探秘地铁盾构

日期: 2018-05-07 09:45:36
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来源: 山西新闻网--山西晚报


这就是推动盾构机前进的动力,32个液压推进油缸。

盾构机操作室,小小的两平方米空间掌控着大型的盾构机。

中铁十七局盾构机汾晋二号接收信号瞬间,太原地铁二号线首条千米盾构区间化章街站—通达街站双线贯通。

隧道入口的空气输送压缩机。

盾构机始发前,工作人员全面检查各部件。

工人们清理已经贯通的隧道内部杂物。

隧道内的土方运出、管片等各种材料运入都是靠这种挂着6节车体的电瓶车来实现的。

    

    近日,适逢中铁十七局盾构机汾晋二号接收,太原地铁二号线首条千米盾构区间化章街站—通达街站双线贯通,而通达街站—康宁街站区间左线汾晋一号盾构机二次始发。那么,地铁隧道盾构到底是怎么工作的?本报记者多次前往,一探地铁盾构中的那些秘密。

    一个工班仅十余人

    与传统的工地不同,现在的地铁施工大部分是大型机械操作,只需有限的技术人员操作机械和个别工人做一些辅助的工作。在盾构施工期间,一般一个工班只有15名工人,另外盾构操作员1人,跟班技术人员、跟班测量人员、跟班机修和电工各一人。

    盾体由无数个组成单元组成

    以太重组装的汾晋一号为例,盾构机总长度约84米,总重达到约450吨。如此一个庞然大物,要在地下做到灵活自如、游刃有余的掘进,需要无数个部件、单元的精密配合,虽然盾构机从前往后仅分为刀盘、前盾、中盾、尾盾四大部分,但每一大部分都有无数个小的主题单元,这些小的单元各有分工又密切合作,可谓结构复杂。好比在刀盘上就有1把鱼尾中心刀、42把贝壳刀、70把切刀、12把边切刀、6把横向保径刀、1把超挖刀、1个磨损检测和由6路液压、6路泡沫、6路电气装置组成的回转接头组成。而整个盾体,还包含主驱动、推进系统、铰接系统、位移传感系统、人舱、螺旋输送机、管片拼装系统、导向系统等无数个组成单元。

    盾构机是怎样工作的

    简单的说,盾构机分组件吊装到施工面的轨道后,先要进行组装调试,其后在导向系统的指引下往前推进,推进中刀头掘下的土方会临时存放在刀头后的土仓里,当土仓内的压力达到一定值时,螺旋输送机会把土方输送到皮带输送机上,皮带输送机再把土方送到电瓶车上运出隧道。这里需要强调的是螺旋输送机并不会把土仓内的土实时全部输送出去,而是需要保留适量的土方使土仓内的压力与刀盘前的土压相对一致,达到一种静态平衡,保障刀盘的正常运转与方向控制。刀盘的开挖面直径为6.44米,盾尾内会有同步注浆系统与管片拼装机对隧道进行加固成型。隧道内壁由6片管片拼装组成,管片之间通过螺栓固定连接,管片采用圆形断面结构,可加强管片的受力。

    施工轴线与设计轴线偏差不超5cm

    盾构机在地下掘进,没有明显的参照物,为保障其推进方向的精度,盾构机靠激光靶式DDJ、自动全站仪、洞内自动导航控制方向,并配备倾角传感器1个、位移传感器4个等全程监测方向偏移,当盾构机施工轴线与设计轴线偏差超过允许值时,测量系统会自动报警并停止推进,一般盾构机施工轴线与设计轴线偏差不超过5cm。

    盾构机有32个液压推进油缸

    450吨的盾构机需要足够的动力才能维持各部件的正常运转。推动这个450吨庞然大物前进的动力并不来源于电机,而是靠液压系统的反作用力推进,一般一台盾构机的液压推进油缸有32个,最大可产生42575千牛的推力。盾构机下井组装调试完成后,盾构机的32个液压推进油缸先以车站结构和专门加工的反力架作为后靠系统推动盾构机前进,进入隧道施工后,液压推进油缸则是靠拼装完成的管片为后靠系统进行推进,其最大推进速度为80毫米每分钟。

    隧道线形会设计成V形

    一般来说,地铁隧道都会有一定的弧线。在平面来说,隧道的走向主要沿着地面道路,以保障周边建筑物不受施工及地铁运行的影响。从线路竖曲线来说,隧道的线形一般会设计成V形,即中间低两边高,这主要是为了排水方便。当隧道内不慎进水后,可以让水快速流向远离车站的隧道中央,然后通过排水系统排出。在上下行隧道V形的最低点,隧道长度超过1000m,一半还会设计联络通道,联通上下行隧道。

    一个区间挖土7.3万立方米

    挖掘隧道会产生大量的土方。理论上每掘进管片的一环长度(1.2米)会产生约39立方米的土方,化章街站—通达街站区间隧道共计1869环管片,这意味着双线隧道将产生约7.3万立方米的土方,这些土方被电瓶车运出隧道后,首先会储存在专门的土方储存处,深夜再由车辆运送到指定的堆土场,也有一部分会用于工地施工填埋。为保障隧道内的作业环境,隧道内安装了输送新鲜空气的通风设备保障空气流通,而当刀头掘进时,为使土仓内的压力与刀盘前的土压达到静态平衡,需要膨润土系统不间断向刀头处喷水,这也抑制了土方扬尘的产生。

 

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    2、盾构机操作室,小小的两平方米空间掌控着大型的盾构机。
    3、中铁十七局盾构机汾晋二号接收信号瞬间,太原地铁二号线首条千米盾构区间化章街站—通达街站双线贯通。
    4、隧道入口的空气输送压缩机。
    5、盾构机始发前,工作人员全面检查各部件。
    6、工人们清理已经贯通的隧道内部杂物。
    7、隧道内的土方运出、管片等各种材料运入都是靠这种挂着6节车体的电瓶车来实现的。

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