大連地鐵掘進中的核心設備——盾構機目前正緊張地掘進于地下。作為地鐵建設中的明星,盾構機的迷人之處在于它所經之處身后都會留下光整、已砌好的混凝土隧道。目前已經在大連地下掘進的盾構機共有兩臺,其中的一臺就是由大連自己的企業大連重工·起重集團有限公司生產的。
精準:盾構機不“跑偏” 幾公里偏差僅有幾毫米
2010年12月5日零時前后,大連地鐵首臺盾構機第一批組件分6車由重工·起重集團泉水廠區陸續運抵大連地鐵1號線港灣廣場站,在吊裝結束之后,這臺盾構機開始了它與大連地鐵結緣的生命歷程。
“盾構機的工作原理就是通過盾構油缸作用在后面已經安裝的‘管片’上,反力使盾構機向前前進。同時,壓驅動刀盤旋轉,通過滾刀、削刀挖掘沙土或者軟巖,使之前進。形象比喻,就像鉆頭一樣,鉆床在后面給力,鉆頭往前前進?!贝筮B重工·起重集團有限公司設計研究院掘進機室主任、高級工程師柴榮峰稱。所謂管片,就是盾構機走過的路程身后形成的如有規則拼圖一般的鋼筋混凝土隧道里其中一片混凝土的叫法。這些有弧度的管片,6片首尾相接剛好形成一個外直徑達6米、內徑5.4米的環,而這些管片組成的環正是盾構油缸作用力的著力點。盾構油缸把力作用在盾構機尾部的管片上,反力就使盾構機向前前進。這些管片每片寬1.2米,因此盾構機每掘進一環就是向前掘進了1.2米?!肮芷瑢儆陬A制件,盾構機進行掘進時管片已經預先備好,并由它自身攜帶。盾構機每推進1.2米,機器就會停下來在尾部自動砌上一環。在重工·起重設計研究院,記者看到關于盾構機是如何在尾部自動砌管片的3D動畫演示。一環中的6塊管片被機器自動操作一塊一塊地拼上,在5塊管片拼接上時,這個環狀“拼圖”即將形成,而最后一塊管片,則是帶有弧度的楔形管片,“楔形管片能夠有效地把前5塊管片擠死,產生強大的固定力。 ”柴榮峰講解說。
記者了解到,為適應地下多變的地質情況,這些管片和管片之間有特殊的密封材料,能夠起到防水防滲的效果。當盾構機走過千米之后,它身后都會留下接近千米的由一環環管片組成的“隧道長廊”。這些固定力已經很強大的管片最后還將由工人為其擰緊螺栓進一步加固。
由重工·起重生產的這臺被稱為“大連1號”的盾構機長度83米,重量500多噸。這樣一個“大家伙”在地下掘進的精度卻相當之高,幾公里偏差僅有幾毫米。柴榮峰說,“這主要是得益于自動導向系統,盾構機前進每一環都會根據設定的路線隨時糾偏,根據這一環計算下一環怎么走,隨時都在糾正。就像GPS系統一樣,打完一個隧道的偏差度可能僅為1~2度。
這樣一個“大家伙”還會在地下進行彎道掘進。因為盾構機的刀盤四周都有推進油缸,如果往右轉,左邊推進油缸的力就大點,右邊推進油缸力小點。而且盾構機尾部所用的管片有專門的轉彎環,管片是帶有一定角度的。右轉環和左轉環,哪個管片在哪個位置都會嚴絲合縫。
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