“白云說隧?”之淺談日本同行對歐美隧道技術的融合創新

日本同行在美國人研究的鋼管節和荷蘭人研究的混凝土管節基礎上,融合形成了一種新的管節形式,即鋼和混凝土復合結構的形式,俗稱三明治管節,并在川崎海底隧道、大阪港咲州隧道等工程中得以成功應用。

通過對日本同行的長期觀察發現,他們非常善于將歐美人的不同發明融合在1個方案中,形成特有的日本技術,這應該也是一種后發優勢。

實例

1)將現澆混凝土和盾構結合起來使用并建造隧道的技術是德國人發明的,他們把它稱為extruded concrete lining technology,采用皮帶運輸機對隧道出渣。日本同行從這2項技術中敏感地察覺到,如果在1個機械化掘進隧道工程中同時采用這2項技術,意味著隧道掘進不必再采用機車運輸管片和土渣,從而在45°坡度的隧道工程中仍然使用隧道掘進機。

2)2022年,國際隧協有一項獎頒給了日本的H&V技術,從這項技術可以獲得不少啟發。H&V技術的出現是為了解決雨水排放隧道建設中所遇到的困難,具體說,就是在整個隧道的一段必須是2條隧道上下疊合,以避開鄰近建筑物的紅線,在其他段又必須是2條隧道平行,以避免對上方樁基礎的切割。當2條隧道接近工作井的時候,必須足夠靠攏才能減少工作井的尺寸。日本同行用連體盾構的方式,通過掘進時連體盾構的位置轉動而實現以上目的,其中的約束條件是2個盾構內的管片拼裝施工位置不能因此轉向。

3)一般認為,泥水盾構的發明應歸功于Mott MacDonald公司的高級合伙人John Vernon Bartlett,他從意大利的地下連續墻泥漿護壁中獲得啟發,制造了世界上第1臺泥水平衡盾構。

4)日本同行已經成功地將攪拌法和高壓旋噴法結合在一起,其中高壓旋噴樁是意大利同行發明的技術。

這些例子給了我們這樣一個啟發: 我們中國同行應該以批判和改進的態度去考察其他國家現有的隧道技術,而不是一味照搬引進。如果我們能夠將可持續發展的需求設定為技術創新的動力,注意利用其他學科的進步推動隧道領域的創新,在隧道創新事業中將會贏得更多的成功機會。

思考

針對目前隧道技術的不理想現狀,認真思考解決以下幾個重要問題: 1)尋找更好的盾尾密封技術; 2)實現真正意義上的盾構連續掘進和連續運輸; 3)實現無人化盾構掘進和礦山法開挖技術; 4)在無人化盾構技術的基礎上,實現環形盾構的創意; 5)在巖石隧道掘進技術中,研究高壓水、微波破巖等技術; 6)采用聲吶技術和算法判斷設備故障、人員工作效率以及人與物的位置關系; 7)采用泡沫聚苯乙烯聚合物混凝土替代傳統的混凝土以減少碳排放; 8)研發一機多用的軟弱地基處理設備,即采用1臺設備可以實施不同的地基處理技術。