微開挖KO滿城挖——地下工程施工技術體系創新
                                                點擊數: | 發布時間:2018-09-18

                                                        隨著城市發展進程的快速變化,越來越多的功能性設施被轉移到地下,傳統的盾構與頂管技術難以滿足這些特殊結構的暗挖要求。隨著人們對生活品質要求的日漸提高,“滿城挖”現象越來越難以被社會接受。為解決上述矛盾,上海隧道工程有限公司(以下簡稱“上海隧道”)提出了“微開挖”地下工程施工技術體系。特邀上海隧道工程有限公司總工程師朱雁飛為讀者介紹相關技術。

                                                上海隧道工程有限公司總工程師朱雁飛

                                                        朱雁飛同志不僅是上海隧道工程有限公司總工程師,還是教授級高級工程師、上海市建委科技委委員、上海市科委優秀學科帶頭人,作為業界精英在建筑工程崗位貢獻力量。

                                                        朱雁飛同志首次提出“微開挖”概念是在中國城市基礎設施建設與管理國際大會上。這一創新理念的提出經歷了10年的磨練沉淀,可謂精雕細琢鑄精品。“微開挖”想法起源于2007年,當時上海準備興建一系列地下快速路,上海隧道對地下快速路的施工進行調研,發現國外主要有2種施工方式:以波士頓、馬德里為代表,這兩座城市施工地下快速路時明挖比例相當高,基本上都超過了一半,所以施工過程對城市景觀、交通、居民生活和社會經濟生產都產生了很大影響;以日本為代表,日本東京在完善其內環快速路網時選擇了以暗挖為主的方案,新宿線與品川線在出入口匝道、風井等部位大量使用了地面出入式盾構(URUP)、管幕法與隧道擴挖工法等技術,非開挖比例超過85%以上,確保了超大型城市在建設過程中功能基本不受影響。

                                                明挖為主的地下快速路施工方法

                                                日本在地下快速路網建設中采用非開挖方式

                                                        配線復雜的城市鐵路地下車站、地下快速路系統的出入匝道、雨水調蓄隧道與入流井和支管連接管、管廊的分支接口節點等一些特殊部位,傳統的頂管和盾構技術難以滿足暗挖要求。就目前我國技術條件而言,大型隧道與地下工程尚無法做到100%無暴露開挖,無法稱之為“非開挖”。

                                                        “微開挖”技術體系的構想就是針對這一問題提出的,系統性總結、學習發達國家的成功經驗,自主研發“微開挖”技術體系,通過裝備研發與工法的一體化研究與應用,大幅減小開挖施工的比重,在經濟上必要、技術上可行的條件下,用暗挖方法取代明挖,減少施工對城市生活的干擾,為城市可持續發展提供技術支撐。

                                                        朱雁飛同志介紹“微開挖”技術體系針對目前常規盾構、頂管技術無法施工的特殊工程和特殊部位,解決以下問題。

                                                        1)覆土厚度限制

                                                        主要是解決淺覆土環境下的施工問題,上海隧道已于2013年開發了地面出入式盾構(GPST)技術,并在南京地鐵機場線得到了成功應用。

                                                地面出入式盾構

                                                        2)空間利用率

                                                        針對傳統圓形隧道空間利用率較低的問題,開發了異形斷面盾構機和頂管機,從而解決都市核心區密集建()筑物盾構施工的空間問題,同時提高沉降控制能力。

                                                A,B型異形斷面隧道掘進機

                                                        3)解決變斷面施工

                                                        借鑒日本技術開發極小半徑曲線頂管機,將小半徑、小口徑頂管作為冰凍管,結合凍結法,用于擴挖施工,以施工漸變斷面隧道。

                                                極小半徑小口徑頂管施工凍結管

                                                擴挖后隧道

                                                        4)不規則斷面暗挖

                                                        主要采用自由斷面的管幕法,并與水平加固工藝相結合。

                                                自由管幕法

                                                        自2013年以來,在有關部門的大力支持下,“微開挖”技術著重進行3大類設備的研發,目前已基本完成,部分技術已推廣應用。

                                                        1)異形斷面隧道掘進機

                                                        進行了異形斷面掘進機系列產品的研發,該體系包括AB型兩大類。A型截面為矩形,不設立柱,凈高在6~7m左右,采用頂管盾構一體機,主要用于地下通道、地鐵車站等施工,被稱為市政通用型。B型截面為類矩形,在常規狀態下設1根立柱,推動距離長、能夠適應各種復雜土層,主要用于軌道交通隧道施工,也可用于共同溝等施工,稱之為軌道交通型。

                                                A型頂管機在鄭州地下通道施工中應用


                                                B型類矩形盾構機在寧波軌道交通3號線中應用

                                                        2)管幕專用頂管機

                                                        在實現自由斷面時,“管幕+暗挖”正逐步成為特殊條件下隧道施工的重要方法。2005年竣工的上海中環線北虹路地道是我國首次大規模采用管幕法施工的工程。

                                                管幕法施工

                                                        為了彌補管幕法的局限性,專門研發了φ1000mm專用管幕頂管機。樣機獨特地采用了土壓平衡方案,在超淺覆土條件下也能滿足高精度沉降控制要求。采用步進式主頂系統,取消傳統墊塊,大幅度提高了頂進效率。

                                                專用管幕頂管機

                                                        3)極小半徑曲線頂管機

                                                        極小半徑曲線頂管機適用管徑最小可達300mm、軸線半徑最小可達6m,采用可回縮式設計,“三葉草”形全斷面切削刀盤具有近似的泥水平衡掘進功能,考慮試驗要求,目前頂進裝置為塔式結構,曲線半徑可調,如果后期需要在隧道內狹小空間施工,可改為固定半徑的臥式頂進裝置。

                                                極小半徑曲線頂管機

                                                 

                                                注:本文內容摘自《施工技術資訊》(20171月第1http://www.lmxa.tw/Item/20681.aspx),由本刊編輯整理。

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