重慶地鐵6號(hào)線引進(jìn)兩臺(tái)“鋼鐵穿山甲”TBM全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)

時(shí)間:2009-11-04

來(lái)源:中國(guó)傳動(dòng)網(wǎng)

導(dǎo)語(yǔ):6號(hào)線一期工程五里店——山羊溝水庫(kù)段共12.123公里服役已進(jìn)入倒計(jì)時(shí)階段,TBM前進(jìn)路線附近,有湖水、立交橋、高速路、涵洞、渣場(chǎng)等五頭“攔路虎”。不過(guò),專家已備下五套“伏虎”方案。

中鐵隧道集團(tuán)股份有限公司透露,專為重慶地鐵6號(hào)線引進(jìn)的兩臺(tái)“鋼鐵穿山甲”TBM(全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)),目前在永川區(qū)大安重型鋼結(jié)構(gòu)公司即將組裝完工,它們?cè)?號(hào)線一期工程五里店——山羊溝水庫(kù)段共12.123公里服役已進(jìn)入倒計(jì)時(shí)階段。   而在TBM下地打洞前,市勘測(cè)院的專家和技術(shù)人員已先行一步。他們通過(guò)一年多的探測(cè),查明了TBM開挖地質(zhì)情況,發(fā)現(xiàn)在TBM前進(jìn)路線附近,有湖水、立交橋、高速路、涵洞、渣場(chǎng)等五頭“攔路虎”。不過(guò),專家已備下五套“伏虎”方案。   攔路虎1花卉園湖水   渝北花卉園人工湖,水深2米,蓄水?dāng)?shù)萬(wàn)立方米。6號(hào)線地鐵將在地下20米處穿行,其垂直地表距湖邊約30米遠(yuǎn)。如果發(fā)生湖水滲漏,TBM將受到致命傷害。   “伏虎”策略:   在地下隧道靠近湖的一側(cè)注漿,加防水墻,嚴(yán)防滲漏。   攔路虎2立交橋   松樹橋至花園新村道路與新牌坊至大石壩道路“十”字相交處,有一座蝶形立交,6號(hào)線地鐵過(guò)了花卉園,便從立交的一個(gè)橋墩基礎(chǔ)正下方大約16米處穿過(guò)。   “伏虎”策略:   對(duì)隧道周邊圍巖提前用錨桿等支護(hù)、加固,TBM要輕速,慢過(guò)。同時(shí),對(duì)立交橋加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。   攔路虎3 盤溪河涵洞   50年前,一條盤溪河將松樹橋與金島花園分成兩半。后來(lái),填方筑路,盤溪河中間一段變成暗河,填方下22米處埋藏著兩個(gè)涵洞,置于中等風(fēng)化泥質(zhì)砂巖之上,而TBM將從洞底約4米處,與涵洞幾乎垂直相交的方向通過(guò)。   “伏虎”策略:   將兩個(gè)涵洞逐一截流,壓漿止水,形成隔水層;超前支護(hù),加固圍巖及涵洞基礎(chǔ),讓TBM在干燥、安全的環(huán)境中通行。   攔路虎4高速路   過(guò)了冉家壩,TBM將在9米深度下“橫穿”渝合高速公路,渝合高速是重慶的北大門,車流量大,車速快,如何保持路面穩(wěn)定,防止塌方或沉降,避免交通事故,至關(guān)重要。   “伏虎”策略:   采有震動(dòng)較小的“微創(chuàng)手術(shù)”,對(duì)圍巖超前支護(hù)、加固。同時(shí)加強(qiáng)路面監(jiān)測(cè),并在邊坡上與路面沉降點(diǎn)對(duì)應(yīng)布置測(cè)點(diǎn),監(jiān)測(cè)邊坡位移。   攔路虎5渣場(chǎng)   渣場(chǎng)位于照母山后的一個(gè)山谷中,溝谷基本被填平,棄土最厚處已達(dá)80多米,隧道在原始溝谷谷底通過(guò)。因棄土松軟,容易塌方,且透水性強(qiáng),隧道有較大的塌方或涌水的風(fēng)險(xiǎn),不得不防。   “伏虎”策略:   技術(shù)人員通過(guò)多種方法探測(cè),查明了地質(zhì)及水文情況,經(jīng)過(guò)反復(fù)論證,TBM隧道標(biāo)高在原有基礎(chǔ)上已下降12米,使隧道“躲”進(jìn)更深更堅(jiān)硬的巖層中,保證萬(wàn)無(wú)一失。同時(shí),在實(shí)際掘進(jìn)過(guò)程中,沿途隧道標(biāo)高,將作相應(yīng)調(diào)整。   重慶地鐵   6號(hào)線一期   由上新街至禮嘉,線路總長(zhǎng)23.684公里,計(jì)劃于近期開工建設(shè),力爭(zhēng)在2012年全線建成投運(yùn)。   地鐵6號(hào)線一期沿途共設(shè)置16個(gè)站點(diǎn),南起上新街,經(jīng)小什字、大劇院、江北城、五里店、紅土地、黃泥塝、紅旗河溝、花卉園、大龍山、冉家壩、光電園、竹林公園、大竹林、黃桷坪,止于禮嘉。其中,高架站4座,地下站12座,設(shè)計(jì)時(shí)速100公里。   地鐵6號(hào)線一期工程有三大技術(shù)難點(diǎn):一是線路跨長(zhǎng)江、嘉陵江,一線跨越兩江,這在全國(guó)地鐵設(shè)計(jì)中尚屬首例。二是首次在國(guó)內(nèi)地鐵采用敞開式TBM掘進(jìn)機(jī)施工。三是平行換乘站數(shù)量多、換乘形式多樣。其中,共有四座車站采用兩線平行換乘,深埋暗挖車站較多,最深車站為紅土地站,軌面埋深61米。   試驗(yàn)段巖石正合   “穿山甲”胃口   TBM在地鐵6號(hào)線服役的地段為五里店——山羊溝水庫(kù)段,共12.123公里,因它在軟基礎(chǔ)上通行“刀盤會(huì)低頭”,巖土能否承受得起它的噸位,就顯得相當(dāng)重要。另外,巖石中存在破碎之處,若不作處理,刀盤上的36把刀有可能被卡住,影響前進(jìn)步伐。   一年多時(shí)間里,市勘測(cè)院的專家和技術(shù)人員在“TBM試驗(yàn)段”路線上,排除了施工場(chǎng)地不便、交通流量大、建筑復(fù)雜、管網(wǎng)密集等困難,輔以波速測(cè)試、物探測(cè)試、巖礦鑒定、磨蝕試驗(yàn)、膨脹試驗(yàn)、耐崩解試驗(yàn)等特殊手段,對(duì)巖土分布、圍巖完整性、水文地質(zhì)、地下建構(gòu)筑物等作了細(xì)致調(diào)查。   調(diào)查顯示,TBM將經(jīng)過(guò)的沿途,巖石的整體性較好。巖石分布主要以泥巖和砂巖為主,并且泥巖居多,正合TBM的“胃口”。同時(shí),在地下20米左右施工不需要放炮,施工噪音也不會(huì)傳到地面。   市勘測(cè)院技術(shù)人員透露,過(guò)去,隧道施工常常是先爆破,然后一點(diǎn)一點(diǎn)挖,一天能前進(jìn)兩米就不錯(cuò)了。TBM運(yùn)行過(guò)程中,刀盤每分鐘轉(zhuǎn)4圈,每轉(zhuǎn)一圈就能“啃”掉10毫米厚巖石,一個(gè)小時(shí)可掘進(jìn)兩三米,效率可提高10倍。   TBM來(lái)頭不小,又是在國(guó)內(nèi)城市中首次用于開挖地鐵,為給它保駕護(hù)航,市勘測(cè)院將以重慶市勘察大師謝征??偣槭?,攜該院11位全國(guó)注冊(cè)巖土工程師組成的專家團(tuán)隊(duì),全程跟蹤TBM施工,第一時(shí)間提供相應(yīng)的解決方案。同時(shí),隧道壁上會(huì)埋設(shè)高敏感度的傳感器,盯住它的一舉一動(dòng)。   據(jù)介紹,TBM這個(gè)“鋼鐵穿山甲”在打洞的時(shí)候,可自己一邊鋪軌一邊前進(jìn),打碎的泥石就通過(guò)“體內(nèi)”的皮帶運(yùn)出洞外。同時(shí),“穿山甲”的身體里還將伸出4根錨桿錨固巖石,然后通過(guò)混凝土噴射系統(tǒng),在巖石上噴漿。因此,TBM一旦進(jìn)洞,一個(gè)隧道施工就基本完成。   2億元“穿山甲”很金貴   挖35公里后就報(bào)廢   TBM身價(jià)不菲,每臺(tái)單機(jī)需要1.7億元,加上輔助設(shè)備,每臺(tái)價(jià)格約2億元。那么,這種金貴的機(jī)器能用多久呢?   “挖了35公里以后就報(bào)廢了?!敝兴砑瘓F(tuán)有關(guān)人士透露,TBM自帶軌道,前進(jìn)過(guò)程中它利用旋轉(zhuǎn)刀具開挖、破碎洞內(nèi)巖土,同時(shí)將渣土自動(dòng)排泄出去,使隧道一次成型,就像一只巨大的“鋼鐵穿山甲”在挖洞。地鐵6號(hào)線施工選擇它,最主要目的是加快施工進(jìn)度,以及避免因爆破引發(fā)地質(zhì)疏松、垮塌等危險(xiǎn)。   “試驗(yàn)段12.123公里必須在2011年10月前完工,如果按以前的施工方法根本不可能完成?!敝兴砑瘓F(tuán)表示,TBM試驗(yàn)段的意義,不僅是引進(jìn)兩臺(tái)先進(jìn)設(shè)備,而是整個(gè)施工方式的改變。   據(jù)介紹,對(duì)于首條TBM試驗(yàn)段的進(jìn)展,其它城市也非常關(guān)注,試驗(yàn)成功后,不僅將在我市軌道交通、城市市政建設(shè)中廣泛運(yùn)用,還將推廣運(yùn)用到國(guó)內(nèi)其它城市。   TBM  ?。ㄈ珨嗝鎺r石掘進(jìn)機(jī))   TBM以掘進(jìn)作業(yè)為核心,是集掘進(jìn)、支護(hù)、出渣運(yùn)輸?shù)葹橐惑w的專業(yè)隧道挖掘機(jī)械,它能讓隧道一次成型。   我市引進(jìn)的兩臺(tái)TBM,是目前世界最先進(jìn)的敞開式硬巖隧道掘進(jìn)機(jī),長(zhǎng)195米,重800噸,由刀盤、機(jī)頭架和大梁、支撐和推進(jìn)系統(tǒng)、橋架、后配套拖車等構(gòu)成。其中,刀盤直徑6.36米,重約88噸,表面將安裝36把鋒利刀具(共40個(gè)刀刃)。   與傳統(tǒng)的爆破掘進(jìn)隧道相比,TBM的效率將提高10倍。當(dāng)然,每臺(tái)TBM的價(jià)格也不菲,達(dá)到2億元左右。   TBM掘進(jìn)機(jī)有圓盤形的頭,拖著近乎圓柱體的長(zhǎng)長(zhǎng)身軀,遠(yuǎn)看上去像是一列火車。
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