当雨水管道建设遭遇“用地紧张”——日本小原田储存管建造工程介绍

     

     

     

     

     

     

     

近几年，世界各国都受到各种程度的暴雨洪涝灾害，不少城市提出了深隧建设、雨水管道建设等相关策略来缓解这些情况。日本也一直致力于建造完善地下储存管道和调蓄池等设施。福岛郡山市计划使用土压盾构法新建1条1.4km的雨水储存管道，施工中针对刀具易磨损、施工用地受限、需采用一次性衬砌实现隧道内弧面光滑、始发段情况复杂等难点采取了不少针对性措施。让我们一起去看看吧~~      

     

     

     

     

     

     

工程概况        

日本郡山市小原田储存管建造工程全程1398m，采用1台直径4530mm土压盾构施工。        

       

施工场地低质主要分布的是以砾、砂、黏性土等为主体的未固结的沉积物。盾构挖掘的对象土层，在始发段为黏性土、砂的互层，从中间到到达井处为以砂砾层为主体的地层。        

       

工程概要表

施工位置图

         

工程难点及措施          

1）             地质中石英含量高，容易磨损刀具          

本工程的挖掘对象地层石英含量高，预计在掘进至569m后，刀盘最外周的刀具会超出容许磨损量。为了在掘进途中不进行刀具更换，采取如下措施。          

①对盾构刀具布置进行了调整

将刀布局盘从原来的4根辐条调整为8根。在先行刀具中，设置了2个多段导线式磨损检测刀具；在切削刀具中，设置了2个油压式磨损检测刀具。          

刀具规格变更前

刀具规格变更后

②优化螺旋输送机配置

在螺旋输送机的前端，对外壳的内侧进行了堆焊以增加强度。同时为了防备渣土喷发，采用了2道螺旋输送机闸门。          

         

2）城市中心区域施工，用地受到限制          

将始发作业用地的车辆出入口从1个调整为2个，缓解各种运料车辆入门拥挤的情况。              

此外，将隔音棚的形状改成了矩形，确保门式起重机能置于隔音棚内，其行走轨道也不与其他设备发生冲突。          

         

3）采用一次衬砌，衬砌需内弧面光滑          

    将管片接头构造从螺栓预埋孔式改为了内面光滑式[环间接头：推压紧固（Push Grip）式、管片间接头：锥形接头（Cone Connector）]，以此提升施工便利性、缩短施工周期。

锥形接头

推压紧固式接头

4）始发竖井狭小，始发后即遇急曲线施工

①应对竖井狭小的策略

由于盾构的始发竖井狭小，通过提前设置反力架、盾构分体下井组装等措施，确保始发安全。          

破除洞门的情况

在初期掘进时采用2m ³ 的小型轨道车，待盾构掘进能够保证后方空间的阶段，启用了自走台车，在上面搭载2m ³ 的渣土车，进行渣土的排放。          

自走台车的配置情况

此外，隧道内的管片搬运，采用的是初期掘进用的管片第一道运输装置。在此后，挖掘完11m的区间后，待管片与土体之间形成足够反力之后将临时管片的上半部分拆除，开始使用正式掘进用的6m ³ 的渣土车。          

初期掘进用管片第一道运输装置设置情况

6m ³ 轨道车的起吊情况

②应对始发后急曲线的策略

在本工程中，初期掘进完之后马上就是急曲线施工（R=30m、25m），因此决定从始发竖井掘进160m的区间之后，才将所有的后续设备和竖井内设备更换为正式掘进所使用的设备。          

轨道管理

此外在正式掘进时，为了缩短掘进周期，在隧道内配备了两套能够同时运行的运输设备编组。因此，在隧道内设置了具有Y字形分岔口的复线区间，同时在竖井里也设置了转车台，能够在2套编组同时运行时，进行轨道车的轮换。          

         

5）其他控制措施              

该工程为确保安全，还采用了①出入隧道管理系统，在地表、隧道内等多处设置了出入隧道管理监控摄像头；②在电瓶机车前方设置摄像头和搭载无线区域传感器；③通过栏杆隔离运输用轨道和隧道内的安全通道；④采用起重机秤、卡车地磅秤分别对挖掘土量和渣土外运的重量进行控制。              

隧道管理系统

电瓶机车安全设备

隧道内安全通道

起重机秤

卡车地磅秤

           

施工情况              

该工程于2021年2月1日开始盾构始发，于9月24日盾构顺利接收。施工中并未更换刀具，通过上述难点控制措施，实现了盾构安全快速掘进。              

             

隧道内景

翻译： JIN

制图：TT

编审：SS

排版：海绵小新

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