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技术分享 | 日本磁悬浮中央新干线采用气压沉箱法同时施工2座深大基坑

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日本磁悬浮中央新干线全线设有多个深大基坑用于盾构始发和接收,在完工后主要用作紧急出口。这些基坑深度大多达到80~90m,施工方法各有不同。北品川紧急出口(走进现场 | 站在89m深竖井下是一种怎样的体验)和名城紧急出口(89m深竖井涌水事故处理——日本中央新干线名城紧急出口)采用了超深地下连续墙+开挖的方式,梶谷紧急出口则采用了超大断面气压沉箱法同时施工2座竖井。今天,就跟小编一起走进这个高难度工程去了解一下吧。

工程概要

东海道新干线作为日本最大的交通动脉,客运量已趋于饱和。在此前提下,磁悬浮中央新干线诞生了,日本首先建设了品川~名古屋区间。该新建工程在施工期间被用作盾构井,线路开通后,将被用作紧急出入口以及运输材料和维护轨道设备的物料运输口。

工程名称:中央新干线梶谷紧急出口与物料运输口新建工程

招标单位:东海旅客铁道株式会社中央新干线推进总部

承包单位:西松&五洋&青木翌桧特定建设工程联合企业体

施工时间:2017年2月2日~2021年10月31日

工程内容:气压沉箱法2座;紧急出口——椭圆形52~49m,GL-79.0m;物料运输口——圆形直径32m,GL-76.9m

▲ 紧急出口(左)和物料运输口(右)

▲ 紧急出口和物料运输口

施工亮点

1 软土地基加固处理

紧急出口的面积为2040㎡,底板厚度为8m,混凝土用量约为16000m³。根据目前的地基情况,可能会发生过度沉降和倾斜度过大的问题。经过地基加固方案比选后,采用了一种使用碎石的无振动挤密砂桩工法——SaveComposer工法。

▲ 地基加固施工情况(紧急出口)

2大规模混凝土浇筑

混凝土浇筑量在紧急出口最大为3107m³/d,在物料运输口最大为1721m³/d,整个工程约为100000m³,并且需要在高压下(0.68MPa)浇筑充填混凝土。当每天要浇筑大量的混凝土时,必须先制定一个周密的施工计划,将平衡供应和浇筑的量作为首要任务。紧急出口按照最大计划量3100m³分段浇筑,计划在10h(8:00~19:00)内连续浇筑。

▲ 底板、盾构开口、隔离墙的情况(紧急出口)

▲ 混凝土浇筑情况

3 大深度地下挖掘

由于气压沉箱的下沉深度非常大,紧急出口为GL-79.0m,物料运输口为GL-76.88m。在GL-20m上方为有人挖掘,下方为无人挖掘。同时为预防大深度环境作业的高气压病,从工作气压0.39MPa开始使用氦氧混合气作为呼吸气体,并设定最长作业时间不超过60min。

▲ 沉箱内挖掘情况

▲ 氦氧混合气体管理情况

4沉箱发生翻转

在GL-20m及更深的硬质固结粉砂层中向下挖掘时,由于刃脚的地基承载力以及主体结构和地层之间的表面摩擦力急剧下降,挖掘现场发生了最大下沉幅度约80cm的沉降。紧急出口每沉降1m就会逆时针旋转6.5mm,最终导致了翻转现象的产生。

▲ PC钢绞线张拉

经过原因分析后,采取了应对措施:在紧急出口3.0m的直线段设置锚和支架,在外部设置用于承受反作用力的基础混凝土,分别用PC钢缆线张拉,向沉箱施加旋转力。最终紧急出口的盾构开口水平位置控制在符合标准的150mm允许值以内,顺利完成沉箱下沉。

结语

本工程是日本仅有数例的大深度、大断面气压沉箱法施工,物料运输口和紧急出口分别于2021年2月28日和2021年10月31日顺利竣工。

▲ 紧急出口完成

编辑:同同

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