1.前言
小田急線由起點新宿車站至小田原的小田原線、從(cong) 相模大野車站至片瀨江之島的江之島線、從(cong) 新百合丘至唐木田的多摩線，共有120km組成（圖1）。
新宿~小田原鐵路從(cong) 1927年開業(ye) 以來，一直承擔著首都圈的交通任務，發揮著首都圈的通勤、上學交通及通往箱根、江之島的觀光線路的交通作用。
隨著經濟高度發展，沿線人口顯著增加，早高峰時的擁擠不斷惡化，該線路中最擁擠的區間的世田穀代田車站至下北澤車站之間，擁擠率曾經一時超過200%，成為(wei) 大型民營鐵路最混亂(luan) 時期。
為(wei) 此采取了列車的長編排化、車輛的大型化、列車數量的增加等增強輸送能力的措施，但是擁擠率依然處於(yu) 高水平位，作為(wei) 根本性改善交通擁擠的措施，東(dong) 北澤至和泉多摩川的10.4km中增加了上下各兩(liang) 條線路實施雙複線化。
圖1 小田急線簡圖
圖2 小田急線的雙複線化工程
在此之前，東(dong) 北澤～和泉多摩川之間的世田穀代田~和泉多摩川間（約8.8km）完成了高架雙複線（部分是開挖式），消除了同區間已有的30處鐵路道口，為(wei) 提高鐵路與(yu) 道路的安全及街區景觀做出了巨大貢獻，同時，通過雙複線化顯現了縮短早高峰時所要時間的效果。
但是，餘(yu) 下的東(dong) 北線~世田穀代田間（約1.6km，以下稱“下北澤地區”）若不實行雙複線化，則不能消除鐵路的瓶頸，由於(yu) 原來要通過增加車輛數量來增強輸送能力的目的未能達到，故期待早一天完成整體(ti) 雙複線化工程。
下北澤地區的增線連續立體(ti) 交叉工程，通過將原來鐵路線的地下化與(yu) 兩(liang) 組複線的合並形成地下4條線的方式來實施工程。
本文，將對為(wei) 了確保包括下北澤車站部在內(nei) 的645m區間中複線盾構機隧道工程，以及地麵運營線（小田急線、京王井之頭線）的運行安全實施的周密的掘進管理及土體(ti) 變形管理結果，同時對住宅密集地區的環境應對措施作一報告。
2. 下北澤地區的雙複線化工程概況
代代木上原車站~梅丘間2.2km（其中複線為(wei) 1.6km）（圖3），用地下結構方式實施雙複線工程。
本工程區間，位於(yu) 人口超過80萬(wan) 人的世田穀區及澀穀區的中心地帶，幾乎沒有與(yu) 鐵路並行的道路，除了不得不利用不寬的街區道路進行施工外，工程場地也非常有限。此外，除了該線路是最擁擠的區間（火車日運行量約8000輛/日）外，還要與(yu) 環線7號線及京王井之頭線相交叉，與(yu) 東(dong) 京地鐵千代線相鄰接等，施工環境非常苛刻。
此外，本工程雖然以開挖工法為(wei) 主，但在下北澤車站附近是2線2層結構，故計劃同時采用盾構機工法掘削下部隧道（快車線），用開挖工法構築上部隧道（慢車線），隨後拆除部分盾構機隧道管片並進行擴挖，將上部、下部連接起來進行構築。（圖4）
圖3 下北澤地區的增加線路連續立體(ti) 交叉工程計劃
圖4 下北澤車站橫斷麵圖
3. 盾構機工程概況
盾構機工程，作為(wei) 不影響運營線的正常運行措施，采用了對周邊土體(ti) 安全性高的泥水式盾構機工法，盾構機從(cong) 位於(yu) 世田穀代田車站附近的出洞工作井向新宿方向始發進，至位於(yu) 下北澤車站新宿方向的調頭工作井該區間是在小田急小田原線的正下方掘進645m。並且在到達調頭工作井後將盾構機拉出，180度旋轉（照片1）後再次朝小田原方向開始返回線路掘進並到達出洞工作井。掘進總延長達1290m。
照片1 盾構機調頭狀況
掘進是從(cong) 2008年6月開始出洞，於(yu) 2009年2月到達調頭工作井，同年4月再次出洞並於(yu) 同年10月到達出洞工作井，盾構機隧道工程順利地完成。
3.1 盾構機技術參數
本工程中使用的盾構機技術參數如下所示。
·盾構機外徑：8260mm
·盾構機機長：8820mm
·盾構機總推力：70000kN
·刀盤力矩： 8961kN·m
·盾構機總重量：550t
3.2 管片技術參數
本工程中使用的管片如下所示。
·鋼管片：寬度300mm，車站部、擴挖部采用剛性一致的管片
·球墨鑄鐵管片：寬度300mm·400mm一般部、淺覆土部采用剛性一致的管片
圖5 土質縱斷麵圖
4. 土質概況
本工程區間的土質如圖5所示，在表土及關(guan) 東(dong) 壤土層下部分布東(dong) 京層砂層及礫石層，再在其下層分布著硬質上總層群。隧道中間部有台地衝(chong) 刷的沉沒穀，分布著淺穀底堆積物的腐殖土層。東(dong) 京層上麵的各土層幾乎是跟隨著地形起伏變化，上總層群大致形成水平狀。
盾構機隧道通過的大部分地基是洪積層的穩定上總層砂質土土體(ti) ，但是在調頭工作井附近，東(dong) 京層砂質土層及東(dong) 京層礫石層分布在隧道拱頂部。
地下水分布在東(dong) 京層的不承壓含水層及位於(yu) 東(dong) 京層下部的上總層群的數層中。
5. 運營線正下方掘進作業(ye) 中的風險與(yu) 對策
5.1 在運營線正下方盾構機掘進措施
由於(yu) 整個(ge) 區間都在運營線正下方掘進，故確保列車運行安全是一項重要課題。為(wei) 此，對於(yu) 下述事項製定了周密的計劃，嚴(yan) 格設定了施工時的管理標準值。
5.1.1泥水壓力的管理結果
若要用泥水式盾構機工法進行安全掘進，那麽(me) 確保發生在開挖麵土體(ti) 的“土壓+水壓”平衡成為(wei) 控製土體(ti) 舉(ju) 動的要素。在本工程中，利用了以往相同土質條件等的經驗進行反複探討的結果，將“開挖麵泥水壓力=地下水壓+靜止土壓+0.02MPa”作為(wei) 管理目標值設定。此外，還通過對初期掘進（試驗施工）與(yu) 測量數據的整合，邊進行安全確認邊施行周密的泥水壓力管理。
5.1.2掘削土砂量管理結果
由掘進產(chan) 生的土砂出土量，通過將設計數量（100%）作為(wei) 管理目標值進行施工，就能將對周邊土體(ti) 的影響控製在最小限度。土砂量的測量，當用密度計及流量計進行自動測量，掘削土砂量與(yu) 理論土砂量幾乎一致，可以認為(wei) 是無問題的安全掘進。
但是，部分土體(ti) 在事先地質調查中尚有未確認的砂岩及大粒徑礫石介入。為(wei) 此，通過增加礫石回收箱暫時停止掘進，邊重複礫石回收作業(ye) 邊進行掘進，合計掘削土砂量測量值中產(chan) 生偏差的測量土砂量及礫石箱內(nei) 的土砂回收量，通過確認出土量沒有問題，便能夠進行安全的土砂量管理。
5.1.3掘進的線形管理結果
掘進線形，由於(yu) 盾構機蛇形超挖成為(wei) 給周邊地基帶來變形的主要原因，故是重要的管理項目。
本工程中，掘進線形管理值在盾構機出洞時設定為(wei) ±100mm（上下·左右）以下，但是由於(yu) 在掘進早期已把握了盾構機初期掘進時的特性，達到了蛇形量小精度高的掘進線形，故將管理目標值的精度提高到±50mm，進行正式掘進的掘進線形管理，確保了極高的線形精度。
5.1.4壁後注漿的管理結果
壁後注漿，采用即時注漿方式從(cong) 注漿孔（2處）選擇施工，壁後注漿管理分別設定注漿壓力及注漿量的標準值，分別進行管理。
壁後注漿壓力將“泥水壓力（0.18~0.20MPa）+0.20 MPa=0.38~0.40MPa”作為(wei) 管理目標值來進行施工管理。壁後注漿率（注漿量）雖然產(chan) 生了些偏差，但從(cong) 整體(ti) 數量上來計算的話，則是用120%進行了施工。對盾尾空隙施行了充分的壁後注漿材料的充填，也沒發生對周邊土體(ti) 的影響，安全地進行了施工。
5.1.5土體(ti) 舉(ju) 動管理
為(wei) 了確認地表土體(ti) 的舉(ju) 動，整個(ge) 區間都采用全測站進行自動測量。此外，為(wei) 了把握隧道周邊土體(ti) 舉(ju) 動，在主要位置實施了變形測量並在並設隧道的鄰接部實施水平變形測量。
1）地表舉(ju) 動管理結果
用全測站測量的結果，大部分記錄為(wei) 1~2mm左右，但自動測量值由於(yu) 存在測量精度的允許值，故在接合手動測量進行測量後掌握了測量上的誤差。其結果是沒有出現地表麵土體(ti) 變形問題，並確認了對於(yu) 列車的安全運行及鄰近構築物是安全的。
2）土體(ti) 在垂直方向舉(ju) 動的管理結果
為(wei) 了把握隧道正上方及側(ce) 向的地基變形，收集了由分層沉降儀(yi) 在進行初期掘進時的測量數據。測量斷麵在掘進了距出洞工作井33m地點（測量斷麵①-1位置）及掘進至81m地點（測量斷麵②-2位置），對地表麵及各分層變形進行了測量，測量結果如圖6所示。
圖6 隧道周邊土體(ti) 舉(ju) 動（與(yu) 預測解析值的比較）
土體(ti) 內(nei) 的變形測量結果，在初期掘進地點的盾構機隧道正上方確認了最大沉降量為(wei) 2mm。其他測量點測出的最大值僅(jin) 為(wei) 1mm以下的沉降。對由實測值與(yu) FEM解析的預測舉(ju) 動值的比較結果，測量出較小的舉(ju) 動大致上是解析值的1/3~1/2左右。被認為(wei) 這是在盾尾空隙中被應力釋放的土體(ti) 在壁後注漿施工前保持著很高的自立性，維持在一個(ge) 穩定的狀態。對地表的影響在兩(liang) 測量點都是極其微量的，不必采取應對變形的措施，並確認了在列車運行中是安全的。
3）土體(ti) 水平方向舉(ju) 動的管理結果
土體(ti) 水平舉(ju) 動的測量是在距出洞工作井掘進了81m地點實施的，由於(yu) 盾構機掘進發生了0.6mm的變形。作為(wei) 土體(ti) 變形的主要原因，被認為(wei) 是掘進時仿行刀的超挖影響及掘進時的推力引起的。
由於(yu) 預測值與(yu) 實測值在總體(ti) 上發生了很大的偏離，故對土體(ti) 參數的重新評價(jia) 及掘進釋放率的變化進行了探討。在返回途中，在掘進距調頭工作井20m地點實施的測量中發生了0.8mm的變形。
5.2 在小田急線正下方的高水壓土體(ti) 中的4次出動與(yu) 進洞
5.2.1盾構機的直接出洞、進洞施工
在盾構機出洞、進洞施工中，由於(yu) 擋土牆的直接切削可以不釋放擋土牆應力就能在短時間內(nei) 出洞、進洞，故是對周邊土體(ti) 影響極小的工法。本工程的施工條件由於(yu) 是在運營線正下方道路下施工，可用場地狹窄，故擋土牆芯材采用了全斷麵強度接頭且容易施工的FFU材料的SEW工法。
5.2.2盾構機的拉出輔助工法的探討
在本工程中，由於(yu) 是用1台盾構機U調頭後來構築複線盾構機隧道，故在調頭工作井要將結束一側(ce) 掘進的盾構機施行拉出作業(ye) 。在盾構機拉出時，失去了盾構機殼體(ti) 與(yu) 土體(ti) 摩擦產(chan) 生的止水效果，防止地下水及土砂流入成為(wei) 了最重要的課題。
為(wei) 此，對於(yu) 輔助工法的選定在經過反複討論後的結果（表1），雖然在成本上比較貴，但鑒於(yu) 在運營線正下方及有高水壓的土體(ti) ，決(jue) 定采用切實安全的鋼製擋土牆工法。
表1 盾構機拉出輔助工法比較
照片2 盾構機進洞鋼製擋土牆的解體(ti) 狀況
2）施工概況
為(wei) 了拉出盾構機，在工作井部拚裝了內(nei) 徑8500mm，高120mm，長度10500mm的鋼製擋土牆（照片2）。擋土牆內(nei) 充填了流動性處理土，配比強度在承受盾構機自重範圍內(nei) 使用qu=3N/mm2，其他部分將qu=0.5N/mm2分為(wei) 2層進行了施工。
盾構機進洞，在土體(ti) 加固區前盾構機以20mm/min通常速度進行掘進，此後逐漸減速同時也降低開挖麵的泥水壓力，切割擋土牆並進洞。
（盾構機拉出用鋼製擋土牆的施工順序）
①製擋土牆支座的設置
②鋼製擋土牆環的拚裝
③端部鋼製擋土牆蓋的設置
④承壓橫撐支護的設置
⑤充填流動性處理土
5.3 在住宅密集區域內(nei) 施工的環境保全
施工區域要確保位於(yu) 住宅密集地的基地是困難的，由於(yu) 施工車輛能夠進出的場所也有限，故泥水處理設備設置在距工作井500m位置（照片3）。此外，管片也堆放在距工作井200m左右的線路上空設置的堆場裏。
照片3 泥水處理設備的隔音房
5.3.1泥水處理設備中的噪音、振動的應對措施
在泥水處理設備附近，通過與(yu) 周邊居民的協商，車輛進出場地的時間規定在8：00~20:30。為(wei) 此，作為(wei) 盾構機工程能連續作業(ye) 的防噪音、振動的應對措施，在開工前實施了下述6項措施。
①配備了高性能C型的防噪音房。
②一次處理設備是將使用低音頻用隔音板的振動篩專(zhuan) 用房設置在上述①隔音房內(nei) 。
③一次處理設備的振動篩的基礎打入支撐樁並設置氣動阻尼器。
④作為(wei) 泥水處理設備整體(ti) 的防止振動措施，打入支撐樁並作為(wei) 隔音房的基礎。
⑤棄土的運出采用電動反向鏟來降低驅動噪音。
⑥在隔音房的開閉部設置了隔音簾。
此外，在初期掘進時臨(lin) 近居民對噪音、振動有過數次投訴，對此進一步采取了隔音措施，在正式掘進時又追加實施了以下兩(liang) 項措施。
⑦在隔音房內(nei) 進一步設置隔音板。
⑧調整一次處理設備振動篩的頻率數。
5.3.2噪音、振動的應對效果
開工前的暗噪音、初期掘進中（實施①～⑥措施時）及正式掘進中（實施①～⑧措施時）代表性位置的噪音測量結果如圖7所示。
圖7 泥水處理設備的噪音預測值及實測值
根據包括追加采取的防止噪音、振動措施的實施效果，施工噪音已減低到暗噪音的程度，在進入正式掘進後，已能進行順暢地施工。
6. 結語
盾構機隧道在掘進時，本著鐵路運輸安全第一的原則，施行了事先預測解析及周密的掘進管理與(yu) 測量管理。此外，本文中沒能介紹，但掘進中在進行機械測量的同時，還每間隔數小時由軌道監視人員對軌道進行測量，並重新設置了當軌道發生沉降時列車緊急停止裝置等，以備不測時使用。其結果是：不僅(jin) 沒有對鐵路運輸產(chan) 生絲(si) 毫影響，就連土體(ti) 及地表土體(ti) 變形也沒有發生，取得了良好的施工效果。該成果若能在同樣條件下的類似工程中助一臂之力，將不勝榮幸。
小川司. 鐵路運營線正下方的地下化·兩(liang) 組複線化工程[J]. 基礎工，2011,3: 42-47.