修地鐵有神器：濟(jì)南造盾構(gòu)機(jī)

12月18日，在濟(jì)南劉長山路延長線地下約11米處，連續(xù)掘進(jìn)5個月的盾構(gòu)機(jī)不久將出井，打通濟(jì)南軌道交通R1線第一個隧道區(qū)間。該區(qū)間總長1302米，現(xiàn)在完成1210米，大約還有90米就可以貫通了。

繼R1線后，R3線第一臺盾構(gòu)機(jī)將于明年1月底下線，R2線也有望在明年9月迎來首臺盾構(gòu)機(jī)。作為隧道掘進(jìn)的專用工程機(jī)械，盾構(gòu)機(jī)始發(fā)時間是軌道交通地下施工最為關(guān)鍵的時間節(jié)點，直接關(guān)系到軌道交通的建設(shè)進(jìn)度。那么，盾構(gòu)機(jī)是如何在地下工作的呢？

【成功“穿越”】盾構(gòu)機(jī)下穿京滬鐵路地層幾乎零沉降

11月23日上午7時，在劉長山路地下，隨著最后一環(huán)隧道管片拼裝完畢，歷時13天的濟(jì)南地鐵R1線首次下穿鐵路既有線施工順利完成。濟(jì)南重工股份有限公司制造的盾構(gòu)機(jī)所穿越范圍線上共有8股鐵路線，每日承載運營客、貨列車近百車次，運營繁忙，為Ⅰ級鐵路。該區(qū)間右線下穿鐵路路基段隧道埋深16.8米；左線下穿點位于鐵路橋涵和路基交界處，鐵路框架橋涵段隧道頂距離橋涵底7.6米，施工難度大，安全風(fēng)險高，不可控因素較多。在盾構(gòu)下穿鐵路65米的長度里，地質(zhì)由粉質(zhì)黏土突變?yōu)槁咽瘜?，由于卵石層中含水量大，長時間的停機(jī)會引起較大地層沉降，因此必須確保下穿施工的連續(xù)性。

鐵路路基及橋涵69個監(jiān)測點發(fā)現(xiàn)，盾構(gòu)機(jī)運行之處最大沉降值均不超過1毫米，完全滿足最大沉降6毫米的設(shè)計控制標(biāo)準(zhǔn)。此次下穿的成功驗證了盾構(gòu)機(jī)施工在濟(jì)南地層中的適應(yīng)性較好，可滿足隧道下穿既有線的高控制指標(biāo)要求。

【濟(jì)南制造】根據(jù)地質(zhì)“量身”打造造價5000多萬元

盾構(gòu)機(jī)成功“穿越”京滬鐵路，濟(jì)南重工股份有限公司早就對其充滿信心。“濟(jì)南市南高北低，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)雜獨特的地質(zhì)水文條件。”濟(jì)南重工股份有限公司盾構(gòu)機(jī)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)。刀盤配備41刃高強(qiáng)材料滾刀，以及撕裂刀、刮刀。滾刀碎石、撕裂刀把砂土劃成小塊，刮刀將這些碎石和泥土刮下來。三種刀片有不同的高度差，分工協(xié)作。首臺盾構(gòu)機(jī)的刀盤重65噸，8個電焊工花了40天焊接出來，總造價5000多萬元。

有人問，盾構(gòu)機(jī)這么“金貴”，為啥R1線不用傳統(tǒng)鉆爆法？據(jù)了解，R1線地下段不能用鉆爆法。許京偉說，濟(jì)南西部地下水豐富，用鉆爆法無法控制地下水出水量。另外，R1線要經(jīng)過京滬高鐵下和濟(jì)南西站下，鉆爆法存在不可控因素，萬一操作不當(dāng)會影響高鐵通行。此外，盾構(gòu)機(jī)在工作時，動靜很小，在施工過程中，地面上也不用大面積拆遷，不阻斷交通，施工無噪音，地面基本不沉降，不影響居民的正常生活。兩者相比，盾構(gòu)機(jī)顯然更安全可控。

【挖地“神器”】41把滾刀開路前面挖后面拼裝隧道管片

濟(jì)南重工股份有限公司董事長王伯芝說，“別看盾構(gòu)機(jī)很大，總長85米，總重量515噸，但它很‘聰明’。主控室是盾構(gòu)機(jī)的“大腦”，內(nèi)有四個觸摸屏，顯示各種數(shù)據(jù)和主機(jī)的實時監(jiān)控畫面，操控臺上還有一排排按鈕。盾構(gòu)機(jī)工作后，司機(jī)眼睛要緊盯著屏幕，關(guān)注屏幕上不斷變化的數(shù)據(jù)，不時觸碰屏幕，調(diào)出所需的畫面進(jìn)行操作。開盾構(gòu)機(jī)不像開車，要隨時注意各種數(shù)據(jù)的變化，比如要保證土倉中的壓力與外界壓力平衡，要確保挖掘的軸線誤差每公里不會超過2毫米。雖然主控室里通常只有一個人，卻要控制和監(jiān)測著盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)的方向和速度，要保持壓力平衡，更要控制推進(jìn)過程中的所有必要程序，噴泡沫劑、轉(zhuǎn)動刀盤、注漿……

“盾構(gòu)機(jī)平均在地下10米至20米的地下開挖隧道。”許京偉說，盾構(gòu)機(jī)開工之后，在液壓的推動下，只前進(jìn)不后退。整個盾構(gòu)設(shè)備運轉(zhuǎn)起來，看上去還會像一列小火車，前面開挖后，后面的機(jī)器設(shè)備就會拼裝隧道管片，并及時將開挖后的渣土運到開挖的“基坑處”。由吊機(jī)提升到路面，再由工程車輛運走。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；遇到軟土每分鐘可轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)，推進(jìn)40毫米至80毫米。

備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。