在日本,常采用盾构可直接切削洞门的SEW工法(洞门采用FFU材料)进行盾构始发和接收。但该工法也存在一些问题,例如在盾构机通过时会对洞门止水圈造成损伤、切削碎片容易进入止水圈和盾构机之间影响止水性能、止水圈无法承受高水压等。
为了解决这类问题,日本开发一种结合冻结法、填充料和止水圈的盾构接收技术FPAS(The Freezing and PAcking Stop water)工法。
传统止水方法存在的问题
FPAS工法
FPAS工法是在洞门混凝土内设置冻结管和止水圈,能够在大深度、高水压条件下保证盾构接收安全。
FPAS工法示意图
该工法具有以下特征:
• 止水圈能够收纳配置在洞门混凝土内,不会受到盾构机造成的损伤;
• 对橡胶管内加压后使止水圈紧密贴合盾构机,可应对高水压;
• 对填充料进行冻结和解冻,使其作为流动化材料;
• 盾构机到达前冻结填充料、到达后解冻填充料同时启用止水圈,能够防止杂物进入止水圈和盾构机之间;
• 具有盾构机周围止水效果,可以减少土体加固范围,从而降低施工成本、缩短施工时间。
工程应用
FPAS工法在日本东京都蛇崩川增强干线工程中得到应用。由于原来的蛇崩川干线埋深较浅、排水能力不足,因此新建一条内径2200~5000mm、总长约6.6km的隧道提升该地区排涝能力。
工程概况
该工程的盾构接收采用了FPAS工法,到达井为圆形竖井(内径9.6m、深39.4m),洞门配置了FFU材质。
洞门密封装置为4分块,现场进行拼装焊接。从洞门一侧开始依次设置①埋入件②主体装置③延长件④挡盖。
在盾构机到达之前,对洞门密封装置内部注入的填充料的30cm厚度部分冻结。盾构机到达后,对填充料进行解冻使其流动化并启用止水圈。通过止水圈与盾构机紧密贴合防止地下水渗入。
根据盾构预计到达时间,开始为期7天的冻结,但当盾构机开始切削FFU时,解冻后发现洞门密封内部的水压力虽大幅降低,但依然没有达到完全的止水效果,推测原因是注水压力不足或钢板间隙有杂物掺入,因此采取注浆进一步提升止水效果。最终盾构始发精度控制良好,2022年9月顺利完成盾构接收,止水效果较好。
以上仅对FPAS工法及工程应用作简要介绍,要想查看更加详细的资料,请持续关注“隧道网"——知识服务平台(www.tunnelling.cn)