由濟(jì)南重工設(shè)計制造的我省首臺大直徑地鐵隧道盾構(gòu)機(jī)“開拓一號”順利完成組裝調(diào)試，將于5月17日驗收下線，6月份在濟(jì)南軌交R1線王府莊站施工區(qū)間完成始發(fā)。
15日，記者來到濟(jì)南重工，見識了被稱為“工程機(jī)械之王”的盾構(gòu)機(jī)。據(jù)悉，這臺盾構(gòu)機(jī)為濟(jì)南軌交量身打造，開挖直徑達(dá)6.68米，總長85米，總重515噸，月挖約200米。
為濟(jì)南地質(zhì)水文量身打造
盾構(gòu)機(jī)，全稱全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)，是一種具有金屬外殼，殼內(nèi)裝有整機(jī)及輔助設(shè)備，在盾殼的掩護(hù)下進(jìn)行隧道土體開挖、土渣排運、整機(jī)推進(jìn)和管片安裝等作業(yè)，從而構(gòu)筑隧道的特種施工裝備。
5月17日，我省首臺大直徑地鐵隧道盾構(gòu)機(jī)“開拓一號”將驗收下線。15日上午，記者來到位于機(jī)場路的濟(jì)南重工，提前揭開了“工程機(jī)械之王”的神秘面紗。
該公司相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，這臺盾構(gòu)機(jī)開挖直徑6.68米，總長85米，總重量515噸，身價約5000萬元。由刀盤、盾體、主驅(qū)動、管片拼裝機(jī)、螺旋機(jī)、皮帶機(jī)等10余個部分組成。
“濟(jì)南市內(nèi)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?！痹摍C(jī)器技術(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)。
據(jù)了解，濟(jì)南造盾構(gòu)機(jī)刀盤配備41刃高強(qiáng)材料滾刀，以及撕裂刀、刮刀?！皾L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。”許京偉說，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。
挖隧道時能左能右像個大蟲子
許京偉介紹，軌道交通地下段使用盾構(gòu)機(jī)時，一般先在規(guī)劃的兩個車站位置各挖出一個類似“豁口”的基坑，然后把盾構(gòu)機(jī)吊下去。盾構(gòu)機(jī)在地下10米至20米的位置開挖隧道，像個蟲子一樣往前拱；能上能下，能左能右，最小轉(zhuǎn)彎半徑250米，100米上下坡不超過5米。
“R1線有一段需要穿過京滬高鐵地下，這時盾構(gòu)機(jī)要在地下30米處工作?！痹S京偉說，盾構(gòu)機(jī)始發(fā)后，在液壓的推動下，只能前進(jìn)不能后退。刀盤將砂卵石、灰?guī)r等打碎后，渣土通過傳送帶運送到出渣口，然后通過編組列車運到“基坑”。許京偉說，編組列車共65米，有四節(jié)渣土車、兩節(jié)管片車，還有沙漿罐車?！肮芷\送到指定位置后，再通過擺渡車運到管片拼裝機(jī)，拼裝隧道管片?！彼榻B，管片寬1.5米，每一圈需要6塊。
據(jù)悉，一般管片和外壁有大約14厘米的空隙，通過澆筑泥漿彌合縫隙。而盾構(gòu)機(jī)經(jīng)過后，就可以直接鋪鐵軌了。一個小時的時間內(nèi)，盾構(gòu)機(jī)約有40分鐘在開挖隧道，20分鐘在拼裝隧道管片。
一個月開挖200米左右
許京偉介紹，盾構(gòu)機(jī)接入10萬伏電壓，經(jīng)機(jī)器上的變壓器轉(zhuǎn)換為400伏電壓開始作業(yè)；該機(jī)器設(shè)計功率1800KW，驅(qū)動功率945KW，工作起來每小時耗電量為900多度電。
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；遇到軟土每分鐘轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)，推進(jìn)40毫米至80毫米。許京偉說，在濟(jì)南的地質(zhì)結(jié)構(gòu)中，盾構(gòu)機(jī)每月可推進(jìn)200米左右，砂石層2公里就需要換一次滾刀。
據(jù)悉，因為該設(shè)備的關(guān)鍵部件主軸承、電機(jī)、液壓馬達(dá)等是從國外引進(jìn)的，有壽命年限。各個零部件接近了使用壽命，考慮到隧道施工安全和可靠性，一般就不用了。據(jù)悉，現(xiàn)在也在研究盾構(gòu)機(jī)再制造。
8個人操控 需隨時注意出土量
這么大的機(jī)器需要多少人控制呢？許京偉說，盾構(gòu)機(jī)需要一個機(jī)長，負(fù)責(zé)開挖控制和工序組織；有人負(fù)責(zé)拼裝管片，運送管片、擰螺絲；還有人負(fù)責(zé)清運渣土。整個班組大約8個人。當(dāng)然，所有的工作基本都是自動化，操作相對簡單。
操作室是盾構(gòu)機(jī)大腦，控制盾構(gòu)機(jī)推力、速度、方向等掘進(jìn)參數(shù)的操作室，里面有一些屏幕將分別監(jiān)控著隧道掘進(jìn)時同步注漿的情況，盾構(gòu)機(jī)刀頭的位置和方向、管片運入和渣土輸出的實時狀況。操作室里配備了空調(diào)，盾構(gòu)機(jī)上還有衛(wèi)生間。
“渣土口附近有監(jiān)控，機(jī)長在操作室里可以隨時通過屏幕查看?！痹S京偉說，一般開挖一環(huán)會產(chǎn)生大約55方渣土，每輛渣土車可以裝18方，3輛車基本可以裝完，如果渣土遠(yuǎn)超出這個數(shù)量，就說明機(jī)器在施工過程中有地方出現(xiàn)了塌方。
每一個機(jī)長都要對這些情況熟練掌握，如果開挖的是砂卵石，渣土增加約0.4倍，如果是黏土增加0.2倍左右。“如果出土量出現(xiàn)異常，必須要停機(jī)檢測。”許京偉說，一般情況下，使用盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)生的地面沉降不超過5毫米。
遇水要停工 灌注泥漿或黃豆
許京偉介紹，首臺盾構(gòu)機(jī)刀盤設(shè)計了42%的開口率，“直徑500毫米的巖石可以穿過刀盤，經(jīng)過螺旋排土機(jī)運走?！彼f，盾構(gòu)機(jī)最怕遇到平行水和孤立的大石塊。
“遇到直徑較大的孤石或飄石，需要人工在石頭上鉆孔；如果石頭很大，只能采取人工爆破的方式，將石塊炸碎再開掘隧道?！痹S京偉說，最麻煩的還是水。如果僅是一些沒有壓力的滲水，不會影響施工。如果有帶有壓力的水，不超過10公斤，也就是水深不超過100米的壓力，基本不會影響施工。
許京偉說，遇到突水情況，盾構(gòu)機(jī)停止工作，人工澆灌泥漿、鋸末或者黃豆等，把水吸成果凍狀，然后再倒出來。但是如果遇到水壓很大的情況，就麻煩了，“水壓可能將盾構(gòu)機(jī)密封破壞，損害機(jī)器，影響施工。”許京偉說，因為之前經(jīng)過多次勘探，一般不會出現(xiàn)這種極端情況。
