日本盾构隧道新技术

偏心多轴盾构掘进机
1.6 摆动型盾构工法（ Wagging Cutter Shield)
通过油压千斤顶切削器摆动 动机构，兼用切削器辐条伸 缩机构，用以掘削非圆形断 面的盾构新机种。
摆动型盾构掘进机
1.7 茎盾构工法
1.8 球形盾构工法
Φ 3.94m×Φ 2.68m球形盾构掘进机
1.9 盾构隧道预应力管片工法
Freezing pipe R=4.0m
Soil improvement by Grouting
2.日本盾构隧道新技术工程实例
2.1 MF双园盾构工程实例 2.2 DOT双圆土压盾构工程实例 2.3 MF 4圆盾构掘进地铁车站工程 2.4 MF3圆盾构掘进地铁车站工程实例 2.5 装卸式３圆MF盾构施工地铁车站实例 2.6 母子盾构工法工程实例 2.7 茎盾构工法施工实例 2.8 东京湾海底隧道工程 2.9 东京地铁13号线工程新技术 2.10 东京高速中央环线新宿线工程
2.9 东京地铁13号线工程新技术



2001年6月开工兴建13号线，13号线位于东京西区，从 池袋经新宿到涉谷，全长8.9km， 工程建设总费用约2500亿日元（相当于人民币200亿元， 每公里地铁建设费约22亿元），包括用地费、土木· 设施 工程费、车辆费等。其中土木· 设施工程费占62%，电气 费占11%、车辆费占7%、用地费仅占4%。 建设资金来源于东西高速铁道整备事业费补助金、大陆 特定财源和地铁公司自有资金。
东京地铁13号线于2008年6月14日建成运营，由东京地下铁 株式会社承担建设和运营。该公司目前经营9条地铁线，运营 里程204km，车站191座，资本金581亿日元，职工8509人。
东京地铁13号线纵剖图

地铁线路全线位于繁华的商业街区下，地铁工程 采用了许多新技术新工艺新材料新设备。 地铁13号线设8座地下车站，其中有6座车站与其 它地铁线路平行或立体交叉换乘。
MF工法多圆盾构掘进机
1.4
H&V盾构工法
H&V（Horizontal variation & Vertical variation）盾构法是 将几个圆形断面根据需要进行组合，以开挖多种隧道断面形式 的特殊施工方法。H&V施工法可同时开挖多条隧道，推进方式 有像绳子一样互相纠缠在一起的螺旋式推进和让其中的某一个 断面从中独立出去的分叉式推进两种方式。可根据隧道的施工 条件和用途在地下自由的掘进和改变隧道断面形式和走向。
母子盾构工法示意图
母子盾构机施工实绩表
2.7 茎盾构工法施工实例：
大阪谷町筋新设管道工程



施工场所：大阪市上本町西一 段~天满桥二段 发包单位：西松· 大林· 前田· 奥村共同企业体 工 期： 1993年12月~2000年9月 工 法： 泥水盾构工法 地 质： 洪积层砂质土(N值在50以上)和粘性土(N值在 10~20左右)的相互交迭层 ① 谷町筋管道(干线盾构机) 盾构机外径：φ7.26m 隧道断面：外直径φ7.1m 施工长度：2,650m 最大覆土：50m 最小曲线半径：R=60m ② 上二本町线管道(分岔盾构机) 盾构机外径：φ4.24m 隧道断面：外直径φ4.1m 施工长度：850m 最大覆土：50m 最小曲线半径：R=20m
1、日本盾构隧道新技术概况
1.1 超大直径盾构技术 1.2 DOT盾构工法 1.3 MF盾构工法 1.4 H&V盾构工法 1.5 偏心多轴(DPLEX)盾构工法 1.6 摆动型盾构工法 1.7 茎盾构工法 1.8 球形盾构工法 1.9 盾构隧道预应力管片工法 1.10 PSS-Arch工法(弯曲顶管）
2 . 1 MF双园盾构工程实例： 京叶线京桥隧道新设工程

工 期 隧道长度 隧道断面 地 质 覆土厚度
1986年4月~1989年4月 619m 外径：高度φ7,420mm，宽12,190mm 洪积砂，粉砂层和砂砾层 23~26.5m 最小曲线半径R=400m
双圆泥水型 MF盾构机及 隧道工程
Φ7.26m/Φ4.24m泥水式茎盾构
茎盾构施工流程图
2.8 东京湾海底隧道大直径盾构施工实例
东京湾横断道路工程 全长15.1 km， ◢东京湾横断道路位置图 其中隧道长9.6 km， 桥梁长4.4km， 中间设2座人工岛，人 工岛长1 km， 工期：89年-96年 ▼东京湾横断道路一般图 费用：1万亿日元
2.2 DOT双圆土压盾构工程实例： 高速铁道4号线茶屋坂公园工程


发包单位：名古屋市交通局 施工长度：L=1007.3m 工 法： 土压式双心圆盾构工法 盾构外径：φ6.52m×11.12m 衬砌外径：φ6.30m×10.90m 衬砌宽· 厚度：1.20m/0.30m 最小曲线半径：R=500m 覆土厚度： 11.50～32.10m 地 质： 洪积砂质土(N=30～50)， 粘性土(N=10～30)
1.1 超大直径盾构技术
用于东京湾海底隧道的Φ 14.14m泥水加压盾构
母子型Φ14.16m泥水加压盾构
1.2 DOT盾构工法（土压型双圆盾构）
DOT工法双圆盾构掘进机
1.3 MF盾构工法（泥水加压型多圆盾构）

MF（Multi Face）盾构由多个圆形断面的一部分错 位重合而成，可同时开挖多个圆形断面的盾构法。 2个或多个大小不同的圆形断面通过一定规则的叠 合可提供任意断面形式的隧道。 MF盾构法更适用于地铁车站，共同沟和地下停车场 等大断面隧道的开挖。
泥土加压矩形(二轴) 盾构：H6,870×W10,240×L9,330 隧道长度：753m 覆土：8.2m—14.4m 地质： 洪积砂砾 N=20～50以上 工期： 1999.10～2003.10
2.6 母子盾构工法工程实例： 多摩川河上游雨水干线分项工程



工 法： 泥土加压盾构(地层中分离式母子盾构机) 工程场所：羽村市绿丘3段~青梅市末广町1段 发包单位：东京都下水道局 施工单位：五洋· 西松· 竹中土木建设共同企业体 工 期： 2001年7月~2004年1月 掘削外径：φ5,890mm/φ4,390mm 隧道长度： L=1,745m 母机部分 988m 子机部分 757m 管片种类：RC带榫槽管片(母子分离部分为钢管片) 母机部分 (φ5,750，厚度250mm，宽度1,200mm) 子机部分 (φ4,250，厚度250mm，宽度1,200mm) 覆土： 9.8m~17.8m 地 质： 砂砾层和洪积粘土层

５
Φ14.14m泥水加压盾构盾构示意图
８
東京湾横断道路 浮島南工区掘削データ
Digging data
• 木更津人工岛 • 川崎人工岛 • 桥梁 • 出入口风井 • 隧道内部
日本隧道与地下 工程新技术
傅德明 2009.3.13
东京地铁13号线工程新技术
日本东京至2007年底地铁已建12条线，运营总长度达292km， 客流量达760万人次/日，是世界上最繁忙的地铁。
c.tc. 4m
世界首座3原型MF盾构工法车站（横剖面图）
世界首台3圆形MF盾构掘进机
3圆形MF盾构工法车站
3圆形MF盾构工法车站
3圆形MF盾构工法车站
4.「MFシールド工法駅」
2.5 装卸式３心圆MF盾构施工地铁车站实例
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
用单圆盾构机掘进区间隧道到达车站端头井中； 在端头井内，将单圆盾构的两侧装配上小型盾构、改造成三 连型盾构 三连型盾构掘进车站部分的整个断面后到达接收井中； 在接收井中，脱卸掉两侧 2台小盾构，恢复成单圆盾构； 用此单圆盾构继续掘进另一段区间隧道。




工 期 隧道长度 隧道断面 地 质
1992年4月~2000年12月 275m 高度φ8,846mm，宽17,440mm 江户川砂层
覆土厚度 26~28m 最小曲线半径 R=125m
世界首座3圆MF盾构工法车站（纵剖图）
地铁车站位于东京饭田桥大久保大街、护城大街和目白大街交 叉处，交通十分繁忙，地面是高速道路、神田川分水渠道；地 下有地铁东西线、有乐町线、南北线、东电隧洞等重要构筑物 交织在一起；车站埋深30m，若采用明挖工法来筑造十分困 难。


车站最大埋深37m，池袋、新宿七丁目、涉谷站 为地下4层，其中涉谷站规模最大，宽度36m，为 地下四层五跨箱形结构。 地铁车站除杂司谷站和西早稻田站采用盾构法掘 进施工外，其余5座车站采用盖挖法施工。
地铁车站盖挖施工工法
车站施工采用成熟的地 下连续墙围护结构和盖 挖施工工法 。 围护结构采用柱列式 SMW桩，形成地下连续 墙。 基坑施工先开挖1m后把 钢梁安放在地下墙顶部 ，然后再钢梁上放置预 制的路面板。 开挖、钢梁、盖板在夜 间施工，不影响道路交 通。 地铁车站的基坑暗挖、 支撑、结构混凝土浇筑 在盖板下作业。
双圆土压型 DOT盾构机 及隧道工程
大断面双圆隧道车站断面图（岛式站台） 駅部大断面NATM標準断面図
大断面双圆隧道车站断面图（侧式站台）
2.3 MF 4圆盾构掘进地铁车站工程
4圆盾构掘进地铁车站
４圆MF盾构工法施工地铁站（纵剖图）
2.4 MF3圆盾构掘进地铁车站工程实例： 东京地铁12号线饭田桥工区建设工程
H&V盾构工法
1.5 偏心多轴(DPLEX)盾构工法
曲柄轴 曲柄轴 刀架 刀片 固定轴 驱动轴 刀片 旋转式传送带 旋转式传送带 固定轴 转动中心 刀架 驱动轴
偏心多轴盾构采用多根主轴，垂直于主轴方向固定一组曲 柄轴，在曲柄轴上再安装刀架。运转主轴刀架将在同一平 面内作圆弧运动，被开挖的断面接近于刀架的形状。因此， 可根据隧道断面形状要求设计刀架是矩形，圆形，圆环形， 椭圆形或马蹄形。
人行道
防护栏 开口部分
人行道
3m
立柱
首道支撑
盖板梁托
约3m
盖板梁1
盖板梁2
盖板梁3
地铁车站盖挖施工工法
车站围护结构——SMW桩(新宿七丁目和杂司谷站
采用泥水固化壁，涉谷站采用5轴ECW工法+再削孔桩 )
地下管线悬吊保护(上下水管、煤气管、电缆通信等线路 )
下水道悬吊保护
车站深基坑开挖施工(5座车站采用盖挖法施工 )

装卸式３心圆MF盾构
在工作井中将单元盾构改装成3圆盾构
３心圆MF盾构掘进和拼装地铁车站
３心圆地铁车站结构
大深度地铁车站构想
大深度地铁车站效果图
大深度地铁车站横剖面图（岛式车站）
大深度地铁车站横剖面图（侧式车站）
2.6 摆动型盾构隧道工程实例：
京都市高速铁道东西线建设工程

大口径预应力混凝土管片结构试验
1.10 PSS-Arch工法(弯曲顶管）
Subway shield tunnel
Soil improvement by Grouting
Existing structure Existing structure New structure
Frozen range
日本隧道与地下 工程新技术
傅德明 2012.11.7
前言
英国是最早开发应用盾构法隧道的国家1825～ 1843年，布鲁诺在伦敦泰吾士河下用盾构法修建 458m长的矩形隧道（11.4m×6.8m）。
日本盾构隧道技术的发展

日本于1939～1942年，首次用盾构施工国铁关门隧道工 程（盾构直径7.18m，隧道长度725.8m）。 1964年，开发应用Φ 3m泥水式盾构掘进下水道工程； 1969年，开发应用Φ 7.3m泥水加压式盾构。 1974年，开发应用首台土压平衡盾构。 1989～1996年，日本采用8台世界最大直径14.14m泥水 加压盾构，掘进东京湾海底隧道，2条隧道各长9.4km。 近15年来，日本盾构隧道技术向大直径、大深度、长距离、 多样化发展；开发应用盾构隧道新技术、新工法、新设备 百余种，成为世界盾构隧道技术最先进的国家。
东京帝都高速交通7号线白金台二工区
工程长度：双线盾构隧道418m三连型车站 盾构隧道120m 施工单位：熊谷· 青木建设工程共同企业体 工期：1994年3月11日～1998年6月10日 盾构外径：15,840mm×10,040mm 地质：东京砾石层，东京层粘性土 覆土厚度：15～22m