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提高盾构机性能              

             

                         

盾构机配备了可应对最小转弯半径 R=10.5m 的X型铰接装置，其旋转中心位于盾构机中心，可实现水平方向上较大的转弯角度。

X铰接机构（最大铰接角度10.5°）

为了保证急曲线施工的必要超挖量（R=11m施工的超挖量：94mm），盾构机上布置了2把行程长度200mm的仿形刀，其中1把作为备用。由于急曲线施工时盾尾间隙容易产生偏移，因此设置了多道盾尾密封，最后1道采用具有高适从性的聚氨酯密封，起到纠正盾尾间隙偏移、防止渗漏水的作用。

     

仿形刀配置

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超挖辅助工法          

         

         

ClayShock-MiniPacker工法示意图

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曲线脱出时的推力降低措施          

         

急曲线施工时可能产生管片与盾尾摩擦碰撞的问题，因此急曲线段的管片采用了相比直线段管片外径2750mm缩小50mm的缩径管片。而在急曲线施工完成后，需要扩径恢复至管片外径2750mm。为了防止该过程中注浆液等异物进入盾尾密封内导致推进阻力增大，分为2个阶段每次增加25mm完成管片扩径，并在扩径之前预先清洁盾尾密封内部、再次填充盾尾密封油脂。

     

扩径管片

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急曲线区间管片防张开          

         

急曲线区间的曲线内侧管片受到拉伸力作用，容易产生接缝张开。本工程中对于急曲线内侧管片增加了1倍环间接头螺栓数量。

     

螺栓紧固情形

增加螺栓接头的范围（左转曲线）

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轴线精度控制          

         

         

盾构机内部安装了一套使用高性能光纤陀螺仪以及高精度差压式液位计的测量系统，用于管理盾构机掘进时的偏移量（位置、高度、方向）。在急曲线区间内，将人工测量盾构机位置的频率增加至1次/2环（1次/0.6m），实现精细化的轴线控制管理。整个掘进过程中，使用陀螺全站仪确认隧道洞内测量基准点共计实施4次，保证了测量精度。