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日本地下工程最新技术介绍

文章来源:地下设施智库作者:地下设施智库
时间:2020-04-09 09:43 访问量:
 

 ·开发背景和概要

在城市的盾构工程中,由于道路狭窄,下水道的流入竖井和管理人孔等的建造变得困难。另外,现有的限制夜间行车的道路的建设,由于噪音、振动等原因导致附近居民的生活环境恶化和交通堵塞的发生等,会产生很大的影响。因此,与常规方法相比,需要开发一种即使在狭窄的地方也能够进行施工并缩短地面施工时间的施工技术。

本施工法是为了满足这些要求而开发的,这是一种盾构技术,可从现有的盾构隧道(横向)内向挖掘到地面以构建竖井。由于地面施工只是到达现场的准备,因此可以缩小施工规模,并可以大大减少对周边环境的影响。特别是对于不能长时间、大范围地常设建筑工地时特别有效。盾构机的构造很容易分割和组装,如果是相同直径的话,除了盾构机外壳外,可以直接原样转移、再利用。在新开发的地下回收型向上盾构机中,利用完成的垂直隧道(竖井)将向上盾构机的转用部分直接下降到横向隧道,与新的外壳结合,在隧道内移动到下一个挖掘位置,可以在地下连续建造多个向上的隧道。

· 特征和优点

 

1、可以缩短占用地面的施工时间,减少对周边区域的影响。

2、 在狭窄的道路上也可以构筑竖井。

3、向上盾构启动段使用FFU段,因此不需要在启动段背面进行地基改良。

4、 如果垂直隧道直径相同,可将向上的盾构机转用,并降低成本。

5、竖井越深,越经济。

 ·开发背景和概要

在清水建设,着眼于今后预想的熟练技能工人的大量离职,致力于开发利用ICT、IoT、人工智能(AI)等最新技术提高生产效率并进一步确保安全,正在开发下一代隧道施工系统“清水智能隧道”。

其中,以盾构隧道工程为对象,正在推进使用AI的施工合理化技术的开发,分别称为支持盾构掘进机操作的“操作支持AI”和支持掘进计划的“计划支持AI”。

· 特征和优点

 

“操作支持AI”使用熟练操作人员对盾构机的机器操作作为教师数据来进行机器学习,以学习内容为基础预测盾构千斤顶选择模式,并且向操作员提出可视的操作内容建议。

“计划支持AI”针对计划线行,AI在不断自我学习的过程中,通过3D模拟器提出了最佳的分段分配和实现分配的盾构机控制方法。

通过推进上述两种AI开发,提高了盾构隧道现场的生产效率和安全性,期待今后也能为保护国民生活和安全的优质社会基础设施建设做出贡献。

 

过度密集化的城市地区的地下工程,近年来施工条件越来越严格,如“狭窄”、“大深度”、“长距离”、“非开挖”、“超近接”等,需要运用新技术来应对。

1、CSM工法的大深度地下连续墙

CSM工法是利用悬挂式的水平多轴旋转切刀具在原位置搅拌混合土壤和水泥基悬浮液,形成等壁厚的土壤水泥墙的工法。通过在墙壁内建有装配接头的NSBOX,建造一种刚性和防水性极好的土壤水泥钢制地下连续墙。

 CSM工法的特征

 

⚫可进行大深度(最大60m)、大壁厚(最大1.2m)的施工。

⚫即使在硬质地基上也可以省略或减少预钻孔。

⚫因为是紧凑型机器,所以在低限高和狭窄的空间也可以进行施工。

 “土壤水泥钢制地下连续墙”的特征

 

⚫通过本体利用,可以降低成本,缩短工期。

⚫设备小,即使在狭窄的地方也可以施工。

2、大截面、大深度、长距离、高速盾构

 

在高速横滨环状西北线(外径12.4m,覆土7m~67米,延长3.9km,泥水式)中,进行了盾构掘进和分段装配的同时施工,以及与道路板的并行施工。通过在隧道内引入可以高速大批量运输的轮胎式搬运车,和在随后台车上导入分段存储式自动搬运装置等,实现了高速施工(最大月进410m)。除了一般的挖掘数据外,还引入了``Smart Shield II'',它可以可视化所有信息,例如舱室内的特性、路段装配状态、尾部间隙、地形和地质、附近的结构等,并对其进行全面监督。在U型弯道上,使用小直径的敞开式盾构法和冻结工法,在短时间内安全地建造覆土60m的横向通道。

3、分段盾构地下扩建

 

开发了一种“WJ分段工法”,其中盾构隧道无需开挖就被切开并与拱形段接合。采用具有高强度和韧性的钢段,以提高衬里的耐用性,改善止水性能,通过预制装配的可加工性并缩短工序。此外,为了应对超大断面的非圆形隧道,我们开发了强韧的钢混凝土复合结构的“TUF管片”。利用这些技术,可以安全高效和经济地在大深度地下建造巨大的空间。

1、施工条件
 

大阪市北区梅田进行了大阪神大厦(地下5层、地上11层)和新阪急大厦(地下5层、地上12层)的改建工程(Ⅰ期工程)。这项工作是在这两栋楼之间以GL-18.2m~-10.3m的深度连接一条地下车道(L=21.95米)的工程,在车道正上方30cm附近有40000人/日的步行者通行和营业中的店铺的地下街。此外,在地下街上方的道路附近有多个埋设管道和通往地下街的楼梯。

 2、施工方法选择

 

市区既有建筑物之间的地下通道连接工程一般采用挡土墙进行开挖完成。当使用明挖法施工地下车道时,将营业中的大阪站前钻石地下街分割,担心对地下街的运营影响会很大。

因此,我们选择了URT(Under Railway Tunnelling)工法,这是一种可以在继续运营地下街的同时进行施工的非开挖方法。这种工法是铁路正下方的隧道挖掘工法,从未在建筑物之间应用。

3、施工方法概要

 

采用URT工法的隧道挖掘工程,在地下车道的周围(宽约6.9m×10.1m)放置了方形1.0m×1.0m的钢构件(L=约3.0m/个,t=约22mm),通过千斤顶依次推进,用PC钢丝张紧后填充在钢构件中的混凝土,然后开挖钢构件封闭的内部(长4.9m×宽8.1m,A=39.7㎡),构筑车道。

 

本文转载自地下设施智库