昨天,国内首台DSUC型双护盾硬岩隧道掘进机(简称TBM)运至青岛地铁2号线海安路站施工区段,这是机械化隧道施工模式在青岛地铁工程的首次应用。造价过亿的重武器“穿山甲”现身后,能改变目前地铁隧道施工单纯依靠爆破的方式,无论多么坚硬的岩石都会“服软”,掘进速度为常规钻爆法的3到5倍。
亮相 地铁工地来了“重武器”
昨天上午9时,顺着陡峭的斜坡,下到青岛地铁2号线海安路站施工区段的负一层车间,蹚过泥泞的通道,来到左线隧道口处。一个通体深蓝色带黄色彩条的“巨无霸”安放在隧道口,靠近隧道口的白色刀盘作业面有许多蓝色滚刀。“TBM设备的第一批零部件是上个月23日进场,从地面吊装到负一层后,组装大约需要一个月的时间。预计2月10日调试结束,春节前就能具备掘进的能力。 ”青岛地铁二号线02工区项目副经理高振宅介绍说,目前施工人员正在加快设备组装的进度,争取早日投入使用。届时,一个班组有30多人为TBM服务,通过数字控制操作,让“穿山甲”发挥最大的作用,大显身手。
据介绍,DSUC型双护盾硬岩隧道掘进机,由中船重工 (青岛)轨道交通装备有限公司研发制造,集机、电、液、光、气、信息技术于一体,是高智能、新型先进的隧道施工重大技术装备,TBM将掘进和支护合为一体,利用回转刀具破碎围岩并形成整体断面。相对于传统钻爆法隧道施工模式,TBM隧道掘进施工更加安全、可靠、快速,对周边地面建筑物干扰小、扰动少,可有效减少对周边环境的影响。
揭秘 掘进机上装着41把滚刀
据中船重工(青岛)轨道交通装备有限公司介绍,“穿山甲”分为主机和配套设备两部分,主机部分是掘进的“钻头”,配套设备包括风、水、电、液压、消防、气体监测等各个部分,“每台掘进机上的工人三班倒,24小时掘进,掘进机上需要十多名工作人员操作,和之前的钻爆法三班倒的人员数量差不多,但是安全性要高很多。 ”高振宅介绍说,“技术工人已经培训结束,下一步在实际操作中还会培养更多的技术工人。 ”
“穿山甲”的威力来自何处?“别小看了41把滚刀,每个的直径为48厘米,由合成钢材制成,硬度相当高。岩石听不听话,全看它的表现了。 ”高振宅介绍说,掘进机更形象地说是向前掘进,使用后侧的推力将前方的岩石挤碎,挤碎的岩石通过传送带运送出隧道。施工中,哪个滚刀“罢工”了,可以快速更换损毁的滚刀,不耽误施工进度。
威力 一个月能挖300米隧道
TBM采用意大利技术,主机核心部件是国外进口的,每台价值约1.2亿元,直径6.3米,长135米,重850吨。它的工作原理是依靠刀盘的扭矩推力,刀盘上镶嵌41把滚刀,利用刀具把岩石粉碎,一边粉碎、一边掘进、一边出渣。硬岩TBM适用于对花岗岩的掘进。在相同条件下,其掘进速度约为常规钻爆法的3到5倍,钻爆法每天进尺1到2米,TBM能进尺10米,大大提高了工程进度,高效、节能、环保,噪音也更小,每天可以保证18到20小时掘进,剩余时间用来整修设备。
“正常条件下,这台机器理想状态具备每月掘进300米的能力,在国内具有领先水平,适合青岛花岗岩的硬地质。 ”高振宅告诉,青岛的花岗岩地质堪称国内城市中最硬的,个别地段的地质软硬不均。地铁2号线工程TBM掘进段穿越强风化花岗岩、破裂带、地质断层,具有地质岩性复杂、岩体硬度高的特点,TBM掘进机进行了针对性的设计。
说法 国内首次采用TBM建地铁
“TBM是通过在隧道内铺设轨道,一米一米向前掘进的,挖到什么地方,轨道就会提前铺到什么地方。”中船重工的有关负责人介绍说,TBM适用于掘进、支护、出渣等施工工序并行连续作业,是一种工厂化流水线隧道施工装备,具有掘进速度快、利于环保、综合效益高等优点,可实现传统钻爆法难以实现的复杂地理地貌深埋长隧洞的施工。
据介绍,中船重工通过隧道掘进机技术的引进消化吸收,国产化率已达到了50%以上。该公司于2013年投产的4台改进型双护盾隧道掘进机,将全部用于青岛地铁2号线工程施工。这是青岛地铁首次采用机械化隧道掘进施工,也是国内首次采用DSUC双护盾型硬岩隧道掘进机(TBM)进行城市地铁隧道施工。
进展 2号线共引进5台掘进机
“青岛地铁全线共有5台TBM,海安路站将使用两台,左右线各一台。等海安路试验段成功后,可以在全线地况适宜地段推广,其寿命是15到20公里。 ”高振宅表示,近期除了4台双护盾隧道掘进机将引进地铁2号线投入使用,还有一台是另外一种类型,叫土压平衡盾构机,简称EPB,这5台隧道掘进机将为地铁2号线隧道建设服务。
据了解,海安路工区的右线TBM,将于半个月后进场。两台TBM,服务于海安路、海川路、徐家麦岛、麦岛、高雄路五个车站之间的四个隧道区间。根据前期计划,利津路、台东、五四广场这几个地方的2号线地铁施工建设,都将用上TBM。 “这也是我们在隧道掘进施工方面的探索,之前这种大型掘进机没有在地铁隧道施工中使用过,但是在野外山体隧道中使用过,在地铁隧道和山体隧道使用情况不同,山体隧道施工中偶然出现塌方不会造成对周围人群环境的影响,但是地铁施工区段人流密集,需要更加慎重。 ”高振宅介绍说,本次在地铁2号线中使用TBM,不仅能最大限度减少人员伤亡的风险度,还将积累地铁隧道掘进的宝贵经验。
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