行业视点 | 挑战隧道新技术—密闭式矩形盾构paddle工法

Posted 2021-04-01 隧道网

12

密闭式矩形盾构

随着城市的地下埋设物愈发密集，浅覆土等困难条件下的施工愈发频繁，对矩形盾构法的需求也日益高涨。为此，日本开发了“密闭式矩形盾构paddle工法”，此工法掘削机构如同船桨（paddle）一样前后转动掘进，来了解一下吧！

开发背景

一般盾构的刀盘大多在横断方向上做圆形转动，切削矩形断面时，为保证边角切削，会配置多个圆形刀盘，或采用可切削矩形边角的转动机构，导致其造价较高。

相比圆形断面，在浅覆土下挖掘矩形断面时

无法利用上方拱效应来控制地表变形

Paddle工法通过改变刀具转动方向，从横断方向改为前后方向，并采用带轴横向配置刀具，通过在上段刀具安装的滑动机构的预支撑效果，在浅覆土条件下控制地表变形。

技术概要

带轴横向配置刀具

该工法将刀具安装在圆筒形的横轴上，通过轴的转动进行土体切削，在纵向上布置多段横向刀具，挖掘矩形断面。

由于每一段都由多个独立的刀具模块组成，在同一横轴上也可控制个别刀具的转动方向和速度。最上段隔仓为1组刀具，第2段及以下的隔仓为多组刀具（2～3组）。

独立强制式搅拌机械——螺旋桨

该设备可单独操控隔仓内配备的螺旋桨，对隔仓内的土砂进行全体强制式搅拌，掘削的土体和加泥材料得到充分搅拌（塑性流动化），精确管理隔舱内土压。

除了能搅拌混合刀具切削的土体和刀具附近排出的加泥材料，螺旋桨还能将搅拌混合后的土体输送至螺旋输送机进料口。

上段刀具滑动机构

本工法采用了带轴横向配置刀具的方式，刀具、隔仓、螺旋桨和螺旋输送机形成整体，通过滑动机构进行掘削。

在浅覆土地层中掘进时，首先最上段刀具向前方滑动，挖掘1环管片的长度。接着由上至下各隔仓的刀具依次滑动挖掘，使土体在预支撑效果下控制地表变形，在挖掘大断面时各段也可分割挖掘小断面。

验证试验

验证实验中使用断面2.1m×2.1m土压掘进机，布置了3段带轴横向配置刀具，由2段隔仓构成。每个隔仓内配备螺旋桨，上段隔仓配备滑动机构，滑动距离500mm。

掘进路线假设为城市地下通道，以5%的坡度从地面始发，经R=150m的纵断曲线后，在覆土厚度1D（2.1m）下水平掘进，掘进全长28m，掘削的土层主要为N值为1的软弱土层（冲积泥·粘性土）。为了确认对周边地基的影响，在地面多处设置了棱镜作为测量点，并使用全站仪进行监测。

工法特点

根据验证实验的结果，本工法具有以下特点：

刀具滑动机构控制地表变形

采用了上段刀具滑动结构，发挥土体预支撑效果，控制地表变形，确保了在软弱土层或浅覆土下的施工。

实现与以往的EPBM同等的线形管理

平面线形及纵断线形相对计划线形，误差±30mm以内。

通过螺旋桨强制搅拌实现排土

由于隔仓内的螺旋桨可单独操控，对隔仓内进行整体强制搅拌，达到具有均匀塑性流动性的良好排土，实现高精度土压管理。

适用于盾构和顶管

Paddle盾构工法中使用的掘进机，不仅适用于盾构施工在顶管施工中亦可使用，灵活对应不同的施工距离和施工条件。

减少成本、缩短工期

采用了带轴横向配置刀具使掘削机构简化，并且马达等多个部件也使用了通用机械，降低了掘进机的生产成本，缩短了生产工期（实验机的生产成本相比以往的矩形盾构机减少了30%，生产工期缩短了50%）。

■ 本文由隧道网搜集整理而成，不代表隧道网立场。

若需转载，请注明出处或与我们联系。

猜你想看

☞联系人：张红、施文琪

☞邮箱：[e-mail]

点击 “原文链接” ,尽享掌上隧道！