每一天你都在與地鐵相遇，是否也在好奇地鐵是怎樣建成的？地鐵又是如何運(yùn)營(yíng)保障城市安全有序運(yùn)轉(zhuǎn)的？
今天，向大家介紹一位“重磅嘉賓”——他身長(zhǎng)約80米到130米，體重可達(dá)數(shù)百噸，在2006年8月18日首次參加成都地鐵建設(shè)工作。
這位“大朋友”就是成都地鐵盾構(gòu)機(jī)，我們把它們統(tǒng)稱為“穿越者號(hào)”。地鐵建設(shè)中，穿越者號(hào)穿越地層、構(gòu)筑隧道、排出渣土，安全穩(wěn)定的地鐵隧道一氣呵成。下面就跟著“穿越者號(hào)”的腳步，一起來(lái)了解他的工作日常。
盾構(gòu)機(jī)是如何掘進(jìn)的？
“穿越者號(hào)”宛如一條鋼鐵巨龍，在不同的環(huán)境中“破開(kāi)混沌，堅(jiān)毅前行”。
成都部分地層為高富水砂卵石地層，卵石含量達(dá)60%以上，大量大塊的卵石極易磨損盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)，影響掘進(jìn)效率。
成都富水砂卵石地層
“穿越者號(hào)”掘進(jìn)過(guò)程中面臨的世界級(jí)難題，是如何在成都的富水砂卵石地層中進(jìn)行掘進(jìn)。
盾構(gòu)機(jī)在富水砂卵石地層中掘進(jìn)
面對(duì)這樣的難題，“穿越者號(hào)”不斷調(diào)整改造刀盤(pán)，掘進(jìn)速度顯著提升，“全球首例土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)及相關(guān)技術(shù)”獲得數(shù)項(xiàng)國(guó)家級(jí)專利。
盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)開(kāi)口率改造前后對(duì)比圖
“穿越者號(hào)”雖然是個(gè)“大家伙”，但比起廣袤的大地，仍然“細(xì)如繡針”。“穿越者號(hào)”在地層中掘進(jìn)，就像在黑夜中“穿針引線”，是名副其實(shí)的“精細(xì)活”。
它“干活”時(shí)，信息化安全風(fēng)險(xiǎn)管理系統(tǒng)對(duì)其安全掘進(jìn)全程護(hù)航，實(shí)時(shí)掌握盾構(gòu)機(jī)的工作狀態(tài)和施工參數(shù)，為“穿越者號(hào)”裝上明亮的“眼睛”和智慧的“大腦”，確保盾構(gòu)施工安全、準(zhǔn)確。
信息化安全風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)
盾構(gòu)機(jī)是如何構(gòu)“盾”的？
這些弧形的厚片，即隧道管片，便是盾構(gòu)之“盾”。管片單塊最大重量約6噸，多塊弧形管片拼接成一個(gè)圓形，為“一環(huán)”，盾構(gòu)機(jī)穿越時(shí)，每掘進(jìn)一環(huán)將立即在隧道內(nèi)壁安裝高強(qiáng)度鋼筋混凝土管片，形成堅(jiān)固的隧道結(jié)構(gòu)，保證隧道的穩(wěn)定性。
建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)預(yù)先制作好的管片
這些“盾”讓“穿越者號(hào)”在掘進(jìn)中能“扛住”巨大的壓力，成功構(gòu)筑起一條安全穩(wěn)定的地下隧道。
不僅如此，“穿越者號(hào)”也會(huì)采用同步注漿或二次注漿技術(shù)，第一時(shí)間對(duì)盾尾空隙進(jìn)行填充，確保地下的穩(wěn)定和地面的安全。
“穿越者號(hào)”在穿越不同的環(huán)境時(shí)，會(huì)采取不同的加固方式，保證穩(wěn)定安全。
穿越密集建筑群時(shí)，為保證安全，正式穿越前要先對(duì)建構(gòu)筑物周邊地層進(jìn)行勘察，分析地質(zhì)條件，對(duì)建筑物進(jìn)行現(xiàn)狀調(diào)查，綜合上述數(shù)據(jù)，制定詳細(xì)的方案。根據(jù)實(shí)際情況，綜合采用預(yù)注漿、跟蹤注漿等方式對(duì)周邊地層進(jìn)行加固，增強(qiáng)地層穩(wěn)定性。
為保證地面安全，“穿越者號(hào)”將優(yōu)化掘進(jìn)線路，選擇穩(wěn)定性更強(qiáng)的地層進(jìn)行穿越。施工中，盾構(gòu)機(jī)會(huì)精確控制土壓或泥水壓力，保持與外部地層壓力的平衡，持續(xù)勻速推進(jìn)，減少對(duì)地層的擾動(dòng)。
穿越既有鐵路時(shí)，“穿越者號(hào)”需要采取非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)拇胧_保施工安全和鐵路運(yùn)營(yíng)安全，在穿越前，同樣要對(duì)鐵路路基及周邊地層進(jìn)行勘測(cè)分析，并進(jìn)行預(yù)加固處理，必要時(shí)對(duì)鐵路地基設(shè)置臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)，確保鐵路路基的穩(wěn)定性。
盾構(gòu)機(jī)下穿鐵路時(shí)對(duì)鐵路地基設(shè)置臨時(shí)性支撐結(jié)構(gòu)
在盾構(gòu)穿越過(guò)程中，建設(shè)者將在鐵路及其周?chē)惭b自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，24小時(shí)不間斷實(shí)時(shí)監(jiān)控鐵路軌道情況，隨時(shí)根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)整施工參數(shù)，優(yōu)化施工方案。
自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
在盾構(gòu)注漿過(guò)程中，不僅要加大同步注漿量，還要在每一環(huán)進(jìn)行二次注漿，并在掘進(jìn)過(guò)程中同步中盾注泥，保證安全順利穿越既有鐵路。穿越河流與橋梁時(shí)，建設(shè)者會(huì)在了解河床土層結(jié)構(gòu)、地下水位及卵石分布情況，特別是河流底部和橋梁基礎(chǔ)下的地質(zhì)條件后，先行一步對(duì)河床進(jìn)行鋪底加固，降低透水風(fēng)險(xiǎn)。在穿越橋梁時(shí)，會(huì)根據(jù)情況對(duì)橋梁地基進(jìn)行二次加固，給橋梁做個(gè)“板凳”，再繼續(xù)進(jìn)發(fā)。
同時(shí)，“穿越者號(hào)”會(huì)與地面監(jiān)控中心實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)，使用全站儀、雷達(dá)等設(shè)備檢查，全時(shí)段監(jiān)控河流水位、橋梁情況等數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)整施工參數(shù)。
在遇到高壓燃?xì)夤艿罆r(shí)，“穿越者號(hào)”會(huì)根據(jù)情況仔細(xì)評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)，改變掘進(jìn)角度，主動(dòng)與管道拉開(kāi)距離，規(guī)避長(zhǎng)距離并行高壓燃?xì)夤艿赖娘L(fēng)險(xiǎn)。
盾構(gòu)機(jī)是如何排土的？
“穿越者號(hào)”向前掘進(jìn)、構(gòu)“盾”，必然會(huì)“刨出”土壤，能否將渣土迅速排出，也是影響盾構(gòu)效率和質(zhì)量的關(guān)鍵因素。
盾構(gòu)機(jī)的渣土排出系統(tǒng)
“穿越者號(hào)”經(jīng)常需要在富水砂卵石地層和泥巖地層中穿行。富水砂卵石地層含水量高，顆粒較大，在盾構(gòu)機(jī)的壓力之下，水分容易滲出、并與渣土一起噴涌而出，損壞設(shè)備、影響進(jìn)度。
渣土改良
泥巖又像一塊軟黏的“陶土”，在被盾構(gòu)機(jī)的刀盤(pán)切割時(shí)，很容易變形，甚至崩解成軟泥，堆積在盾構(gòu)刀盤(pán)上，形成一塊“泥餅”，影響掘進(jìn)效率。“穿越者號(hào)”在長(zhǎng)期的實(shí)踐中，總結(jié)出了適用于各種地層的渣土改良劑最優(yōu)配比，有效解決了砂卵石地層噴涌、泥巖地層中結(jié)泥餅的問(wèn)題。
“穿越者號(hào)”一路勇往直前，掘進(jìn)、構(gòu)“盾”、排土，當(dāng)他的刀盤(pán)破土而出，便是地鐵隧道貫通的時(shí)刻。完成任務(wù)的“穿越者號(hào)”將被再次拆解，“分塊上岸”，投入又一次盾構(gòu)的使命。
軌道交通隧道盾構(gòu)施工是現(xiàn)代城市交通建設(shè)中的重要環(huán)節(jié)。盾構(gòu)技術(shù)作為一種先進(jìn)的隧道掘進(jìn)方法，以其高效、安全、環(huán)保等特點(diǎn)，逐漸成為軌道交通隧道建設(shè)的主要手段之一。2024年，成都軌道集團(tuán)提速推進(jìn)10條線路302公里建設(shè)，實(shí)現(xiàn)125座車(chē)站封頂線網(wǎng)規(guī)模突破670公里，盾構(gòu)掘進(jìn)97.7%。
新的一年，成都軌道集團(tuán)將繼續(xù)深化落實(shí)“四保安全”工作機(jī)制，堅(jiān)決守牢軌道交通安全發(fā)展底線，全力以赴拼經(jīng)濟(jì)、搞建設(shè)、促發(fā)展。
來(lái)源：成都軌道交通集團(tuán)官網(wǎng)
