当盾构机遇上地下连续墙，看ICT与土木施工擦出怎样的火花

盾构机作为地下工程建设的“巨无霸”，以其强大的挖掘能力，为城市交通建设做出了巨大贡献。然而，在复杂的地质环境和建筑结构面前，盾构机的施工也面临着诸多挑战。今天，我们就来介绍一项利用ICT（信息通讯）数据实现盾构机直接切削地下连续墙的工程，为我们未来地下工程的建设提供新的思路。

     

   

挑战与机遇并存：盾构机与地下连续墙的“相遇”      

横滨湘南道路作为构成日本首都圈三环快速路体系的关键路段，承担着连接横滨市户冢区小雀地区与藤泽市城南地区的交通枢纽作用，全长约7.5km。针对全长5.4km的上行线与下行线隧道段，采用了两台大直径盾构机（1号机φ13.59m；2号机φ13.24m）进行施工，工期为2015年2月13日～2024年3月29日。其中，上行线盾构1号机在掘进过程中需要通过切削钢制地下连续墙穿越通风井。      

由于无法直接目视确认可切削构件的位置，给施工带来了极大的挑战。为了确保盾构机在不接触地下连续墙钢制部分的情况下顺利通过，施工面临着三大难题。      

钢制地下连续墙形状的推测：  由于可切削构件在地下连续墙完成后处于非可视状态，其确切位置的确定必须依赖于施工过程中所采集的测量数据，以便对可切削构件的具体位置进行推断。      

盾构轴线设定：  相较于一般施工标准，本工程对盾构机轴线的设定精度提出了更高的要求，以确保盾构机与钢制地下连续墙的正交位置。要求其在上下左右四个方向，均需保持与钢制结构部分相等的间距，以实现精确的切削作业。      

掘进管理：  在掘进过程中，若盾构机与钢制芯材发生碰触，可能会造成刀具损坏，从而导致工程进度出现重大延误，还可能带来高昂的维修费用。因此，在掘进过程中，必须执行高精度的测量监控和精细化的掘进管理措施。      

   

ICT技术助力：智慧施工破解难题      

为了攻克上述挑战，施工中采用了多种ICT技术，实现了高精度的掘进管理。      

超声波探测与芯材位置推测：  在完成地下连续墙槽段施工后，利用超声波探测技术对已完成的芯材进行精确测量，并以此为基础推测未探测芯材的位置，确保盾构机在掘进过程中始终处于可切削构件的范围内。      

三维模型构建与干涉确认： 利用Civil3D和Navisworks软件构建了地下连续墙的芯材位置、可切削构件、盾构机形状及设计轴线的三维模型，并通过模拟施工过程，确认盾构机与芯材之间是否存在干涉问题，从而确保盾构机在掘进过程中不会与钢制芯材发生接触。

测量精度确认与掘进管理：  施工方委托了两家独立的测量机构在地表实施了基线测量，并采用多种测量方法对始发井及隧道内部基准点进行测量。在掘进过程中，严格控制推进速度，并实时监测盾构机的位置和各类仪表的读数，以确保盾构机沿设计轴线精确行进。      

地表监测与钻孔雷达探测技术应用：  在接近地下连续墙的区域内掘进，施工方在地面配备监督员，并在地下连续墙的顶部安装了振动计，以监控是否有与芯材接触的情况发生。此外，施工方还利用钻孔雷达探测技术对盾构机的位置进行了初步测定，进一步确保了掘进的精确性。      

      

   

成果斐然：高精度掘进展现智慧力量      

通过运用ICT技术实现精确的掘进管理，横滨湘南道路隧道工程成功实施了复杂的地下连续墙切削作业。掘进结果显示，地下连续墙部分的掘进误差在水平方向上  最大为28mm  ，在垂直方向上  最大为16mm  ，实现了高精度的掘进作业。此外，刀具温度、刀盘扭矩和振动测量等数据也表明，盾构机在切削地下连续墙时未与芯材发生接触，确保了施工的安全和顺利进行。      

   

未来展望：ICT技术引领地下工程建设新篇章      

横滨湘南道路隧道工程的成功实施，展现了ICT技术在地下工程建设中的巨大潜力。未来，随着ICT技术的不断发展，地下工程建设将更加智慧、高效和安全，为城市交通建设和社会发展做出更大的贡献。

供稿：JIN

编审：VICKY

制图：TT

排版：海绵小新

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