简介：
DPLEX盾构法是应用具有平行连杆式开挖机构的盾构施工各种断面形式（矩形、椭圆形等）的隧道。应用DPLEX盾构法的管片应具有一个合理的横形断面，即通过具有不同曲率分块拼接在一起形成圆弧矩形。此报告简述了DPLEX盾构开发过程中盾构和管片试验结果。
1． 前言
近年来，为了有效地应用市区人口稠密地区的地下空间，需要发展一种新型盾构施工法，使盾构开挖隧道断面接近实际使用合理断面形状。而DPLEX盾构法已经发明并得到发展以满足工程需要。
DPLEX盾构能开挖任何形状断面的隧道，它是通过一种独特的开挖机构进行开挖的，开挖面配有与开挖隧道断面相同形状的刀盘，这种刀盘由平行连杆机构带动旋转，这就可以开挖各种断面（矩形、椭圆形等）的隧道，开挖面由开挖下的土压进行支护。
为了检验盾构开挖机构和开挖面支护等功能，制造了一台矩形断面（1.04m×1.35m）试验盾构，对砂、砾石、密实砂层等模拟土体进行开挖。
已制造好的用于DPLEX盾构法管片的断面形状是具有不同曲率半径的圆弧矩形，这种圆弧矩形优于方形或长方形，因为前者能减小作用在跨度中心以及转角上的弯矩。为了进一步证实管片环的能力和对管片设计有充分的根据，已生产一环 3×3.3m的管片环并进行整环负荷试验。
2．DPLEX盾构开发试验
2.1 试验方法
用于试验的盾构，各种模拟土体已备好在土箱中，用以进行开挖以检测开挖性能、开挖面稳定情况等。
已备好的四种模拟土体分别为细砂、密实砂、砾石以及含有鹅卵石的砾石。试验盾构的技术参数和试验土箱全貌。
2.2 试验结果
2.2.1 刀盘扭矩
在细砂和砾石中，刀盘扭矩约为0.5~0.7tf-m，在密实砂层中刀盘扭矩约为0.6~0.75tf-m。开挖速度为1.5cm/min。
在含有卵石的砂砾层中，当刀盘遇到卵石时，最大扭矩要超值，虽然后来停下了，但通过刀盘反转又可重新进行开挖。在没有遇到卵石时，如在砂层中一样，刀盘扭矩约为0.6tf-m。开挖速度平均为0.75cm/min。
2.2.2 开挖控制
在砂与砾石两种土层中，开挖土砂可通过注入溶剂使其成为泥浆土，同时通过装在刀盘后的搅拌叶板使其搅拌均匀。另外盾构开挖时泥浆土的压力要保持常值。
2.2.3 盾构位置控制
在任何模拟土体中，对盾构倾斜和旋转均忽略不计。
2.2.4 排土情况
在砂和砾石层中，排出泥浆土坍落度为7～14cm，湿度为27～29％。
在含有卵石的砾石层中，大约每立方米含有直径约为110mm卵石130块左右，其中30~40％被搅拌叶板和土舱挡板粉碎。
2.3 试验结果摘要
试验结果可概括为以下2点：
1. DPLEX盾构的平行连杆开挖机构能安全有效地应用于各种类型土层。除外，开挖土层需要的扭矩相对小一些。
2. 在砂和砾石土层中，从开挖土的混合和开挖面稳定的控制来看，DPLEX盾构的性能可与圆形泥浆土压盾构相比。
试验结果表明，DPLEX盾构投入实际使用是毫无问题的。
3． 圆弧矩形管片环开发试验
3.1 整体负荷试验方法
管片环（3.3m×3m）横断面示于图6，已拼装好的2环管片（1/2+1+1/2）按图7和照片 2所示方法进行整环负荷试验。负荷施加于管片环4边跨度中心，考虑到土质条件和地层作用负荷情况，采用如图8所示形式加荷，管片材质为钢筋混凝土，接头采用钢板和螺栓联接。
3.2 试验结果
3.2.1 位移
3.2.2 钢筋与钢构件变形
按工况3加荷到屈服点时靠近加荷点p2钢筋变形，此变形值小于按弹性横梁RC断面计算值。
3.3 整环试验结果概括
整理试验结果可概括如下：
1. 通过弹性横梁模式设计并考虑到有效的绕曲刚度，实际位移几乎与计算值接近一致，所以用这种设计方法去设计DPLEX管片是适宜的；
2. 总体看，在钢筋与钢构件中实际变形值比计算值小。另外，在整环中破裂情况没有表现出任何特殊薄弱点，为此可以证实管片结构在承受到可能载荷是足够安全的，另外也证实，采用如圆形盾构使用的普通钢板和螺栓联接的结点是有效的。
4．隧道施工实例
4.1 工程概况
本工程是建造东京近郊Narashine城区污水排放控制隧道，该隧道作为天然水污水联合排放，意味着隧道底部位置受到一定限制，沿施工线路不很宽畅。另外各种管道和电缆（Ф600mm供水管道、公用电缆等）埋设于施工隧道上部土层中，因为诸多因素凑合在一起，所以DPLEX盾构在世界上首次被采用。
本工程采用1台DPLEX盾构开挖2条圆弧矩形断面隧道（宽4.2m，高3.8m），两条隧道间距仅为60cm。隧道覆土3～4m，隧道通过地层是细砂洪积层，隧道总长810m，包含一曲线段R=50M， 。
4.2 DPLEX 盾构
现在工程中应用的DPLEX盾构，盾构配有一个由四根垂直驱动轴转子，刀盘与转子偏心备置，盾构通过刀盘平行连杆转动开挖的隧道具有圆弧矩形断面，DPLEX盾构主要技术参数示于表3。
4.3 圆弧矩形管片
为用于直线段的混凝土管片（宽度：1.0m）。在曲线段（R=50M）采用钢支撑。
4.4 盾构开挖工况
4.4.1 刀盘扭矩
盾构刀盘扭矩小于相同断面面积普通圆形盾构，然而实际开挖所需扭矩是额定扭矩1/4～1/5
4.4.2 盾构千斤顶推力
DPLEX盾构千斤顶推力与普通圆形盾构相似，实际开挖需要的推力是600～700tf，大约是额定推力的1/3。
4.4.3 旋转控制
如果矩形盾构产生旋转，将会使管片拼装发生困难，或难以获得需要的断面。 在本工程施工中，通过转动校正盾构千斤顶和转换刀盘旋转方向。盾构的旋转控制在±0.3o以内。
4.4.4 土压力控制
由于施工工地覆土层和土结构关系，开挖时土压被控制在0.9～1.4kgf/cm2以内，因此地表沉陷大约不超过10mm。
5． 结论
由于通过盾构开挖试验和管片整环负荷试验，实际应用DPLEX盾构施工法已获得基本解决，在Narashino域污水隧道建设工程中DPLEX盾构施工法已被得到采用。尽管在工程中有几点困难，如隧道的圆弧矩形断面，覆土线，两隧道之间间距极小以及曲线推进，用DPLEX盾构开挖隧道对地面和邻近房屋均未出现大影响。
基于试验和上述应用结果，作者认为DPLEX盾构施工法已被确立为盾构新施工法，可用于开挖任意断面的隧道，即使含水地层隧道。还证实这种盾构的独特的刀盘系统（偏心多轴盾构刀盘）刀盘扭矩较小和刀具磨损减小。当前应对大断面DPLEX盾构施工法和长距离隧道施工应用进行研究，因为它在经济和耐用方面更具优越性
