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工程名片

日本東京外環(huán)道（關越—東名區(qū)間）·日本

2014年-至今

建設單位：東日本高速道路、中日本高速道路

施工單位：鹿島建設、大林組、清水建設、大成建設

掘進裝備：Φ16.1m土壓平衡盾構*4

關鍵詞：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（關越-東名區(qū)間）是2條全長約16.2km的盾構隧道，采用了日本最大級Φ16.1m盾構機開挖Φ15.8m隧道。

工程線路圖

盾構裝備

由于主線隧道掘進距離長,又要求在大斷面、長距離、快速施工的嚴峻條件下施工，因此采用從東名JCT側以及大泉JCT側兩頭掘進的方式，共計4臺Φ16.1m土壓平衡盾構機展開掘進。

工程標段劃分

■ 東名北（南行）盾構機采用“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）盾構機采用“ASCOM”同步推拼系統(tǒng)，通過控制合力作用點對盾構千斤頂?shù)膲毫M行調(diào)整；應用“雙重刀盤工法”，將刀盤分成內(nèi)圈和外圈，以不同速度旋轉切削土體實現(xiàn)高效切削，可減少30%左右的耗電量。

■ 大泉南（南行）盾構機其刀盤可實現(xiàn)5°傾斜用于切削地下障礙物；搭載鉸接裝置應對復雜的縱斷曲線和平面曲線；使用長壽刀具達到一般刀具3倍的耐久性能；采用“F-NAVI同步推拼工法”。

■ 大泉南（北行）盾構機采用傾斜型刀盤和高速回轉·低速推進機構應對地下障礙物；搭載“LoseZero”同步推拼系統(tǒng)；設置4道盾尾刷，并全部填充聚氨酯密封。

盾構同步推拼系統(tǒng)和鉸接裝置

隧道掘進

盾構始發(fā)

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

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

大泉工作井南行盾構始發(fā)
 

接力式換刀工法

東名JCT始發(fā)的南行盾構機重約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)人員可進入刀盤輻條內(nèi)部的構造，安全地從刀盤背面進行換刀作業(yè)。采用這種方法，依據(jù)檢測刀具獲得的磨損程度等信息，可在任何時間段內(nèi)進行任意次數(shù)的換刀。

東名始發(fā)南行盾構機的特征

雙重刀盤工法

東名JCT始發(fā)的北行盾構機重量約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，同時內(nèi)圈刀盤可沿隧道掘進方向滑動30cm進行先行切削。通過這種方式達到高效切削，相比單一驅動方式的大斷面盾構機可減少30%左右的耗電量。

東名始發(fā)北行盾構機的特征

F-NAVI同步推拼工法

大泉JCT始發(fā)的南行盾構機重量約4000t，采用了 “F-NAVI同步推拼工法”。該工法主要由利用獨立液壓系統(tǒng)實現(xiàn)掘進中可擺動的鉸接裝置以及盾構推進油缸的自動壓力控制裝置組成。

大泉始發(fā)南行盾構機的特征

傾斜型刀盤和特殊強化型先行刀

大泉JCT始發(fā)的北行盾構機重量約4000t，其主要特征是配備了傾斜型刀盤和特殊強化型先行刀，用以應對淺層的地下障礙物。

大泉始發(fā)北行盾構機的特征

傾斜型刀盤能夠上下傾斜5°，可間歇性地切入巖土，減輕切削障礙物時的負荷。特殊強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。

地下對接設計

4臺盾構機分別從東名側和大泉側始發(fā)，采用地下對接技術完成隧道掘進。

盾構機將于井之頭大道附近實現(xiàn)地下對接，對接時采用凍結工法加固周邊土體，實現(xiàn)盾構對接及解體工作。

盾構隧道對接凍結法示意圖

新型地下擴挖技術助力區(qū)間隧道建設

主線隧道內(nèi)共設置東名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現(xiàn)非開挖擴挖接合。

      CS-SC工法                                     大泉JCT擴挖示意圖

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工藝實現(xiàn)非開挖擴挖施工。

“圓周盾構工法”驗證試驗

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