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由濟(jì)南重工設(shè)計(jì)制造的我省首臺(tái)大直徑地鐵隧道盾構(gòu)機(jī)“開(kāi)拓一號(hào)”順利完成組裝調(diào)試,將于5月17日驗(yàn)收下線,6月份在濟(jì)南軌交R1線王府莊站施工區(qū)間完成始發(fā)。
15日,記者來(lái)到濟(jì)南重工,見(jiàn)識(shí)了被稱為“工程機(jī)械之王”的盾構(gòu)機(jī)。據(jù)悉,這臺(tái)盾構(gòu)機(jī)為濟(jì)南軌交量身打造,開(kāi)挖直徑達(dá)6.68米,總長(zhǎng)85米,總重515噸,月挖約200米。
為濟(jì)南地質(zhì)水文量身打造
盾構(gòu)機(jī),全稱全斷面隧道掘進(jìn)機(jī),是一種具有金屬外殼,殼內(nèi)裝有整機(jī)及輔助設(shè)備,在盾殼的掩護(hù)下進(jìn)行隧道土體開(kāi)挖、土渣排運(yùn)、整機(jī)推進(jìn)和管片安裝等作業(yè),從而構(gòu)筑隧道的特種施工裝備。
5月17日,我省首臺(tái)大直徑地鐵隧道盾構(gòu)機(jī)“開(kāi)拓一號(hào)”將驗(yàn)收下線。15日上午,記者來(lái)到位于機(jī)場(chǎng)路的濟(jì)南重工,提前揭開(kāi)了“工程機(jī)械之王”的神秘面紗。
該公司相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹,這臺(tái)盾構(gòu)機(jī)開(kāi)挖直徑6.68米,總長(zhǎng)85米,總重量515噸,身價(jià)約5000萬(wàn)元。由刀盤、盾體、主驅(qū)動(dòng)、管片拼裝機(jī)、螺旋機(jī)、皮帶機(jī)等10余個(gè)部分組成。
“濟(jì)南市內(nèi)南高北低,南靠泰山余脈,北鄰黃河沖積平原,地層中軟土、砂卵石、灰?guī)r交替分布,巖溶裂隙強(qiáng)烈發(fā)育,形成了復(fù)雜獨(dú)特的地質(zhì)水文條件�！痹摍C(jī)器技術(shù)負(fù)責(zé)人許京偉介紹,他們生產(chǎn)的盾構(gòu)機(jī)是為濟(jì)南量身打造的復(fù)合盾構(gòu)機(jī)。
據(jù)了解,濟(jì)南造盾構(gòu)機(jī)刀盤配備41刃高強(qiáng)材料滾刀,以及撕裂刀、刮刀�！皾L刀碎石、撕裂刀把砂土劃成小塊,刮刀將這些碎石和泥土刮下來(lái)�！痹S京偉說(shuō),三種刀片有不同的高度差,分工協(xié)作。首臺(tái)盾構(gòu)機(jī)的刀盤重65噸,8個(gè)電焊工花了40天焊接出來(lái)。
挖隧道時(shí)能左能右像個(gè)大蟲(chóng)子
許京偉介紹,軌道交通地下段使用盾構(gòu)機(jī)時(shí),一般先在規(guī)劃的兩個(gè)車站位置各挖出一個(gè)類似“豁口”的基坑,然后把盾構(gòu)機(jī)吊下去。盾構(gòu)機(jī)在地下10米至20米的位置開(kāi)挖隧道,像個(gè)蟲(chóng)子一樣往前拱；能上能下,能左能右,最小轉(zhuǎn)彎半徑250米,100米上下坡不超過(guò)5米。
“R1線有一段需要穿過(guò)京滬高鐵地下,這時(shí)盾構(gòu)機(jī)要在地下30米處工作�！痹S京偉說(shuō),盾構(gòu)機(jī)始發(fā)后,在液壓的推動(dòng)下,只能前進(jìn)不能后退。刀盤將砂卵石、灰?guī)r等打碎后,渣土通過(guò)傳送帶運(yùn)送到出渣口,然后通過(guò)編組列車運(yùn)到“基坑”。許京偉說(shuō),編組列車共65米,有四節(jié)渣土車、兩節(jié)管片車,還有沙漿罐車�！肮芷\(yùn)送到指定位置后,再通過(guò)擺渡車運(yùn)到管片拼裝機(jī),拼裝隧道管片�！彼榻B,管片寬1.5米,每一圈需要6塊。
據(jù)悉,一般管片和外壁有大約14厘米的空隙,通過(guò)澆筑泥漿彌合縫隙。而盾構(gòu)機(jī)經(jīng)過(guò)后,就可以直接鋪鐵軌了。一個(gè)小時(shí)的時(shí)間內(nèi),盾構(gòu)機(jī)約有40分鐘在開(kāi)挖隧道,20分鐘在拼裝隧道管片。
一個(gè)月開(kāi)挖200米左右
許京偉介紹,盾構(gòu)機(jī)接入10萬(wàn)伏電壓,經(jīng)機(jī)器上的變壓器轉(zhuǎn)換為400伏電壓開(kāi)始作業(yè)；該機(jī)器設(shè)計(jì)功率1800KW,驅(qū)動(dòng)功率945KW,工作起來(lái)每小時(shí)耗電量為900多度電。
遇到巖石,盾構(gòu)機(jī)每分鐘可轉(zhuǎn)3.5轉(zhuǎn),推進(jìn)7毫米；遇到軟土每分鐘轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn),推進(jìn)40毫米至80毫米。許京偉說(shuō),在濟(jì)南的地質(zhì)結(jié)構(gòu)中,盾構(gòu)機(jī)每月可推進(jìn)200米左右,砂石層2公里就需要換一次滾刀。
據(jù)悉,因?yàn)樵撛O(shè)備的關(guān)鍵部件主軸承、電機(jī)、液壓馬達(dá)等是從國(guó)外引進(jìn)的,有壽命年限。各個(gè)零部件接近了使用壽命,考慮到隧道施工安全和可靠性,一般就不用了。據(jù)悉,現(xiàn)在也在研究盾構(gòu)機(jī)再制造。
8個(gè)人操控 需隨時(shí)注意出土量
這么大的機(jī)器需要多少人控制呢?許京偉說(shuō),盾構(gòu)機(jī)需要一個(gè)機(jī)長(zhǎng),負(fù)責(zé)開(kāi)挖控制和工序組織；有人負(fù)責(zé)拼裝管片,運(yùn)送管片、擰螺絲；還有人負(fù)責(zé)清運(yùn)渣土。整個(gè)班組大約8個(gè)人。當(dāng)然,所有的工作基本都是自動(dòng)化,操作相對(duì)簡(jiǎn)單。
操作室是盾構(gòu)機(jī)大腦,控制盾構(gòu)機(jī)推力、速度、方向等掘進(jìn)參數(shù)的操作室,里面有一些屏幕將分別監(jiān)控著隧道掘進(jìn)時(shí)同步注漿的情況,盾構(gòu)機(jī)刀頭的位置和方向、管片運(yùn)入和渣土輸出的實(shí)時(shí)狀況。操作室里配備了空調(diào),盾構(gòu)機(jī)上還有衛(wèi)生間。
“渣土口附近有監(jiān)控,機(jī)長(zhǎng)在操作室里可以隨時(shí)通過(guò)屏幕查看。”許京偉說(shuō),一般開(kāi)挖一環(huán)會(huì)產(chǎn)生大約55方渣土,每輛渣土車可以裝18方,3輛車基本可以裝完,如果渣土遠(yuǎn)超出這個(gè)數(shù)量,就說(shuō)明機(jī)器在施工過(guò)程中有地方出現(xiàn)了塌方。
每一個(gè)機(jī)長(zhǎng)都要對(duì)這些情況熟練掌握,如果開(kāi)挖的是砂卵石,渣土增加約0.4倍,如果是黏土增加0.2倍左右�！叭绻鐾亮砍霈F(xiàn)異常,必須要停機(jī)檢測(cè)�！痹S京偉說(shuō),一般情況下,使用盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)生的地面沉降不超過(guò)5毫米。
遇水要停工 灌注泥漿或黃豆
許京偉介紹,首臺(tái)盾構(gòu)機(jī)刀盤設(shè)計(jì)了42%的開(kāi)口率,“直徑500毫米的巖石可以穿過(guò)刀盤,經(jīng)過(guò)螺旋排土機(jī)運(yùn)走�！彼f(shuō),盾構(gòu)機(jī)最怕遇到平行水和孤立的大石塊。
“遇到直徑較大的孤石或飄石,需要人工在石頭上鉆孔；如果石頭很大,只能采取人工爆破的方式,將石塊炸碎再開(kāi)掘隧道。”許京偉說(shuō),最麻煩的還是水。如果僅是一些沒(méi)有壓力的滲水,不會(huì)影響施工。如果有帶有壓力的水,不超過(guò)10公斤,也就是水深不超過(guò)100米的壓力,基本不會(huì)影響施工。
許京偉說(shuō),遇到突水情況,盾構(gòu)機(jī)停止工作,人工澆灌泥漿、鋸末或者黃豆等,把水吸成果凍狀,然后再倒出來(lái)。但是如果遇到水壓很大的情況,就麻煩了,“水壓可能將盾構(gòu)機(jī)密封破壞,損害機(jī)器,影響施工。”許京偉說(shuō),因?yàn)橹敖?jīng)過(guò)多次勘探,一般不會(huì)出現(xiàn)這種極端情況。
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