行业技术|济南首台盾构机下周下线 R1线尝鲜可月掘200米

   更新日期:2017-03-23     来源:建材之家    作者:博一建材    浏览:44    评论:0    
核心提示:盾构机,全称为全断面隧道掘进机,是一种具有金属外壳,壳内装有整机及辅助设备,在盾壳的掩护下进行隧道土体开挖、土渣排运、整机推进和管片安装等作业,从而构筑隧道的特种施工装备。济南轨交R1线挖掘地下隧道的“神器”盾构机18日左右要下线了,准备开启它的“成隧之旅”。作为“开路先锋”,这个长85米、重500多吨的重量级明星有何特长?工

装修选材|贵妃椅的摆放技巧 你不可不知的五个风水知识

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博一建材讯:盾构机,全称为全断面隧道掘进机,是一种具有金属外壳,壳内装有整机及辅助设备,在盾壳的掩护下进行隧道土体开挖、土渣排运、整机推进和管片安装等作业,从而构筑隧道的特种施工装备。

济南轨交R1线挖掘地下隧道的“神器”盾构机18日左右要下线了,准备开启它的“成隧之旅”。作为“开路先锋”,这个长85米、重500多吨的重量级明星有何特长?工作起来会不会扰民?它最怕的东西是什么?5月9日,笔者找到这个“神器”的制造商济南重工股份有限公司,认识了这位身价5000万元明星的成长之路。

神器长啥样?携带41把滚刀开路,造价5000万元

9日,在济南重工股份有限公司生产线上,笔者看到一台盾构机已经组装完毕,并即将下线。这就是“开拓一号”,也是济南首台轨道交通盾构机,估计下月初就能进场,然后还需要约1个月的时间进行安装调试,最后将应用到R1线王府庄站施工区间。

该公司办公室主任于海波说,这台盾构机开挖直径6.68米,长85米,总重量超过500吨,身价5000万元。由刀盘、盾体、主驱动、管片拼装机、螺旋机、皮带机、设备桥架、后备拖车、激光导向系统等10余个部分组成,具有土体开挖、渣土输送、隧道衬砌与浇注、测量导向等功能。

据了解,R1线的王府庄站、大杨庄站、济南西站站、演马庄西站为地下施工,长9.7公里,共配备6台盾构机开掘。于海波说,按照计划,除了“开拓一号”,5月底还有一台盾构机将下线,而6月份有两台下线,七八月还有两台下线。

“这个机器最前面的刀盘重65吨,配备了41把高强材料滚刀。”该机器技术负责人许京伟说,这个刀盘是8个电焊工,花了40天焊接出来的,可以满足济南地下既有软土又有岩石的挖掘要求。

神器咋工作?挖洞砌隧道同步进行,只前进不后退

“盾构机平均在地下10米至20米的地下开挖隧道,R1线有一段需要穿过京沪高铁地下,这时盾构机要在地下30米处工作。”许京伟说,盾构机开工之后,在液压的推动下,只前进不后退。与公路山体隧道不同的是,轨道交通地下段需要先在两端各挖出一个类似“豁口”的基坑,这些基坑所处的位置就是日后各个场站的雏形。

整个盾构设备运转起来,看上去还会像一列小火车,前面开挖后,后面的机器设备就会拼装隧道管片,并及时将开挖后的渣土运到开挖的“基坑处”。由吊机提升到路面,再由工程车辆运走。在一个小时的时间内,整个机构有40分钟在开挖隧道,20分钟在装隧道管片。

神器有多牛?月均掘进200米,设计寿命10公里

根据地质探测,R1线王府庄站至演马庄西站地下中软土、砂卵石、灰岩交替分布,盾构机24小时不停歇,每月可掘进200米左右。

“遇到岩石,盾构机每分钟可转3.5转,推进7毫米;遇到软土每分钟可转1转,推进40毫米至80毫米。”许京伟说,总体来说,该机器在济南的地质结构中,每月可推进200米左右,砂石层2公里就需要换一次滚刀,平均运行10公里后,该机器就基本报废了。这主要是因为该设备的关键部件主轴承、电机、液压马达等是从国外引进的,产品设计寿命为10公里。

“神器”饭量多大?据了解,该机器接入10万伏电压,经机器上的变压器转换为400伏电压开始作业。该机器设计功率1800kW,驱动功率945kW,也就是说,它工作起来每小时耗电量为900多度电。

神器咋控制?配置激光测量导向系统,误差每公里不超2毫米

这么有“分量”的设备是如何控制自己的运行轨迹呢?“这就需要安装在盾构机上的高精度测量系统帮忙了。设备配置先进的激光测量导向系统,误差每公里不超过2毫米。”许京伟说,别看设备大,一般一个班组8个人左右就可开展盾构施工工作。该设备上还有厕所、灯光等设施,隧道内不分白天黑夜,也不会刮风下雨,可实现工作人员全天工作。

据了解,该机器操作室还有一些屏幕,将分别监控着隧道掘进时同步注浆的情况,盾构机刀头的位置和方向、管片运入和渣土输出的实时状况。按正常情况,该机器每小时可产生渣土60立方米,如果渣土远超出这个数量,就说明机器在施工过程中有地方出现了塌方。

神器最怕啥?遇到平行水和孤立石块,会暂时停一停

别看500吨重的盾构机能将巨石压碎并用刀将碎石削成小石块,但它也有弱点,那就是怕水和直径1至2米的孤立的石头。

许京伟说,盾构机在地下开挖隧道,难免会遇到水。按照事先的地质勘探,施工地下没有大水。如果仅是一些没有压力的渗水,不会影响施工。如果有带有压力的水,不超过10公斤,也就是水深不超过100米的压力也基本不会影响施工。这时,他们会让盾构机先停止工作,采取灌注混凝土的方式,将水处理掉再进行机械开挖。“我们害怕的是,盾构机在前行挖掘的时候,隧道一侧有水并且和隧道方向平行。这时候,我们需要一边挖隧道,一边控制水,决不能让水突破隧道而影响施工。”
许京伟说,除了平行水外,遇到直径1至2米孤立的石头时,盾构机在前行中往往会出现不能将其压碎而是推着孤石走的情况,从而影响施工。这时候,他们只能采取人工爆破的方式,将石块炸碎再开掘隧道。

隧道神器面面观

【效率】

1.遇到岩石,盾构机每分钟可转3.5转,推进7毫米;

2.遇到软土每分钟可转1转,推进40毫米至80毫米。

【耗能】

1.接入10万伏电压,经机器上的变压器转换为400伏电压开始作业;

2.设计功率1800kW,驱动功率945kW,每小时耗900多度电。

【优点】

1.安全开挖和衬砌,掘进速度快;

2.盾构的推进、出土等全过程可实现自动化作业,施工劳动强度低;

3.不影响地面交通与设施;

4.施工中不受季节、风雨等气候条件影响;

5.在松软含水地层中修建埋深较大的长隧道时,更具技术和经济的优越性。

【弱点】

1.隧道一侧有水并且和隧道方向平行;

2.遇到直径1至2米孤立的石头。原来如此选“金贵”盾构机还是传统钻爆法?

隧道开挖不能只看造价

既然盾构机是挖隧道的“神器”,顺河高架南延线玉函路地下段为什么不用呢?

据了解,现在该隧道使用的是钻爆法,就是先在岩石上打孔安置炸药,然后将岩石炸碎的方法。“从工程安全、施工速度和施工成本上来讲,玉函路隧道使用盾构机是可以的。”许京伟说,使用钻爆法施工路面允许有30毫米左右的沉降或抬升,而使用盾构机不超过5毫米,施工速度也比钻爆法快,但是使用盾构机有一个条件就是需要一个深10多米、长七八十米的出土坑,玉函路施工段,住宅区、交通主干道聚集,挖出土坑比较难做到,否则会影响居民出行,所以使用了传统的方法。

还有人问,盾构机这么“金贵”,为啥R1线不用传统钻爆法?据了解,R1线地下段不能用钻爆法。根据探测,济南西部地下水丰富,用钻爆法无法控制地下水出水量,另外,R1线要经过京沪高铁下和济南西站下,钻爆法存在不可控因素,万一操作不当会影响高铁通行。此外,盾构机在工作时,动静很小,在施工过程中,地面上也不用大面积拆迁,不阻断交通,施工无噪音,地面不沉降,不影响居民的正常生活。两者相比,盾构机显然更安全可控。
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