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熊谷组实行董事回顾日本隧道技术

来源:《隧道与地下》杂志

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发布时间:2019-03-13

【  特大??  】

  

        日本从明治时代(1868-1912年)开始,受公共机构的委托,建设了很多隧道。当时建造的水工隧洞和铁路隧道中,有些直到现在仍然被用于发电、运输等。另一方面,真正意义上的公路隧道建设是在1926年之后展开的,从1965年开始,公路隧道建设数量超过了水工隧洞和铁路隧道数量。目前,日本国内拥有水工隧洞约4700km,铁路隧道约3900km,公路隧道约4400km。虽然隧道的形状大同小异,但是各隧道的地质条件不同,且复杂多变,所以每条隧道都独一无二。隧道作为社会资本储备,可以说是一种非常重要的社会财富。


        在熊谷组迎来成立120周年之际,大家试着总结了迄今为止熊谷组的隧道业务。山岭隧道的施工总长度超过1000km,其中水工隧洞525km、铁路隧道210km、公路隧道280km。另外,盾构隧道的施工长度合计715km,其中上下水道490km、铁路105km、公路20km,其他如城市综合管廊、燃气、电力隧道约100km。


        从技术转型的角度来看,1935-1944年,山岭隧道施工从木制支护转变为钢板桩支护,从人工开挖发展为机械化施工。另外,大家通过Silot工法(一种在隧道两侧挖掘小断面隧道的方法),将隧道施工方法的应用范围扩展到了不良地质条件。1975-1984年是隧道施工法非常重要的转换期,在上越新干线中山隧道的施工中应用了新奥法,克服了膨胀性地层对构筑物的危害。在大阪饭山隧道中导入了多重支护工法,对产生严重变形的膨胀性地层进行了合理性的施工。工程机械还引入了大型液压机械,使大断面隧道施工和快速施工成为可能。另外,发展了AGF工法(使用凿岩台车向开挖面前方外周地层打入10-20m左右的钢管,并注入化学药剂和填送材料构建伞状的支护结构,防止周围土体坍塌的施工方法)和开挖面加固等辅助施工方法。用于山岭隧道的施工方法也扩展到软弱地质条件的城市部施工。在大阪府的箕面隧道施工中,通过辅助施工方法能够在未固结地层中开挖超过300平方米的大断面隧道。


        在盾构隧道施工方面,1945-1954年,从关门国道隧道导入敞开型手掘式盾构开始,经历半机械式盾构,在1960年左右施工的名古屋市地铁觉王山隧道中采用了钢筋混凝土管片。1965-1974年,日本进入经济高度成长期,隧道的开挖方式渐渐向敞开型机械式盾构转变。1975-1984年,以泥水平衡盾构和土压平衡盾构为代表的密闭型盾构被开发出来,盾构技术突飞猛进。1985-1989年,一扫全部采用圆形断面盾构的局面,在京叶线京桥隧道中应用了多圆断面盾构。之后,都营大江户线饭田桥车站等采用了三圆盾构、矩形盾构、复合圆形盾构,以及东京湾横断道路等工程采用了大断面盾构。盾构技术持续发展进步的同时,隧道长度不断增加。


       另外,山岭隧道施工方法和盾构工法相融合,出现了新的盾构工法,即SENS(Shield?ECL?NATM?System)工法。此工法应用于东北新干线三本木原隧道,增加了实际应用经验。


        最近的趋势包括磁悬浮中央新干线大埋深长大隧道,城市区以东京外环道为代表的大断面长距离盾构以及地下分合流处的拓宽工程。日本的隧道技术日新月异,但早前所建设的隧道逐渐老旧,以及由于大型地震频发需要重新审视隧道的设计标准等问题,进入大规模隧道更新期。今后,延长已建隧道的寿命和隧道更新开始进入人们的视野,相关技术的开发成为当务之急。


        每个时代的最新技术未必是万能的,都存在一定的局限性,如果勉强使用,可能会导致重大事故的发生,所以要铭记这一点。同时,为了克服技术的局限性,需要不断地进行技术研发。作为未来的任务,包括在利用ICT技术建设山岭隧道的工法中要实现开挖面作业的远程控制和省力化,以应对老龄化引起的建设行业人才短缺问题,以及盾构施工的进一步机械化和自动化等。


        在行业人才短缺成为社会问题的今天,大家立志打造一个有吸引力的建筑行业,让年轻技术员可以怀着梦想面向未来。熊谷组面向下一个120年之际,心怀创造隧道技术世界第一的愿景,砥砺前行。

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