伦敦的“超级下水道”即将完工！回顾泰晤士Tideway深排隧道建设过程中的各类技术亮点
发布时间:2023-10-20
2023年10月6日，伦敦泰晤士Tideway深排隧道全线的二次衬砌已全部施工完成，标志着这条2016年开工的深排隧道的地下工程部分已基本完工，预计在明年将投入使用。工程启动至今，小编一直对其进行跟踪报道，本期，就来带大家一起回顾伦敦泰晤士Tideway深排隧道施工过程中的各类技术亮点吧！
英国首都伦敦的排水系统始建于19世纪维多利亚时代中期开始建设的城市下水道系统，至今依旧是伦敦排水系统的基础。在2007年，伦敦政府决定实施“泰晤士Tideway隧道”方案，为伦敦建设一个现代化的排水系统。方案计划在泰晤士河下方建设总长35km、最深处达70m的“深层排水隧道”，这条深排隧道在缓解城市内涝的同时，还将有效阻止未经处理的污水在降雨的时候流入泰晤士河。泰晤士Tideway隧道项目于2016年正式开工，原计划2023年竣工，2024年全面投入运行。主隧道的内径为7.2m，埋深从伦敦西部地下30m处直至伦敦东部地下70m。它将通过隧道截流污染最严重的34个合流溢流口，收集的污水输送至Beckton污水厂进行处理，处理后排放至泰晤士河。
为节省成本缩短工期，泰晤士Tideway隧道工程在管片上花费了不少心思：工程使用了无螺栓楔形管片技术，VMT虚拟管片拼装试验技术等方式来降低成本，加快施工速度。
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无螺栓楔形管片：
无螺栓楔形管片由CECL Global集团开发，在首次应用于伦敦泰晤士Tideway工程西段隧道。管片平行于隧道轴线的径向的一侧嵌有直径50mm的高密度聚乙烯（HDPE）杆，另一侧则预留了接头凹槽，管片拼装时，一块管片上的高密度聚乙烯（HDPE）杆插入相邻管片的凹槽内，形成连接。管片上还采用了高性能HDPE密封垫，保证密封性能。无螺栓管片在日本的地下排水管道建设中已有使用，但在英国尚属首次。在排水隧道中，这种管片在改善结构性能、密封性与耐久性的同时，还提高了制造效率、拼装速度与施工安全性，从而降低了施工的总成本。
VMT虚拟管片拼装试验：
按照英国的大型基础设施项目预制管片的标准规范，泰晤士河Tideway隧道项目将会需要建造和架设30个试验环，成本巨大。为节省时间和成本，也为了获得更准确的实验结果，Tideway隧道项目决定使用VMT的虚拟管片拼装试验技术，在30个试验环中，28个试验环将采用虚拟管片拼装试验，承包商只需进建造两个实际的管片试验环。虚拟管片拼装实验
在计算机中进行虚拟管片拼装实验听起来有些不切实际，但技术人员通过三维测量，虚拟安装，管片环数据分析等一系列工作，让这一目标变为了现实。目前，按照VMT的数据，虚拟装配的测量偏差范围大约在-1.9mm至 1.5mm之间。虚拟安装
作为一条设计寿命120年的排水隧道，泰晤士Tideway隧道的二次衬砌至关重要。施工团队在二次衬砌的安装过程中使用了不少创新技术。
主隧道二次衬砌施工：
泰晤士Tideway隧道的主隧道初衬由预制混凝土管片组成，初衬之上还将浇筑一层 250mm厚的混凝土二次衬砌，将隧道的总直径减少到 7.3m。为了确保120年的设计寿命，二次衬砌不允许有纵向接缝，必须全部采用全圆浇筑方式施工。泰晤士Tideway隧道的施工团队专门设计并定制了钢模台车，以进行二次衬砌的整环施工。这款台车最引人著名的创新点是带有整套PLC系统，施工中的很多步骤由PLC系统自动控制，通过对自动化运行过程中的关键数据进行收集分析，技术人员还进一步提升了自动模式的施工效率。
台车投入使用的前三周里，自动模式下的工作效率并不高；但对采集的数据进行分析学习后，半自动和自动模式的施工效率逐渐提升，并且完成的二衬质量极高。
泰晤士Tideway隧道的大部分连接隧道都是使用新奥法施工，按照原设计，初衬和二衬之间添加一层防水膜，但施工团队在在工程中进行了创新，利用防水喷射混凝土衬砌衬砌层免除了这层防水膜。施工方使用定制化的低渗透性喷射混凝土，混合特殊的防水结晶剂后，制成了防水喷射混凝土。混凝土中独特的枝蔓状结晶体遇水就会开始激活生长，以此使混凝土获得防水的性能；在加入结晶剂后，混凝土成本上涨至每立方米60英镑。
泰晤士河Tideway隧道工程总计投资38亿英镑，泰晤士水务还额外投入11亿英镑进行运营前的准备工作。在2024年就将开始全线运营，这项耗资巨大的工程究竟效果如何，让我们一起拭目以待！
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