“白云说隧®”之浅谈日本同行对欧美隧道技术的融合创新

日本同行在美国人研究的钢管节和荷兰人研究的混凝土管节基础上,融合形成了一种新的管节形式,即钢和混凝土复合结构的形式,俗称三明治管节,并在川崎海底隧道、大阪港咲州隧道等工程中得以成功应用。

通过对日本同行的长期观察发现,他们非常善于将欧美人的不同发明融合在1个方案中,形成特有的日本技术,这应该也是一种后发优势。

实例

1)将现浇混凝土和盾构结合起来使用并建造隧道的技术是德国人发明的,他们把它称为extruded concrete lining technology,采用皮带运输机对隧道出渣。日本同行从这2项技术中敏感地察觉到,如果在1个机械化掘进隧道工程中同时采用这2项技术,意味着隧道掘进不必再采用机车运输管片和土渣,从而在45°坡度的隧道工程中仍然使用隧道掘进机。

2)2022年,国际隧协有一项奖颁给了日本的H&V技术,从这项技术可以获得不少启发。H&V技术的出现是为了解决雨水排放隧道建设中所遇到的困难,具体说,就是在整个隧道的一段必须是2条隧道上下叠合,以避开邻近建筑物的红线,在其他段又必须是2条隧道平行,以避免对上方桩基础的切割。当2条隧道接近工作井的时候,必须足够靠拢才能减少工作井的尺寸。日本同行用连体盾构的方式,通过掘进时连体盾构的位置转动而实现以上目的,其中的约束条件是2个盾构内的管片拼装施工位置不能因此转向。

3)一般认为,泥水盾构的发明应归功于Mott MacDonald公司的高级合伙人John Vernon Bartlett,他从意大利的地下连续墙泥浆护壁中获得启发,制造了世界上第1台泥水平衡盾构。

4)日本同行已经成功地将搅拌法和高压旋喷法结合在一起,其中高压旋喷桩是意大利同行发明的技术。

这些例子给了我们这样一个启发: 我们中国同行应该以批判和改进的态度去考察其他国家现有的隧道技术,而不是一味照搬引进。如果我们能够将可持续发展的需求设定为技术创新的动力,注意利用其他学科的进步推动隧道领域的创新,在隧道创新事业中将会赢得更多的成功机会。

思考

针对目前隧道技术的不理想现状,认真思考解决以下几个重要问题: 1)寻找更好的盾尾密封技术; 2)实现真正意义上的盾构连续掘进和连续运输; 3)实现无人化盾构掘进和矿山法开挖技术; 4)在无人化盾构技术的基础上,实现环形盾构的创意; 5)在岩石隧道掘进技术中,研究高压水、微波破岩等技术; 6)采用声呐技术和算法判断设备故障、人员工作效率以及人与物的位置关系; 7)采用泡沫聚苯乙烯聚合物混凝土替代传统的混凝土以减少碳排放; 8)研发一机多用的软弱地基处理设备,即采用1台设备可以实施不同的地基处理技术。