5000米掘進(jìn)不換刀!“蘇州造”助力世界第二長(zhǎng)地鐵建設(shè)
日前,由蘇企中交天和機(jī)械設(shè)備制造有限公司研制的“三河號(hào)”盾構(gòu)機(jī)在常熟成功下線,將應(yīng)用于北京地鐵22號(hào)線的掘進(jìn)工程。
該盾構(gòu)機(jī)配有中交天和自主研發(fā)的、獨(dú)有超大直徑盾構(gòu)機(jī)長(zhǎng)距離掘進(jìn)不換刀技術(shù),可實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)5000米不換刀,將掘進(jìn)方向誤差控制在±3毫米內(nèi),有效應(yīng)對(duì)地質(zhì)條件復(fù)雜、工程效率要求高等掘進(jìn)難題,助推工程建設(shè)。
(盾構(gòu)機(jī)下線儀式現(xiàn)場(chǎng))
北京地鐵22號(hào)線是目前世界第二長(zhǎng)地鐵線,是實(shí)現(xiàn)京津冀協(xié)同發(fā)展的重要交通保障線路,是北京與河北之間首條跨省地鐵線路,也是北京市區(qū)域快線網(wǎng)的骨干線路。
項(xiàng)目建設(shè)對(duì)于京津冀協(xié)同發(fā)展交通一體化和北京城市副中心發(fā)展建設(shè)具有重要意義。
(盾構(gòu)機(jī)下線儀式現(xiàn)場(chǎng))
不過(guò),北京地鐵22號(hào)線河北段盾構(gòu)區(qū)間有14.6 公里,地質(zhì)情況及施工環(huán)境復(fù)雜。
盾構(gòu)機(jī)需超長(zhǎng)距離穿越細(xì)砂、中礫層及圓礫地層,下穿京哈鐵路、京唐鐵路這兩處特級(jí)風(fēng)險(xiǎn)源;還需水平近距離1.24米側(cè)穿20千伏高壓電塔區(qū)間、豎向近距離10.5米下穿河流等多個(gè)一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)源。
同時(shí),還面臨著坡度起伏變化較大、最大坡度約 22.4‰,地層變化頻繁、軟硬交錯(cuò),盾構(gòu)機(jī)易結(jié)泥餅、彎曲半徑僅350米、因超長(zhǎng)距離(部分區(qū)間長(zhǎng)度5000多米)掘進(jìn)導(dǎo)致刀具耗損需多次停機(jī)換刀等難題。
“這些難題,對(duì)盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)沉降控制、管片拼裝精度、姿態(tài)控制、方向誤差控制等提出了很高要求。”中交天和有限公司工程師張鳳華告訴記者。
(“三河號(hào)”盾構(gòu)機(jī))
針對(duì)工程的地質(zhì)情況,企業(yè)對(duì)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。
“盾構(gòu)機(jī)配備的管片拼裝機(jī)具有6個(gè)自由度,采用無(wú)級(jí)調(diào)速,不僅滿足每環(huán)拼裝時(shí)間小于30分鐘的要求,而且管片拼裝精度提高,精度可控制在3毫米內(nèi)。”張鳳華介紹。
為防止盾構(gòu)的掘進(jìn)軸線與隧道設(shè)計(jì)軸線發(fā)生偏離,每臺(tái)盾構(gòu)機(jī)配備了38根油缸,油缸分為6個(gè)區(qū),每個(gè)分區(qū)配置一個(gè)內(nèi)置式行程傳感器。
“這就相當(dāng)于為盾構(gòu)油缸劃定了6個(gè)戰(zhàn)區(qū),哪個(gè)方向出現(xiàn)問(wèn)題,對(duì)應(yīng)的戰(zhàn)區(qū)即可第一時(shí)間做出調(diào)整,這樣就可以有效控制盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)姿態(tài)。”張鳳華說(shuō)。
此外,每臺(tái)盾構(gòu)機(jī)創(chuàng)新配置帶有內(nèi)置式傳感器的鉸接裝置,盾構(gòu)轉(zhuǎn)彎更加精準(zhǔn),滿足350米轉(zhuǎn)彎半徑要求;盾構(gòu)機(jī)配備了自主研發(fā)的自動(dòng)導(dǎo)向測(cè)量系統(tǒng)和掘進(jìn)管理系統(tǒng),自動(dòng)導(dǎo)向測(cè)角精度1秒,測(cè)量距離不小于 200 米,可將掘進(jìn)方向誤差控制在±3毫米內(nèi);配備獨(dú)有超大直徑盾構(gòu)機(jī)長(zhǎng)距離掘進(jìn)不換刀技術(shù),可實(shí)現(xiàn)5000米不換刀。
值得一提的是,盾構(gòu)機(jī)配置的渣土改良系統(tǒng)、刀盤清洗及注入裝置,在盾構(gòu)機(jī)吞吐泥石前將前方掌子面泡得蓬松,讓盾構(gòu)機(jī)邊掘進(jìn)邊“刷牙漱口”,不讓盾構(gòu)機(jī)有被“粘牙”的機(jī)會(huì),避免掘進(jìn)施工出現(xiàn)結(jié)泥餅現(xiàn)象,確保盾構(gòu)機(jī)具有每天不少于20環(huán)(32米)的掘進(jìn)速度。
據(jù)悉,中交天和將提供該線所需的全部6臺(tái)盾構(gòu)機(jī),6臺(tái)盾構(gòu)機(jī)將在年內(nèi)陸續(xù)就位。
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