难度空前 不设工期

2018-04-03 09:44:29 来源: 科技日报 作者: 陈超

难度空前 不设工期
——探访东日本高速公路最艰巨的隧道工程

盾构机将在此处安装并开挖40米深隧道 本报记者 陈超摄

本报驻日本记者 陈 超

高速公路是日本国计民生的动脉。近年来,由于资金紧缺和成本无法收回,拥有8700多公里高速公路的日本已没有更多的建设需求。但首都圈是交通非常繁忙的地区,交通拥堵问题难以解决。修建东京外环高速公路缓解首都圈的道路紧张,又是解决拥堵提高效率的措施之一,该路段建成后,将能使现在圈内60分钟行车时间缩短到12分钟。

不过,这条在建的高速公路,其隧道无论在里程长度、挖掘深度以及施工难度上,都堪称世界之最,着实需要一些新科技来帮忙建设。科技日报记者日前实地探访了该公路隧道工程。

首次开发超深层地下空间

承建这一项目的东日本高速公路公司川上圭介课长代理向记者介绍,东京外环高速公路在东京外围,距市中心约15公里,总长约85公里。在改善首都周围环境和疏导交通方面,这条公路将起到非常重要的作用,是少数有需求的在建高速公路之一。到目前为止,已开通了34公里高架路段,即将开通16公里回填式地下路段。另有16公里路段在地下40米深处挖掘隧道,其余路段尚在计划当中。

由于征地等问题会增加额外负担,外环路部分路段于2007年从原来的高架结构变更为隧道结构,2014年3月获批采用超深层地下空间技术,将主线隧道的16公里路段设计为40米深地下空间。通过高架变隧道的设计变更,节省了征地费用,同时也避免了高架公路把沿线环境与完整的传统社区割裂开来。

在日本,于地下40米深度挖掘16公里长的公路隧道目前为止尚无先例。

盾构施工破解隧道工程难题

由于地下压力大且土壤岩石构成复杂,隧道还需要穿过以前用于固定河床、但现已废弃的钢筋混凝土地基,施工遇到无法预测的巨大挑战。针对这一艰巨的隧道工程,东日本高速公路公司运用了隧道盾构机等技术进行挖掘。

主线隧道采用盾构施工法,使用盾构机地下施工,修建目前世界最大级别的外径15.8米的隧道。应用盾构机技术可减少工程施工对地面公路交通的影响,降低噪音和振动。这种施工法的优点在于隧道密封性好,对地下水影响较少,在城市地区的公路隧道、地铁、上下水和综合管廊等广泛应用。

盾构机的结构由刀片、拼装机、螺旋运土机和盾构千斤顶组成。在刀盘上按辐射状安装数十个10厘米至15厘米长的刀片,通过刀盘旋转挖土掘进;拼装机在挖土后的空间拼装管片,进行隧道壁衬砌;旋转运土机将挖出的土石引入运土机内,通过螺旋旋转调整控制引入土方量;盾构千斤顶用液压自由伸缩,利用隧道墙面反作用使盾构机前进。

隧道竣工后将成为双向六车道的高速公路隧道。施工方使用北向和南向两个方向共4台巨型盾构机同时挖掘。

从主线隧道工地上运出来的沙土,先集中放到预设的沙土坑,然后用输送带或翻斗车运到临时堆场,之后再送往接收沙土的各单位。

地下扩宽段是主线盾构隧道以及与盾构隧道分岔和交会的路段,运用暗挖法在地下扩宽盾构隧道。在地下40米的高压环境下进行主隧道与匝道连接施工,如何顺利对接世界上尚无先例。此外还需修建横向联络通道,在紧急情况时,可让人转移到并行的另一侧隧道中,并为了能够更加安全地疏散,将北向隧道与南向隧道相交叉,这样人不用横过超车道而可直接转移到另一隧道中。

多种工程技术同时应用

除盾构施工法外,外环高速公路还应用了其他工程技术,如气压沉箱施工法和地下水流动工程等。

所谓的气压沉箱施工法,是一种对箱体最下部工作室内的气压加以控制,从而与周围地下水水压取得平衡,以防止地下水进入工作室的技术。

而地下水流动工程,则是指由于修建公路隧道,地下部分水流会被截断导致地下水上游水位上升,下游水位下降。为避免发生水位变化问题,在上下游挖井并互相连接,保证地下水流通畅。

更为有趣的是,由于工程面临前所未有的复杂情况,东日本高速公路公司称,外环道路将不设工期。

(科技日报东京4月2日电)

加载更多>>
责任编辑: 夏青
专题 更多>>
国内 更多>>

医患矛盾治标难治本 大数...

国家社科基金重大项目“大数据背景下医患关系的分析和政策研究”课题提出运用大数据和数据挖掘研究分析医患...

中国工程院副院长何华武...

中国工程院副院长、中国科协副主席、中国铁路总公司总经理特别顾问何华武院士12月14日表示,基础设施互联互...

老龄化社会,慢性疼痛要...

让北京医院疼痛诊疗中心主任医师华震忧虑的是,直到现在,疼痛一直未引起全民普遍重视。日前,华震告诉科技...

林草植被保护和人工造林...

“监测结果显示,林草植被保护和人工造林种草对石漠化逆转的贡献率达到65.5%。”12月13日,在国新办的新闻发...

骶神经前根电刺激手术让...

2018年4月27日,这对于完全性脊髓损伤患者老王来说,是一个改变人生轨道的日子。4年来因脊髓炎而致完全性脊...

科报集萃 更多>>

安徽阜阳界首高新区开展...

近年来,安徽阜阳高新区科技创新氛围日益浓厚,科研平台逐渐增多,高层次人才队伍加速集聚,新产品不断涌现...

瑞士创业团队落户重庆打...

扫一扫名片上的照片,手机上就会播放本人自我介绍的视频,这个由瑞士创业团队推出的将增强现实技术(AR)融...

广州高校院所成果转化将...

13日,在广州高校院所成果转移转化常态化精准对接会启动仪式暨华南理工大学科技成果对接会上,华南理工大学...

281个项目获得2018年度黑...

12月13日,2018年度黑龙江省科学技术奖结果出炉,共有281个项目获得2018年度黑龙江省科学技术奖。