1、掘進(jìn)在市區(qū)日本最大級別的雙設(shè)盾構(gòu)隧道首都高速中央環(huán)狀新宿線 西新宿隧道 1、引言 首都高速道路，現(xiàn)今提供運(yùn)營的達(dá)270.4km，每天平均通過的交通車輛為115萬輛，推斷利用道路交通人數(shù)達(dá)200萬人次，作為首都圈范圍不可缺少的社會資本，對其所起的作用寄予很大的期望。為此，理所當(dāng)然地將目標(biāo)指向道路網(wǎng)絡(luò)的完成上，重點(diǎn)的進(jìn)行全長約46km的中央環(huán)狀線的建設(shè)。 道路網(wǎng)中的中央環(huán)狀新宿線，是以東京都目黑區(qū)青葉臺四段作為起始點(diǎn)，到板橋區(qū)野熊町為止，長度約在11km，在山手大街都道環(huán)狀6號線的地下，成為幾乎全是采用非開挖工法盾構(gòu)隧道施工的工程。西新宿隧道是和這條新宿線工程之中的甲州街道國道20號交叉的新宿區(qū)初

2、臺交叉點(diǎn)附近通過，分開成向內(nèi)轉(zhuǎn)彎，向外轉(zhuǎn)彎的盾構(gòu)隧道，在完成隧道工程時，將成為往、返的四車道兩來兩去線的高速道路。此條隧道位置在山手大街的甲州街道北側(cè)始發(fā)到達(dá)工作井開始，采用外徑13.23m的盾構(gòu)，掘進(jìn)山手大街下的600m先行隧道隧道，在采用其他施工法施工的旋轉(zhuǎn)盾構(gòu)用工作井中，將此盾構(gòu)作180方向掉頭后，再始發(fā)推出，返回到原先始發(fā)到達(dá)工作井后行街道，總長度約1200m的雙設(shè)隧道圖-1。圖-1 西新宿隧道的線路圖 本文中，就有關(guān)在市區(qū)施工日本最大級別的雙設(shè)盾構(gòu)隧道的方案設(shè)計、在工作井中的盾構(gòu)機(jī)旋轉(zhuǎn)施工、掘進(jìn)中的泥水管理以及有關(guān)管片襯砌、鄰接構(gòu)筑物的量測等內(nèi)容作出介紹。 2、工程概況 工程名稱：S

3、J32工區(qū)隧道工程 施工單位：大成西松佐藤大豐三井不動產(chǎn)建設(shè)共同企業(yè)體 建設(shè)單位：首都高速道路公團(tuán) 工程期間：2000年9月2002年2月盾構(gòu)掘進(jìn)期間，表-1 表-1 西新宿隧道工程進(jìn)度表 2-1 地形、地質(zhì) 該工程地域位置在下末吉面淀橋臺的標(biāo)高40m左右，從地表部位起，往下是關(guān)東壚坶層、東京層、東京礫石層，上總層等圖-2。盾構(gòu)隧道所通過的上半局部，有東京礫石層Tog：N值50，下半局部是上總層的砂層Ks：N值50。在東京礫石層中，確認(rèn)最大粒徑有35cm，東京礫石層和砂層上總層一起有很高的透水性。 圖-2 地質(zhì)縱斷面圖 2-2 隧道性能 規(guī) 格：屬于第2種第2等級設(shè)計車速60km/n 施工長度

4、：599m2條 車道數(shù)： 一個方向2車道，來去共計4車道 隧道間隔：最小處為3.2m 縱斷面坡度：最大坡度0.3% 隧道斷面：管片襯砌外徑13.0m 平面線形：最小曲線半徑R=204m 道路附屬設(shè)施：參見圖-3中內(nèi)容 2-3 盾構(gòu)規(guī)格泥水式盾構(gòu) 本工程中使用的盾構(gòu)規(guī)格如下所示圖-4內(nèi)容，要點(diǎn)是在盾構(gòu)中裝備了中間轉(zhuǎn)向裝置，和用于管片自動搬運(yùn)、自動拼裝的自動裝置，是這臺盾構(gòu)機(jī)的主要特征。 外直徑：13.23m 機(jī) 長：L 13.12m 盾構(gòu)千斤頂 ：3920KN2200mm42臺 切 削 轉(zhuǎn) 矩：常用24160KNm；最大28990KNm 中間轉(zhuǎn)向千斤頂：3920KN500mm34臺中間轉(zhuǎn)向角的最

5、大值1.5 管 片 拼 裝 器：中空軸式自動拼裝附手動拼裝 3、方案設(shè)計 3-1 道路方案 隧道內(nèi)道路的寬度組成，每一車道標(biāo)準(zhǔn)為3.25m，左側(cè)路肩1.25m，右側(cè)路肩0.75m，考慮緊急車的行駛等因素，正線隧道局部的總寬度，至少確保有9m的數(shù)值，是一個方向2條車道的往返分開斷面形式。此外，在隧道豎直向，是做成車道的建筑限界4.7m和加上1.3m的高度，作為信息空間通常是矩形的標(biāo)識。在西新宿隧道中，根據(jù)有效利用空間的觀點(diǎn)，在確保有信息空間的同時，把剩下的余量空間用于通風(fēng)道。按照需要，作設(shè)置防災(zāi)平安設(shè)施等的空間，配置避難通道、緊急用設(shè)施、管道所需空間、通風(fēng)道。緊急用設(shè)施是作為相對隧道防災(zāi)AA等級

6、所作的配置。管道空間、進(jìn)風(fēng)通道是利用車道板下面的空間。 隧道內(nèi)的空間斷面，根據(jù)以往記述的內(nèi)容，主要的各個斷面的核查；在曲線段部位處的車道增寬和收縮；留心始發(fā)到達(dá)部位處的盾構(gòu)施工軌道作出決定。 圖-5 管片襯砌構(gòu)造概要圖 3-2 襯砌管片的設(shè)計 所使用的襯砌管片，考慮到行車性能、照明、通風(fēng)等要求，做成鋼筋混凝土平板型管片。接頭形式那么采用已經(jīng)有的實(shí)績，做成球墨鑄鐵型接頭盒和短螺栓的結(jié)合，不再進(jìn)行二次襯砌混凝土的澆筑。 除此之外，為了適應(yīng)管片的自動拼裝工藝所需，作為對常有的大塊管片缺損部位的補(bǔ)缺，是在每塊管片的兩側(cè)，做成3處環(huán)接頭見圖-5。 設(shè)計斷面是根據(jù)復(fù)土厚度最大的山手大街處，和甲州街道交叉的

7、初臺交叉點(diǎn)附近的斷面為設(shè)計控制斷面。隧道位置上的土層，由于全線路通過的是洪積砂和洪積粘性土層，作用在襯砌管片上的土、水壓力，按土、水分開計算原那么進(jìn)行。結(jié)構(gòu)分析計算時，采用梁彈簧模型作為可靠的評定剛度的依據(jù)。對于這種模型，是將彎矩作用發(fā)生在相應(yīng)管片塊間接頭轉(zhuǎn)角剛度旋轉(zhuǎn)彈簧，和因剪力作用發(fā)生在相應(yīng)襯砌環(huán)間接頭位移剛度剪切彈簧，來計算所評定的斷面力。 這種管片塊間接頭的旋轉(zhuǎn)彈簧值，在相對軸力的彎矩值較小時，彎曲剛度是較大的；而在彎矩值較大時，彎曲剛度是較小的，根據(jù)管片接頭的特征來算定。此外，對于環(huán)間的實(shí)際狀態(tài)，在發(fā)揮到達(dá)摩擦限界大的剪切剛度后，超過摩擦限界階段變形，使得發(fā)生的剪切彈簧值變小。管片環(huán)

8、間接頭的剪切彈簧值，是根據(jù)在這樣狀態(tài)下的剪切彈簧的狀態(tài)來算定的。再有，設(shè)計上作為要確認(rèn)這些彈簧值的性能，進(jìn)行了管片的接頭荷載試驗(yàn)，對于其妥善性作了驗(yàn)證。 雙設(shè)盾構(gòu)隧道的分隔距離是3.25.5m之間，作為這種大規(guī)格的盾構(gòu)隧道算是十分靠近的尺寸。至于后行隧道對先行隧道施加的影響，可參照圖-6所示的斷面力算定流程，考慮到施工工序，再經(jīng)過FEM分析，算出增加出來的斷面力，然后把增加的斷面力分配在管片結(jié)構(gòu)主體和接頭中，在設(shè)計上反映出來。FEM的分析計算，是根據(jù)由于后行隧道的掘削工序操作，對先行隧道的襯砌結(jié)構(gòu)中的影響，評價增加斷面力的。 圖-6 考慮到隧道雙設(shè)影響、斷面力計算流程 3-3 內(nèi)部構(gòu)筑設(shè)計 為

9、了確保隧道內(nèi)道路的空間，在隧道內(nèi)構(gòu)筑了車道板。西新宿隧道為了施工，包括工作井局部在內(nèi)的南北隧道作業(yè)基地等內(nèi)容，需要縮短工期，采用了可使現(xiàn)場作業(yè)可迅速操作的預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土車道板。施工時，是在臥梁與臥梁之間，以充填倒拱部的混凝土來固定被豎向插入的預(yù)制鋼筋混凝土支承墻體，在以現(xiàn)澆方式筑造好左、右端的側(cè)墻后，撤除掉橫梁作業(yè)腳手板，并同時進(jìn)行車道板的設(shè)置作業(yè)。橫斷面上的坡度，從直線段部位的1.5%標(biāo)準(zhǔn)坡度向曲線斷面局部過渡直至8.0%為止的變化。作為筑造橫向坡度的方法，有使混凝土車道板作傾斜設(shè)置的方法，在平鋪的車道板上均勻地澆筑混凝土料來作調(diào)整的方法，而在比擬研討之后，決定在標(biāo)準(zhǔn)坡度段用的方法；而對坡

10、度作變化的曲線部位，那么采用的方法。 道路上的排水，根本上是做成圓形排水溝，對于現(xiàn)場澆筑混凝土斷面缺乏的一局部區(qū)間，是采用鋼制排水溝處置。為了防范行駛中車輛對隧道管片的直接沖撞，在車道的側(cè)面處，用混凝土照設(shè)計要求做成防護(hù)墻體圖-7中所示。 3-4 成套設(shè)備設(shè)計 對本工程來說，路面上是一條被高樓大廈挾持的山手大街，缺乏供施工期盾構(gòu)掘進(jìn)所必須要的流體輸送、土砂別離、后背注漿、造泥等成套設(shè)備等放置的空間。 因此，如圖-8中所示，幾乎施工中所有置于地面上的設(shè)備，如今全部放置在盾構(gòu)的始發(fā)、到達(dá)工作井內(nèi)。 圖-8 始發(fā)到達(dá)工作井內(nèi)設(shè)備配置圖 除此之外，對成為噪聲聲源的土砂別離機(jī)，是采用防噪聲墻來圍護(hù)隔斷，

11、路面上的空間是作為管片構(gòu)件等資材的運(yùn)入和渣土運(yùn)出之通途。 4、施工 圖-9 盾構(gòu)機(jī)到達(dá)旋轉(zhuǎn)施工流程圖 4-1 盾構(gòu)機(jī)在工作井中做旋轉(zhuǎn)施工 4-1-1 施工概況 在工作井內(nèi)的盾構(gòu)機(jī)旋轉(zhuǎn)施工情況，如圖-9， 圖-10所示的到達(dá)旋轉(zhuǎn)的施工流程和形象圖進(jìn)行實(shí)施操作。 對重量達(dá)3000噸的盾構(gòu)機(jī)旋轉(zhuǎn)施工來說，是采用了借助球支承，作了特殊的旋轉(zhuǎn)工序。 圖-10 盾構(gòu)機(jī)旋轉(zhuǎn)形象圖 4-1-2 到達(dá)工序 對于本工程，作為用于盾構(gòu)機(jī)的到達(dá)始發(fā)時的擋土和截水的防護(hù)方法，是采用了凍結(jié)工法。 至于采用凍結(jié)工法的理由，那是因?yàn)樾枰雷o(hù)的地層斷面的孔隙水壓力較高，加上砂礫層的滲透系數(shù)較高，要求防護(hù)手段兼?zhèn)溆袃?yōu)良的截水性和

12、一定的土體強(qiáng)度。原位置上的地基土經(jīng)凍結(jié)處理后，因?yàn)閮鼋Y(jié)而造成的膨脹，在礫石層和砂質(zhì)土中是比擬難以形成的，也就限定了地基變形的影響。 進(jìn)行凍結(jié)工法，是先要在地基土中，或者是構(gòu)造物中，按設(shè)定的間隔距離埋設(shè)凍結(jié)管道，在管道中使冷卻液鹽水：氯化鈣溶液做循環(huán)的流動，對管道的周圍造成以凍結(jié)管為中心的冷卻，使土中的孔隙水結(jié)成冰，是一種既能擋土又有截水效果的工法。 采用凍結(jié)工法是對盾構(gòu)機(jī)到達(dá)部位處的地層土一側(cè)實(shí)施凍結(jié)，在到達(dá)防護(hù)要求以后，開挖面局部擋土墻地下連續(xù)墻：厚度為1.2m被撤除。之后構(gòu)筑起盾構(gòu)機(jī)到達(dá)時要用的松散材料體=13.53m。這種松散體上有著正好被茶桶狀盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入的口子，而在前面用鋼材支護(hù)著。在

13、此松散材料體內(nèi)用流動化處理土所充填，讓盾構(gòu)機(jī)從中掘進(jìn)。在盾構(gòu)機(jī)到達(dá)所設(shè)定的位置后，從盾構(gòu)機(jī)的盾尾處脫出3環(huán)管片襯砌中予以放置用作凍結(jié)管道，實(shí)施盾構(gòu)后面部位的止水凍結(jié)，在止水工序完成后，將松散材料從前面上半局部順次撤除，然后再轉(zhuǎn)到盾構(gòu)機(jī)旋轉(zhuǎn)工序作業(yè)照片-1。 照片-1 盾構(gòu)機(jī)到達(dá)井內(nèi)松散體拆卸完畢 4-1-3 旋轉(zhuǎn)工法的選擇 對于盾構(gòu)機(jī)外徑在7m左右重量在350t以下盾構(gòu)機(jī)旋轉(zhuǎn)作業(yè)是有著很多實(shí)績的，而這次是一種大直徑斷面，重量達(dá)3000t規(guī)模的大型盾構(gòu)機(jī)的掉頭旋轉(zhuǎn)作業(yè)，是前所未有的，對于此種盾構(gòu)機(jī)的縱橫移動旋轉(zhuǎn)方法進(jìn)行了研討。 從表-2中的研討結(jié)果來看，本錢要低，對于粘結(jié)著地層土泥巴的盾構(gòu)機(jī)，作

14、為有可能最平安的施工工法，對本工程而言，是選擇了采用球形旋轉(zhuǎn)支承工法。 表-2 盾構(gòu)機(jī)旋轉(zhuǎn)方法比擬表 工法 優(yōu)缺點(diǎn) 實(shí)績 評價 在操作臺上涂布潤滑脂，摩擦系數(shù)約在0.30.5。 l 本錢較低l 需要勞動力l 調(diào)整旋轉(zhuǎn)困難 摩擦系數(shù)較大，難以適合于實(shí)施 在承臺面上貼上聚四氟乙烯，摩擦系數(shù)約在0.06。 l 構(gòu)造簡單l 貼面有變形之虞l 調(diào)整旋轉(zhuǎn)困難 6.45m340t 聚四氟乙烯貼敷方法，耐久性缺乏可靠度 插入球形旋轉(zhuǎn)支座，摩擦系數(shù)約為0.05。 l 旋轉(zhuǎn)容易l 反力較小l 需要鞏固底板 將重75t盾構(gòu)移動140m 優(yōu)勢明顯者高于其他的工法 插入翻轉(zhuǎn)罐、滾軸摩擦系數(shù)約為0.1。 l 反力較小l

15、旋轉(zhuǎn)有困難l 需要鞏固底板 6.61m，160t作為設(shè)計例子 旋轉(zhuǎn)方向困難存在平安上的問題 通過插入軌道的滑動體系，摩擦系數(shù)約在0.20.3。 l 橫向移動容易l 需大規(guī)模設(shè)備l 需要一定旋轉(zhuǎn)空間 7.45m350t 對于旋轉(zhuǎn)工作井狹窄的操作有困難 使用旋轉(zhuǎn)臺座。 l 移動旋轉(zhuǎn)容易l 本錢高l 大規(guī)模裝置 有裝載250t，400t實(shí)例 不易搞到適合于本次工程的裝置規(guī)模 氣動腳輪設(shè)施的使用，摩擦系數(shù)可小到0.01。 l 移動旋轉(zhuǎn)同時l 本錢高l 底板要具有精度 4.68m，120t5.85m，200t5.44m，180t 不易搞到適用于本次工程的裝置規(guī)模 其他。起重機(jī)吊動拆開、再拼裝。 l 能力

16、缺乏l 工期、質(zhì)量有問題 這種工法，摩擦系數(shù)是較小的，約為0.05。由于在平面上使用千斤頂?shù)仍O(shè)施，亦可以進(jìn)行任意方向的移動，水平移動旋轉(zhuǎn)作業(yè)的轉(zhuǎn)換，亦只要重新布設(shè)千斤頂就可以了。再有假設(shè)對鋼球的間距作調(diào)整的話，對重量的制約就少了，這是該種工法的特點(diǎn)。 4-1-4 旋轉(zhuǎn)工序的順序 旋轉(zhuǎn)臺座的根本構(gòu)造如圖-11中所示內(nèi)容，作業(yè)底面和通常的盾構(gòu)機(jī)支承臺座之間夾持有鋼球，對作業(yè)底板而言，為防止鋼球嵌入，要確保其光滑性，底板厚度3.5cm的鋼筋混凝土板上要澆筑25mm的找平砂漿，再將厚度25mm的鋼墊板，無臺階高差地鋪滿作業(yè)面，鋼墊板的接頭部位，經(jīng)現(xiàn)場焊接后，再作砂輪機(jī)打磨、修整。 圖-11 旋轉(zhuǎn)臺座詳

17、圖 在鋼墊板上設(shè)置鋼球和在下部安裝鋼板的盾構(gòu)支座，將盾構(gòu)進(jìn)入到支座上后，就和支座在一起移動旋轉(zhuǎn)。 照片-2 滾珠軸承 照片-3 盾構(gòu)機(jī)旋轉(zhuǎn)狀況 鋼球直徑為90mm，通過做成如照片-2那樣的構(gòu)架來決定其位置，把這種構(gòu)架連接56座，將盾構(gòu)機(jī)支座整體予以覆蓋。正式移動旋轉(zhuǎn)之中，相對支承臺座移動距離，僅將1/2鋼球作移動，在預(yù)先要作移動進(jìn)行的方向上準(zhǔn)備好鋼球，從后退出鋼球，并邊轉(zhuǎn)換著構(gòu)架來進(jìn)行施工。 4-1-5 實(shí)施情況 照片-3是圖-10中工序的旋轉(zhuǎn)完成后的情況，其次是根據(jù)再始發(fā)位置要作的縱橫移動。在移動旋轉(zhuǎn)過程中，是使用了400t2100mm的油壓千斤頂2臺，而實(shí)際上作為需要的推力是約為8085t

18、/臺，作業(yè)順利地完成了。 作為實(shí)施工程，作180旋轉(zhuǎn)為2天，前后的縱橫移動要求2天。 作業(yè)內(nèi)容是 縱橫移動行程5100mm和行程3500mm； 180旋轉(zhuǎn)； 縱橫移動行程8827mm。 4-2 掘進(jìn)中的泥水管理 本工程地區(qū)的地質(zhì)如圖-2中所示的地質(zhì)縱橫斷面圖，隧道的上半部位是東京礫石層Tog：N值50；在其下半部位那么為上總層的砂土層Ks：N值50，是比擬堅硬的地質(zhì)層；而東京礫石層中的最大礫徑達(dá)35cm，滲透系數(shù)為2.310-1cm/sec，是容易發(fā)生泥漿失散的地層土，在掘進(jìn)時際，為求得開挖面穩(wěn)定，重要的是在開挖面作泥水壓力管理的同時要進(jìn)行泥水管理。特別是對于西新宿隧道施工期間，主要干線道路山

19、手大街、甲州街道、首都高速道路4號線，和京王線、京王新線等鄰接著眾多重要的構(gòu)筑物，就有必要限制對周邊地基土的影響在低程度以內(nèi)。對于這條隧道作用著的外來水壓力，在盾構(gòu)中心位置處，大體上保持有190Kpa的水壓；而在開挖面上的泥水壓力，那么保持在地下水壓力+主動土壓力+30Kpa以上的數(shù)值。再有，在本工區(qū)的施工范圍內(nèi)，掘削斷面的上半部位，沿全線分布著使泥漿易失散的東京礫石層，對礫石層的措施，就是在對開挖面的水壓力管理的同時，必須著眼于防止泥漿失散措施的泥水管理，以能順利地作掘進(jìn)照片-4。 照片-4 東京礫石層的礫徑調(diào)查狀況 4-2-1 西新宿隧道施工中泥水管理 在西新宿線隧道的施工中，是通過以下的

20、工程進(jìn)行管理的： 粘性 比重 過濾水量 砂的成分 特別是對作為泥水失散的防治粘性管理相當(dāng)重視，在以往的漏斗狀粘性中加上采用泥漿的流動值來作管理。 作為這樣做的理由，那是由于漏斗狀粘性是一種綜合性常見的粘性，包括由于砂土的固體形成分產(chǎn)生的摩擦力的粘性，漏斗狀粘性認(rèn)為是適當(dāng)?shù)?，不限于必然有良好的泥膜形成?對此，泥漿的流動值，通過采用關(guān)系到泥膜形成的微粒子，來顯示粘性粘結(jié)力，將這個值作為管理工程，通過提高維持就可以直接維持開挖面的穩(wěn)定。 在西新宿隧道的盾構(gòu)掘進(jìn)中的泥水管理，是將豎井挖掘時所取得的土，事先進(jìn)行了泥水滲透試驗(yàn)，定出了初期管理標(biāo)準(zhǔn)值泥漿流動值，漏斗狀粘性，比重，過濾水量，砂成分百分率，觀

21、察掘進(jìn)過程中泥水滲透量等，調(diào)整每環(huán)掘進(jìn)的泥水圖-12。 4-2-2 泥水調(diào)整 對泥水的調(diào)整，是在每環(huán)掘進(jìn)終止以后進(jìn)行的，確認(rèn)每一種地基土中變化了的泥水性質(zhì)，要經(jīng)常性地為滿足設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)值而進(jìn)行泥水的調(diào)整。 各管理工程在內(nèi)的調(diào)整方法，對粘性、比重、過濾水量，通過泥水制作和用水進(jìn)行稀釋、置換，對于砂的成分是通過分流運(yùn)轉(zhuǎn)去除的。 始發(fā)工作井附近地層中的微粒子較少，補(bǔ)充了粘土和膨潤土，并參加了增粘材料，以提高比重和粘性，與此相反，在旋轉(zhuǎn)工作井附近，是采用4臺壓力過濾機(jī)排土容量在9.1m3作24小時充分運(yùn)轉(zhuǎn)，除去過分濃的泥水中的細(xì)砂的同時，又得要補(bǔ)充膨潤土溶液成為稀釋的結(jié)果。從2001年12月到現(xiàn)今為止，

22、完成了先行隧道600m，后行隧道490m的掘進(jìn)，而作為實(shí)績是在每環(huán)進(jìn)行平均為4060M3，最大達(dá)120M3的置換，稀釋的同時進(jìn)行掘進(jìn)施工的。 5、量測 5-1 管片襯砌的量測 西新宿隧道的管片襯砌外徑到達(dá)13.0m大直徑，構(gòu)筑成最小間隔約3.2m的雙設(shè)隧道。工程進(jìn)行之際，以對于作用在施工時臨時性荷載的平安性確認(rèn) 本設(shè)計的妥當(dāng)性確實(shí)認(rèn)作為目的，進(jìn)行了管片襯砌的量測。此外，根據(jù)這種量測的結(jié)果來把握作用在大深度、大斷面盾構(gòu)隧道中的土、水壓力和雙設(shè)隧道的影響，目的在于今后在平安上對管片襯砌的設(shè)計起到作用。 量測位置，如圖-1中所示的CD斷面間的內(nèi)圈運(yùn)行側(cè)先行隧道，作用在管片襯砌結(jié)構(gòu)上土、水壓力，內(nèi)部應(yīng)

23、力、內(nèi)部凈空變形等為對象進(jìn)行量測。量測是連續(xù)不斷的進(jìn)行方式，以下內(nèi)容是介紹了從管片襯砌拼裝起，到量測值到達(dá)穩(wěn)定為止的量側(cè)結(jié)果的時效變化。 5-1-1 試驗(yàn)位置和量測工程 盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)的線路上，其復(fù)蓋土層在2127m厚范圍，這次介紹的量測是在最大復(fù)蓋土層位置附近實(shí)施的。所進(jìn)行量測的工程和量測儀器的種類，見表-3中所刊內(nèi)容。管片襯砌是鋼筋混凝土R管片分成塊，寬度1.2m，厚度55cm，短螺栓接頭，在連續(xù)的環(huán)襯砌環(huán)結(jié)構(gòu)中布設(shè)儀器。土壓力表是采用法蘭盤式土壓力表，應(yīng)力是把管片塊堆置時的結(jié)果作為初始值考慮。 表-3 量測工程和種類 5-1-2 量測結(jié)果 土、水壓力 設(shè)置在管片中的土壓力表、水壓力表的量測結(jié)

24、果土水壓力、水壓力如圖-13中所示。管片拼裝之后，受到了盾尾刷子和空隙的注入壓力的影響，土壓力水壓力在一起的量測值上升，在盾尾脫離之際，盾尾刷子壓緊力和后背主注漿壓力成為原因，作用在土壓力表中最大760Kpa左右的瞬間的壓力。此后，水壓力穩(wěn)定在相當(dāng)于孔隙水壓力在下部250Kpa左右，而土水壓力在管片襯砌的下部處，上升到最大到達(dá)4000Kpa左右以后，一下子降低到370Kpa止，隨著時間的推移，再度緩緩增加，在2個月以后結(jié)束在390Kpa左右。 土、水壓力的最大值所顯示的位置，是在底部的土壓力表中，相對于最終壓力390Kpa，這個位置上的水壓力是240Kpa，兩者之差便是有效土壓力。再有，注入壓

25、力是將注入位置盾構(gòu)機(jī)頂端附近處以400Kpa進(jìn)行管理。 內(nèi)部應(yīng)力 在圖-14中，襯砌管片圓周方向上的鋼筋應(yīng)力之中，顯示了頂部底部管片襯砌的內(nèi)側(cè)、外側(cè)應(yīng)力的時效變化，和后拼裝管片襯砌不久，和歷時2個月后的各局部應(yīng)力情況。 圖-13 土、水壓力，水壓力時效變化 圖-14 鋼筋應(yīng)力時效變化圖 在所有場合下，頂部和底部外側(cè)的壓縮應(yīng)力是最大值正彎矩下狀態(tài)，相反，在側(cè)部位處呈負(fù)彎矩狀態(tài)。因此，著眼于這種內(nèi)側(cè)和外側(cè)的應(yīng)力差由彎矩為起因的時候，發(fā)生在剛拼裝后不久，后拼裝襯砌環(huán)應(yīng)力差急劇地增大。而且，在盾尾脫開時，應(yīng)力就整體來看在壓縮側(cè)變化，可知道襯砌環(huán)整體中是處在軸力作用下，而內(nèi)外的應(yīng)力差在增加。在此之后，應(yīng)力的絕對值和應(yīng)力的內(nèi)外差，是隨著時間而增加著，大致在2個月左右方才穩(wěn)定下來。從2001年3月到現(xiàn)在，管片襯砌的量測結(jié)果最大壓應(yīng)力是在81N/mm2發(fā)生在輔助量測管片中最大值是154N/mm2。 和設(shè)計斷面力的比擬 將設(shè)計斷面力和量測斷面力的比擬在圖-15中表示出來。按照設(shè)計，管片拼裝時按襯砌環(huán)單獨(dú)抵抗結(jié)構(gòu)自重模式計算，而量測值低于設(shè)計值。作為這個原因認(rèn)為是盾尾脫出時受到地層土的約束，使得已設(shè)置管片襯砌環(huán)起到了3次元的效果。 此外，地層荷載穩(wěn)定以后的斷面力圖中，量測值大致上等于設(shè)計值。 圖-15 設(shè)計斷面力和量測結(jié)果的比擬 迄今為止的量測結(jié)果