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2.1公里長的區間隧道,盾構機連續闖關:穿越比鋼板還硬的石頭、下穿地鐵車站、下穿墨水湖、側穿二環線高架。
5月26日,來到正在建設的全國在建最長地鐵環線12號線,丁家咀站至十里鋪站區間左線區間剛剛貫通,盾構機刀盤已經破洞而出。這臺盾構機從港口村站出發,連續完成港丁、丁十區間掘進任務。
港口村站—丁家咀站—十里鋪站區間隧道長2.1公里,武漢地鐵一級項目經理倪正茂介紹,這段隧道在建設過程中摸索總結的多項技術全國首創,含金量十足,對武漢地鐵后續建設有很好的借鑒作用。
盾構機武裝到“牙齒”,啃硬巖“削鐵如泥”
26日,走進20米深的地下隧道,只見破洞而出的盾構機刀盤原本鋒利的“牙齒”滾刀,有的已經磨損1/3,因為它在掘進過程中,遇上了和鋼板一樣硬的巖石。
“我們在穿越港丁、丁十區間時,遇到了兩段硬巖,強度是常用混凝土的七至八倍,可以說是武漢地鐵建設以來遇到最堅硬的地層。”武漢地鐵股份公司業主代表劉金波介紹,遇到這種地層,以前的常規做法是采用炸藥爆破后人工開挖隧道,但硬巖位于墨水湖畔、芳草路橋底、學校旁,爆破產生的振動、噪聲對湖泊生態、學校教育和居民生活影響較大,因此放棄了這種做法。
為此,武漢地鐵集團和施工單位調派精兵強將組成專家組,決定采用全斷面硬巖盾構掘進施工法,也就是讓盾構機直接啃硬巖。
“我們將盾構機武裝到牙齒,進行強化改造,配備全盤滾刀,刀刃抗壓強度達到2800兆帕,做到了‘削鐵如泥’。”施工單位中鐵七局項目經理文斌介紹,面對整塊硬巖,增加電機,給盾構機匹配更強大動力。
成功下穿車站,智能機器人護航
十里鋪站是12號線與4號線的換乘站,兩條線路十字交叉,12號線區間從4號線車站底板下2.1米處穿過。
原設計采用人工暗挖隧道,但是考慮到長距離暗挖軟土隧道風險較高,由武漢地鐵集團牽頭,組織了國內地質、盾構設備、施工與隧道應急等方面知名專家,經過反復咨詢、論證,決定采用盾構直接下穿地鐵4號線既有車站方案。
項目總工羅鑫說,下穿前,根據地層參數計算推力和土倉壓力兩項關鍵參數,與咨詢專家意見基本一致,在人工監測的基礎上,在4號線十里鋪站軌道行駛區采用智能機器人,進行智能化監測。
為避免盾構下穿干擾4號線運營,盾構機在凌晨0:00—4:30天窗時間點掘進,掘進期間智能機器人全程掃描,每半小時提報一份監測結果,盾構機根據監測結果調整掘進參數,5天順利穿過4號線,車站結構無任何異常,開創了武漢地鐵盾構機完整下穿單體車站的先例,為后續線路施工提供了一套更安全高效的參考方法。
350噸盾構機先后成功穿湖、穿橋
這臺盾構機自重350多噸,穿越墨水湖時,由于地層多為較軟的黏土層,武漢地鐵二級項目經理王斌稱,盾構行業對此有一個形象的比喻為“在軟豆腐里打洞”。
為了降低風險,下穿墨水湖前,項目部根據地質條件將區間線路下壓了1.5米,增大隧道頂部隔水層厚度。盾構機進入湖底前停機,對螺機閘門、盾尾刷進行專項檢查,確保盾構密封完整,保障穿湖掘進連續勻速。全程監控,安全穿湖。
當盾構機側穿二環線高架橋時,距離橋樁最小水平距離僅1.8米,350噸重的盾構機掘進就像走鋼絲,稍有不慎就會偏離軌道。
掘進期間,項目部組織人工反復對隧道中線測量,復核盾構掘進線形及姿態,在橋臺、橋墩、地表、土體埋設了各類型監測點,工程師跟機作業,根據監測情況修正盾構姿態及掘進參數,通過30天連續掘進,近乎零沉降完成側穿橋梁施工。