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“万里黄河第一隧”咋盾构?靠大块头的大力气

来源:三海信息门户网  发布时间:2019-10-28 14:49:27  阅读:676

20日上午,济南黄河隧道“黄河”盾构机开始正式开挖。这是目前国内最先进的大直径泥水平衡盾构。其隧道施工将是黄河上第一个大直径盾构施工。这种166米长、4000吨、15.76米直径的刀头是如何工作的?

那个大个子是怎么到济南的?

海陆运输后的现场组装

盾构机的全称是盾构机,是一种特殊的隧道施工机械。现代盾构机集光、机、电、液、传感和信息技术于一体。它具有挖切土体、运土渣、拼装隧道衬砌、测量导向和纠偏的功能。它涉及地质学、土木工程、机械、力学、液压、电学、控制、测量等多学科技术。此外,它必须根据不同的地质以“定制”的方式设计和制造,具有极高的可靠性要求。盾构机已广泛应用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。

济南黄河隧道工程盾构工区副经理田兆平表示,该隧道将使用两台盾构机从北岸开到南岸。20日,“黄河”盾构机在西洞正式向南行进。

然而,将在东隧道中驱动的“泰山”盾构机即将组装完毕,将进行水、电和通风调试。预计初步条件将在11月份得到满足。根据这种设计,两台盾构机将沿同一方向行驶,彼此相距约200米。在起始位置,东洞和西洞之间将有大约8米的间隔。沿线两个孔之间的最大间隔将超过10米。两台盾构机都是德国赫里克盾构机,是超大直径泥水平衡盾构机,比地铁中使用的盾构机大得多,沉降控制和安全性更高。

20日正式挖掘的“黄河”盾构机刀盘直径达到15.76米,相当于5层楼高。盾构机总长166米,总重量4000吨。把这么大的一辆车运到济南不容易。

两台盾构机在广州都离线了。盾构机离线后,需要拆卸和运输。需要分两部分运输,如盾构本体、主传动、刀盘中心块、组装机、节段起重机、箱涵起重机、游梁等超宽、超高、超重、不可分解的部分需要海运。从广州南沙货运站到潍坊洋口港大约需要半个月的时间,然后用专用运输车辆到达施工现场需要三到四天的时间。其他小部件通过陆路运输到济南黄河隧道工程现场,全长1800多公里,耗时约40小时。

盾构机还需要吊入启动轴的下轴。屏蔽体、横架和主驱动都需要吊入下轴。最后,组装主机。

如果刀盘的转动是起点,“黄河”将在八月开始。然而,刀盘转动和盾构机正式驱动之间还有两到三个月的时间。盾构机在8月组装后开始向前移动,但在行走过程中,支腿不得不在内部进行更换,还必须进行一系列工序,如安装和焊接连接环、二次密封和灌浆该项目的技术负责人杜常艳表示,“黄河”已于20日正式开挖。

记者了解到,在其他地方建造这样一台超大直径泥水平衡盾构需要4亿元。杜常艳透露,“黄河”盾构机也很贵,达到3.75亿元,泥水设备将超过4亿元。

权力从何而来?

它每小时消耗超过8000千瓦时的电力,56个千斤顶推动和驱动

20日,记者进入“黄河”盾构机内部。该盾构机在地下35米、宽50米的起始井中缓慢旋转刀盘。因为它是一台超大直径的盾构机,进入盾构机的“腹部”后,发现它非常宽敞。刀头开挖直径15.76米,其中段外径15.2米,内径13.9米,段厚65厘米。盾构机总长166米,总重量4000吨,总装机功率8688千瓦,最大推力199504千牛顿。刀头的直径相当于5层楼高。"相当于8688千瓦小时的电力."田兆平说道。

盾构机的刀盘相当于一个人的“牙齿”,用来在推进过程中切割土壤。这些“齿”是为济南黄河隧道的地质条件而专门设计的。有一个特殊的刀盘冲洗系统和额外的冲洗设施。刀盘中间有不同角度和位置的冲洗,以防止刀盘卡死。刀头的设计开口率为46%,可增加刀头开挖面的冲刷力。

盾构机刀盘后面是主驱动装置,也是盾构机的“心脏”。它由14个变频电机驱动,总功率为4900千瓦。主驱动驱动刀头,可前后拉伸保护刀头,在常压下方便更换刀头。

济南黄河隧道是一条公共铁路隧道,盾构隧道施工不仅需要开挖地层,还需要同时修建预留的铁路区间。

通过定制,“黄河”在进行外环分段施工的同时,可以在“肚子”内同时进行铁路舱、管道舱、烟道和逃生通道的施工。

不同于走进脚下呈圆弧形的地铁盾构隧道,记者进入盾构机时走在箱涵的顶部,这相当于走在平坦的道路上,因为方轨车厢箱涵同步建在中间。沥青铺路后,这是未来隧道的车道地面。

在“黄河”运行期间,使用了28对56千斤顶将各段推向南方。一段有2米长。千斤顶推出2.7米后,它们将暂停并进入装配过程。盾构机上的半圆形管片组装机将真空将管片从地面吸至地面,并将其无缝连接至隧道外环。分段组装机上方还有一圈楼梯,是工人用螺钉固定分段的工作平台。这些部分由多个70厘米长的螺钉夹紧。这些部分依次循环,连接在一起形成一个完整的隧道。

一个圆有10个线段,其中7个是标准线段,2个是连接线段,1个是拼接线段记者了解到,一条自动化的分段生产线已经在现场建成。分段在地面上生产后,可以运输到盾构机使用。

箱涵由运输车运至盾构机,然后由盾构机箱涵起重机吊装。预制箱涵的长度也是2米,因此施工可以与分段同步进行。虽然整个盾构机是由电力推动的,但许多设备需要润滑,所以盾构机可以闻到油的味道。

田兆平表示,目前“黄河”盾构机已经向南行驶了12圈,总长24米。目前,它正以每天不到10米和大约8米的速度行驶。当驾驶到河床时,驾驶速度将加速到每天16米到将近20米。

黄河的地下粘土层是如何破裂的?

特殊泥浆搅拌隧道外侧注浆加固

项目盾构经理李镇海介绍,盾构机相当于一个超级智能机器人,集隧道开挖和衬砌成型于一体,自动化程度高,施工效率高,沉降控制标准高,安全节能环保。

刀头切割的土壤经过冲刷落入挖掘仓底部,然后通过搅拌器和泥水循环泵送至地面泥水分离场进行沉淀或筛分处理。

具体地说,在盾构机刀盘的后面是隧道室和工作室,这是由压力室隔板分隔开的两个封闭部分。大约2/3的工作室充满了膨润土制成的泥浆。这种泥浆被称为盾构机的“血液”,两条泥管延伸到地面。其中一个泥浆入口管将新鲜泥浆连续注入挖掘室,从切割头挖掘出的泥浆熔化成泥浆,并通过另一个泥浆排放管输送到隧道外部。"当干淤泥被运到外面时,泥水仍然可以循环利用."田兆平说道。

在管片外侧,为防止地面沉降和隆起等变形,管片和原土层应同时灌浆填死。“我们一边推一边注入水泥浆,这是由盾构机完成的。混合在地面上的砂浆被泵送到盾构机,盾构机有一个特殊的泵。泵被送至屏蔽尾部的后部,最后流到管段的外部。”田兆平介绍。

(齐鲁晚报,齐鲁一号记者王黄·齐雷云)

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