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本报驻日本记者 陈 超

    高速公路是日本国计民生的动脉。近年来，由于资金紧缺和成本无法收回，拥有8700多公里高速公路的日本已没有更多的建设需求。但首都圈是交通非常繁忙的地区，交通拥堵问题难以解决。修建东京外环高速公路缓解首都圈的道路紧张，又是解决拥堵提高效率的措施之一，该路段建成后，将能使现在圈内60分钟行车时间缩短到12分钟。

    不过，这条在建的高速公路，其隧道无论在里程长度、挖掘深度以及施工难度上，都堪称世界之最，着实需要一些新科技来帮忙建设。科技日报记者日前实地探访了该公路隧道工程。

    首次开发超深层地下空间

    承建这一项目的东日本高速公路公司川上圭介课长代理向记者介绍，东京外环高速公路在东京外围，距市中心约15公里，总长约85公里。在改善首都周围环境和疏导交通方面，这条公路将起到非常重要的作用，是少数有需求的在建高速公路之一。到目前为止，已开通了34公里高架路段，即将开通16公里回填式地下路段。另有16公里路段在地下40米深处挖掘隧道，其余路段尚在计划当中。

    由于征地等问题会增加额外负担，外环路部分路段于2007年从原来的高架结构变更为隧道结构，2014年3月获批采用超深层地下空间技术，将主线隧道的16公里路段设计为40米深地下空间。通过高架变隧道的设计变更，节省了征地费用，同时也避免了高架公路把沿线环境与完整的传统社区割裂开来。

    在日本，于地下40米深度挖掘16公里长的公路隧道目前为止尚无先例。

    盾构施工破解隧道工程难题

    由于地下压力大且土壤岩石构成复杂，隧道还需要穿过以前用于固定河床、但现已废弃的钢筋混凝土地基，施工遇到无法预测的巨大挑战。针对这一艰巨的隧道工程，东日本高速公路公司运用了隧道盾构机等技术进行挖掘。

    主线隧道采用盾构施工法，使用盾构机地下施工，修建目前世界最大级别的外径15.8米的隧道。应用盾构机技术可减少工程施工对地面公路交通的影响，降低噪音和振动。这种施工法的优点在于隧道密封性好，对地下水影响较少，在城市地区的公路隧道、地铁、上下水和综合管廊等广泛应用。

    盾构机的结构由刀片、拼装机、螺旋运土机和盾构千斤顶组成。在刀盘上按辐射状安装数十个10厘米至15厘米长的刀片，通过刀盘旋转挖土掘进；拼装机在挖土后的空间拼装管片，进行隧道壁衬砌；旋转运土机将挖出的土石引入运土机内，通过螺旋旋转调整控制引入土方量；盾构千斤顶用液压自由伸缩，利用隧道墙面反作用使盾构机前进。

    隧道竣工后将成为双向六车道的高速公路隧道。施工方使用北向和南向两个方向共4台巨型盾构机同时挖掘。

    从主线隧道工地上运出来的沙土，先集中放到预设的沙土坑，然后用输送带或翻斗车运到临时堆场，之后再送往接收沙土的各单位。

    地下扩宽段是主线盾构隧道以及与盾构隧道分岔和交会的路段，运用暗挖法在地下扩宽盾构隧道。在地下40米的高压环境下进行主隧道与匝道连接施工，如何顺利对接世界上尚无先例。此外还需修建横向联络通道，在紧急情况时，可让人转移到并行的另一侧隧道中，并为了能够更加安全地疏散，将北向隧道与南向隧道相交叉，这样人不用横过超车道而可直接转移到另一隧道中。

    多种工程技术同时应用

    除盾构施工法外，外环高速公路还应用了其他工程技术，如气压沉箱施工法和地下水流动工程等。

    所谓的气压沉箱施工法，是一种对箱体最下部工作室内的气压加以控制，从而与周围地下水水压取得平衡，以防止地下水进入工作室的技术。

    而地下水流动工程，则是指由于修建公路隧道，地下部分水流会被截断导致地下水上游水位上升，下游水位下降。为避免发生水位变化问题，在上下游挖井并互相连接，保证地下水流通畅。

    更为有趣的是，由于工程面临前所未有的复杂情况，东日本高速公路公司称，外环道路将不设工期。

    （科技日报东京4月2日电）