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（一）川崎人工岛的筑造
1．川崎人工岛的概况
川崎人工岛是处在9．5km长的海底隧道的中间部位、浮岛以东5km的海上。筑造人工岛的目的是在施工阶段时作为四条隧道的盾构始发基地，在隧道建成后又是隧道通风塔的立足地。为保障隧道施工时和建成后运营时的安全性，人工岛的地基特为采用SCP工法（混凝土压实工法）工法、DMM工法（低强度深层混合处理工法）法进行改善，地基改善情况参见图27。
图27 川崎人工岛概要图（施工中）
人工岛附近海域水深为28m，海底面下的土层情况为：
TP-55m附近是N值为0的软弱冲积粘性土，TP-70m处是砂质土和粘性土交替成层的洪积土层。在此层上以下TP一110～130m附近，是含有1～3m厚的粘性土薄层，是N值在50以上的砂性土层。
2．工程概貌
川崎人工岛是直径近似200m的大型海洋结构，采用大型地下连续墙围筑而成的圆简形结构，作为既挡土又截水的地下连续墙，深度在海平面以下70m处。地下连续墙是在地基改善工程和通过钢制护岸设施工程所完成的内外护套间进行施工的。有关工程是通过以下主要施工程序来进行的：
(1）在护套构造间打设钢管板桩；(2）土方回填的施工；(3）地下导墙和桩帽的施工；(4）地下连续墙先行幅段的施工；(5）地下连续墙后做幅段的施工；
整体概貌见前图，人工岛的全貌和地下连续墙的施工概念图，分别参见照片6和照片7。
照片6 川崎人工岛全景（1991年7月）
照片7 地下墙施工概念图
本工程的地下连续墙有如下的特点：
(1) 外侧直径为103.6m，长度达119m，壁厚是2.8m，属于世界上最大规模的圆形地下连续墙构筑。后行幅段的规格是前所未有的大断面、超深度的掘削；
(2)地下连续墙的平面形状，是近似正圆的112角的多连形。接头之间采用钢板接头；连续墙的上部30m区段内，采用管子接头将圆周方向的钢筋连接在一起；
(3)完成外壁结构后的内部开挖，大致在TP－40m～TP－30m之间，筑造2组厚度为4m的侧墙后，到达整理开挖基底面的计划，大体是成为近似先墙后拱的掘削施工状态（参见照片8）。
(4）在海底面上，以套管结构支承在人工地基形成的两侧，在掘削中的泥水压力和浇筑混凝土压力作用下，预测约有10cm左右的变形；
(5）海底面以下TP-60m范围．作深层混合处理方式改良地基．在回填土中按70kg／m3掺加水泥，由于强度的偏差，形成掘削槽的弯曲，此外，对泥水中水泥粒子混入，必须采取防止泥水恶化的对策；
照片8 竖井内部挖掘概念图
(6）掘削厚度较大，为了确保掘削精度（设计上规定±70mm）,需要建立新的精度管理体系；
(7）应用混凝土泵按流动化混凝土方式，进行大体积（在后行地下培幅段中打设量约为3000m3）、长距离(300m以上）的压送浇捣；
(8）采用2台450t吊钩的履带式起重机，合吊重量为270t重的钢筋笼；
(9）由于工作场地狭窄，影响了一些作业的操作进行。
作为地下连续墙施工细目如下所示，此外，图28所示为地下墙先行幅段的施工要领。
图28 地下墙先行幅段施工要领
施工细目
·连续墙外径 103.6m
·连续墙内径 98.0m
·设计墙厚 2.8m
·掘削机宽 2.88m
·掘削深度 先行惯段TP-115m；后行幅段TP-114m
·分四块段 两种幅段各自28段
·掘削机 EMX-320、EM-320各2台(吊钩履带吊）
·挖掘土量 先行幅段1048m3；后行幅段2911m3
地下洒在内径为98m的圆筒形结构物中分割为56个单元幅段，各单元幅段的分块是按下述条件来决定的：
·掘削机械（水平多轴式）的大小；
·沟壁的稳定上的单元最大幅宽（作为9m）
·作为左右称掘削，要求分割数为奇数；
·在拥削幅段之间最小的搭接长度为20cm
·钢筋笼最大重量。
考虑上述的诸条件后，做成先行1段（单元长2．35m）,后做3段（单元长8．96m）,接头形式是采用搭接接头的管型接头方案（参见图29所示）。
图29 掘削分割和管式接头
川崎人工岛的地下墙结构，是处在具有变形性能的钢制护岸结构交承条件下构筑墙体的，在设计时特别要考虑护岸结构的变形。
在确定地下墙入土深度时，要对①垂直支承力②地基土层的塌陷③作为挡土壤结构所要求的入土深度和④涌水处理四个专题进行研讨。
根据地质钻探到TP-230m处的结果表明，在TP-110m～TP-130m处附近存在难透水性地层，在此层以下为细砂层，至于地基土层的塌陷的考虑，只要把入土深度定在TP-130m的难透水性土层中，即可满足F-1．2的安全系数，采用深井点降水可求得地下水位的降低（见图30所示）。
又根据①③④的研讨结果，只要把入土深度定在TP-105m处即可。但最后考虑施工的易难性，决定把地下墙的入土深度定在TP一114m处。
在决定地下墙的壁厚时，由于在地下墙的壁面要存在0．2～2cm厚的混凝土质量较差的厚度，为此在断面设计时所有的地下墙的有效壁厚(t）多半是按下式：
t＝设计厚度一2Cm×2
图30 深竖井断面图
在川崎人工岛工程中，施工精度还得考虑圆周方向上的单元幅段之间的偏移为7cm,所以有效壁厚是按下述内容而选定：
纵方向t=设计壁厚(280cm）一2×2＝276cm
圆周方向t＝设计壁厚(80cm）一2×2－7＝269cm
至于地下墙混凝土的强度，考虑以往贯用的设计标准强度几乎全在30MPa以下．但是最近在LNG地下容器地下结构物中的墙体混凝土标号定在30MPa以上也多得很，川崎人工岛的地下墙混凝土设计标准强度定为36MPa。
有关临时设施的情况，因人工岛面积狭窄，混凝土成套设备和稳定液的配置设施，是利用船只建立在海上，在岛的北面东西两各自配置一套。钢筋笼的体积和重量皆很大，需要用平底驳船来运输。混凝土成套设备，可作为人工岛整个工程混凝土的打设能力，具有安全独立的两个整套设备驻扎在海上（见照片9）,其供应能力为240m3/H，每次可连续打设9000m3混凝土。不管天气、海上急剧变化的恶劣条件，这套设备具有长时间、连续打设的可能性。
由于钢筋笼的接头是导管式接头，其制作精度高、要求厂制。该工程先行幅段的接头安排在北海道的室兰，而后行幅段的接头是在九州岛的若松、长崎等工厂制作。
照片9 混凝土生产船全景
3．钢制护岸结构
川崎人工岛是直径近似200m大的大型海洋结构，其内外侧皆设置有护岸结构。其外侧的护岸结构由于处在深水之中为要承受较大的外力，故需要筑造成护套结构。
构筑护套结构的目的除了上述作用外，还为建设隧道通风亭的地基回填土的稳定考虑。在施工阶段也是各项工序的作业场地，在隧道施工完毕、处在运营时，则具有承受海上船舶冲击力的功能。
护岸结构是由宽度达35m的外侧钢制护岸和宽度为15m的内侧钢制护岸所构成。在两侧护岸之间、宽度为13m的间隙由回填土体充填（见前面总图图一26所示）。
内外钢制护岸各由14台护套构架拼成，在现场用联接构件将同类构件联接在一起，使之成为具有圆周方向的刚度，以能强有力地抵抗外界力量的侵袭。
对于外地护岸结构，因考虑到盾构掘进施工需要，采用了3种类型的护套构架构件。即构件A和构件B，再有一种是让盾构从中穿过的构件C（见图31所示）。
图31 护岸结构进体配且图
护岸结构的内侧护套构架，在地下墙完成施工后即可撤除，因而内侧护套构架设计中考虑的外力，为泥水压力和混凝土浇筑力，当然还要考虑地震力。而外侧护套构架属于不撤除的永久性结构，设计时考虑的外力除上述诸力之外，尚须加上通风塔建成后地震时，船舶冲撞时和结构疲劳强度的研讨。为了抵抗海上波浪袭击，必须在外侧护套构架的外侧面一周，装上能抗击波浪力的防波板。
川崎人工岛的钢制护岸的护套构架，整个主体钢结构重量约为35000t，钢桩约有21000t，属于世界上最大级的海上护岸结构，其施工上具有以下几个特点：
(1）施工场地处于川崎市浮岛海上5km处的东京湾最深（海水深度28m）处；
(2）全部28台（内侧14台加上外侧14台）护套构架，在安装时其用度要求很高，平面误差±l0cm，高程误差±10cm；
(3）按照当今日本国内规模最大的吊装能力进行安装作业；
(4）使用了大型全方位转动的起重船进行大直径(φl．6～1．8m)、长尺寸门(78～81m）桩的高效率应工；
(5）采用大型蒸汽锤、大型油压锤打设大规格的桩子；
(6）作为长里离运送大型护会构架和东京湾内一般来往船只之间的安全对策是要尽心考虑的。
以上六大特点，（2）是作为将各构件焊接成整体结构时所要求的施工条件，(3）～(5）则是要满足大型海上结构施工的基本条件，而(1）和(6）则为施工的环境条件。
护岸总体结构中所显示的内外两圈护套结构构件，是在造船厂制作加工后，进行海上运送到现场。然后在现场海面上采用大型起重机予以安装成整体结构的。其动用的主要物资和材料可参见表8。
主要物资材料表 表8
（二）木更津人工岛的筑造
1．木更津人工岛的概况
木更津人工岛位置处在川崎人工岛东面海上，长达1400m，宽为100m，是作为隧道和桥梁连接部分、以回填土方式筑造的人工岛（见图32）。
图32 木更津人工岛全体图
人工岛靠川崎侧750m为斜坡道路，木更津侧为650m的平坦部分。前者斜坡i＝4％，在斜坡道和平坦部分衔接处，设置了盾构隧道施工的盾构推出基地的沉井。人工岛东侧端部，设置了和桥台合用的护岸，把人工岛和木更津市连在一起，作为海上桥梁的基础。
人工岛位置的地质条件经地层钻探得知，从海底面到TP-30m附近是冲积层．在此层之下是厚厚堆积的洪积层。冲积层上部为N值＝0的软弱粘性土层（Ac1；层）,厚度在1～4m分布在全岛区域。冲积层之下层是砂层土层（As1层）,其N值=3～22。冲积层的底层是洪积层（D3层）,是砂与粉细砂相互成层．一直延伸到TP-60m深度附近，砂层的N值＝40～60，粉细砂层的N值亦在20以上。TP-60～TP-90m是D4层，此层土性质和D3层相似，亦为砂与粉细砂相互成层的地层。
2．工程简介
木更津人工岛由两大部分组成，西面是斜坡道路段，东面是平坦部分地段。人工岛道路两侧皆有护岸结构挡土，在斜坡道路段其护岸形式有抛石式、单道钢管板桩式、双道钢管板桩式和护套式四种式样。而在平坦部分的护岸是采用钢板桩格构式结构，在此仅介绍平坦段的工程简况。
1）钢板桩格构式护岸结构
木更津人工岛东段平坦地带的护岸，是采用48只由钢板桩组成的圆形格构（圆的直径为22．282m）组成。相邻两圆之间的两侧，再以r＝6．745m的孤段连接（见图33）。
图33 钢板桩格构平面配置图
每只圆形格构护岸的组成，是在工场中采用长度37m的钢板桩140根结合而成。此格式结构通过海上起重船吊至现场，在就位地点以44台蒸汽打桩机，在同一时间内一气呵成打入海底土层中。然后在格构式护岸之间，以1万m3的碎石充填，为了防止钢制护岸的海水浸蚀，特现浇混凝土保护。
钢板桩格构组成内容见表9所示。
48只图形格构组成的护岸结构的局部情况，可参见照片10所示。
钢板桩格构 表9
照片10 48只钢板格构就位后形成的平坦部分
2）人工岛填充材料的选定和施工情况
回填钢板桩格构护岸的充填材料，要满足设计和施工上的必要条件。
(1）设计上的必要条件－一钢板桩格构要能承受由填充材料引起的剪力和由钢板极接头问摩擦引起的应力，而在稳定计算上，要求回填材料的内摩擦角φ要在35°以上。此外，在平行于护岸内侧的道路主体结构，填充材料在发生地震时不会产生液化现象。
(2）施工上的必要条件一－为了要达到构架施工的稳定，用蒸汽锤把所有板桩在同一时间内打下后，并且在短时间内必须投入填充材料。回填材料的投入，使用输送设备船，必须适合施工实际情况。
要求上述的材料，山砂和最大粒径到15omm的石材通过选择，这批材料的比较内容，如表10所示
填充格构材料的比较 表10
山砂在东京海内容易获得供应，而且施工性也较好。在以前的研讨报告中是作为有希望的填充材料，而在设计中，作为填充材料需要的内摩擦角是35°，考虑只是在格构内按自然落体方式投料时是得不到此值的，对此改善方法须进行研究。作为改善方法，有下述四种方法可以研究比较：
·采用SCP法使其密实；
·用振动棒工法振以密实；
·采用回填砂深层混合处理法硬化之；
·采用回顾砂改良填土工法硬化之。
作为密实回填材料的工法实绩是很多的，且为优良的方法。然而担心由于施工时增加了钢板桩接头处的拉力而造成对其伤害。至于格构设置后的后续工序和密实工作的调整也可能成为问题。深层混合处理工法所占工费比率是比较高的，工程中密实方法也存在同样的问题。改善回填土工法，混合水泥和砂时要加入防止分离剂。
结束语
说起横断东京海公路工程研讨课题的分类来，乃是人工岛、隧道和桥梁三大部分。
从工程的易难度的次序来分，人工岛的筑造是问题最多、技术难度较大的结构物，特别是在地基改善工法中的疑难杂症内容甚多。而隧道工法由于在日本这几年来一直处于有成功的业绩出现，这两方面的工程内容，是横断公路结构物的骨格组成部分，尤其是海底隧道工程占到整个工程的大部分的面积。而反映在隧道的设计、施工中都体现了隧道工程规模的庞大、施工技术难度的高深。其中提出了不少前所未有的新技术、新工艺，有的是通过相当规模的试验、研究，最后应用到工程施工中去，取得了相当大的成绩，这些业绩在本文中先后作了介绍。
此外，隧道工程的掘进是在长距离、高水压的软弱粘土层中进行的，条件之苛刻也是世界隧道掘进史上所少有的，尤其是在掘进了2000～2500m后，两台面对面的大盾构在海底地层中实施对接，并达到了预期的效果，亦是盾构掘进史上值得称颂的，令同行刮目相看的。
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