小编语：近些年，日本东京都水道局正在持续推进供水管网的建设项目以向市民提供更好的服务。本次介绍的多摩北部输水管工程就是在此背景下立项，快和小编一起来看看吧 ~~
为了增强多摩川左岸东部地区的给水稳定性，东京都水道局在清濑市内建设了一座给水站，并采用土压平衡盾构施工一条连接新建给水站和既有输水管道的盾构隧道。
盾构掘进全长2835m，根据输水管道的设定尺寸φ900mm，采用盾构外径φ1930mm、钢管片内径φ1650mm，是东京都水道局建设项目中最为狭窄的隧道。
整体平面图
地质与路线概况
盾构线路位于粉砂层、砂层和砂砾层互层的地区。另外，在预先钻孔调查中发现了φ300mm级的巨砾，在始发井开挖过程中也存在较多类似大小的卵石。
地质剖面图
盾构线路包括多个急曲线段，施工条件相当复杂。始发井位于在建的多摩北部给水站用地内，盾构始发后的1600m是在主干路下方，中间经过所泽街道，1900m以后再次下穿主干路。始发井周边地区属于第一类中高层居住专用地区，建有公寓、医院和中小学校。
施工难点及对策
由于本次施工是在含巨砾的砾石层内掘进约2.8km，除了刀具磨损外，刀盘围板、驱动密封等部位也可能出现磨损。而线路上方是交通繁忙的主干路，无法从地面修建竖井进行换刀，因此，需要研究无需换刀的情况下完成硬质砾石层切削的刀具规格。
1）盾构机的磨损对策
①刀盘
在增加刀具的超硬刀刃嵌入长度（15→45mm）的基础上,采取了高（红色部位先行刀）、中（绿色部位）、低（黄色部位齿刀）3段式的阶梯型布置方式，使各刀具有不同的磨损程度。
盾构机概要
②盾构刀盘围板
考虑到硬质砾石层内的长期掘进可能会对刀盘围板造成磨损，因此在围板上布置了保护刀，并覆以硬质焊敷层。
盾构机和保护刀
③刀盘驱动密封（迷宫密封）
在刀盘驱动部位（刀盘臂）与土舱切口环之间设置了密封防止土砂流入，但该部位夹杂了硬质砾石等依然会造成切口环变形、密封磨损失效，使土砂进入齿轮箱导致无法掘进的情况。因此，在密封入口部位的切口环位置焊接了32mm厚的方钢，形成砾石不易进入的迷宫式密封结构。
驱动密封的保护
2）超小直径和急曲线对策
①渣土的运输方式
为了提升效率，使用了特殊渣土车（容量1.3m³）的运输方式。另外，在螺旋输送机排土口和渣土车之间使用了排土钢管（φ200mm）连接，利用螺旋排出压力和压缩空气输送渣土。
洞内断面图
洞内排土情形
②巨砾处理方式
螺旋输送机采用了盾构机内可配置的最大槽内径φ368mm的带式螺旋，可输送300mm×240mm的巨砾。为了防止超过该尺寸的巨砾进入刀盘内，在刀盘上配置了辅助辐条限制开口。针对超小直径盾构，对于超过刀盘开口限制的巨砾采取了在刀盘前方等待破碎完成的方式。
刀盘开口限制和巨砾的处理示意图
3）防止施工效率降低的措施
①大型化的井下调车平台
该项目采用2节编组的蓄电池机车。因为隧道断面小，无法采用道岔装置，为了缩短井下渣土车调车时间，所以在渣土车标准使用数量3辆（合计3.9m³）的基础上，新增了2辆（合计2.6m³）进行周转。其次，在井下配备了大型调车平台对渣土车进行调车，减少了起重机使用次数。
大型化调车平台
②巨砾回收箱的设置
因为巨砾从螺旋输送机排出后，若直接进入闸门和渣土车之间设置的排土钢管（φ200mm），堵塞在内需要花费大量时间寻找堵塞位置，所以在螺旋输送机后方安装了巨砾回收箱。
巨砾回收箱
总结
本工程是一项硬质砾石地层内盾构施工，通过采取刀具耐磨损等措施，最终无需实施换刀顺利完成掘进。施工进度方面，通过缩短渣土车调车时间等方法，确保了最低限度的施工循环时间。
但施工完成后，仍发现有许多可以改进的地方，如盾构围板的偏磨损反映出本次的保护刀和硬质焊敷层方式保护不够充分，需要扩大保护范围或改进围板的材料等。此外，狭窄隧道内可配置的砾石破碎和渣土泵送设备如果能够得到实用化，可以进一步缩短渣土运输至地面的循环时间。