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重慶地鐵6號線引進兩臺“鋼鐵穿山甲”TBM全斷面巖石掘進機

時間:2009-11-04

來源:中國傳動網

導語:6號線一期工程五里店——山羊溝水庫段共12.123公里服役已進入倒計時階段,TBM前進路線附近,有湖水、立交橋、高速路、涵洞、渣場等五頭“攔路虎”。不過,專家已備下五套“伏虎”方案。

中鐵隧道集團股份有限公司透露,專為重慶地鐵6號線引進的兩臺“鋼鐵穿山甲”TBM(全斷面巖石掘進機),目前在永川區大安重型鋼結構公司即將組裝完工,它們在6號線一期工程五里店——山羊溝水庫段共12.123公里服役已進入倒計時階段。   而在TBM下地打洞前,市勘測院的專家和技術人員已先行一步。他們通過一年多的探測,查明了TBM開挖地質情況,發現在TBM前進路線附近,有湖水、立交橋、高速路、涵洞、渣場等五頭“攔路虎”。不過,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,蓄水數萬立方米。6號線地鐵將在地下20米處穿行,其垂直地表距湖邊約30米遠。如果發生湖水滲漏,TBM將受到致命傷害。   “伏虎”策略:   在地下隧道靠近湖的一側注漿,加防水墻,嚴防滲漏。   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號線地鐵過了花卉園,便從立交的一個橋墩基礎正下方大約16米處穿過。   “伏虎”策略:   對隧道周邊圍巖提前用錨桿等支護、加固,TBM要輕速,慢過。同時,對立交橋加強監測。   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,填方筑路,盤溪河中間一段變成暗河,填方下22米處埋藏著兩個涵洞,置于中等風化泥質砂巖之上,而TBM將從洞底約4米處,與涵洞幾乎垂直相交的方向通過。   “伏虎”策略:   將兩個涵洞逐一截流,壓漿止水,形成隔水層;超前支護,加固圍巖及涵洞基礎,讓TBM在干燥、安全的環境中通行。   攔路虎4高速路   過了冉家壩,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,如何保持路面穩定,防止塌方或沉降,避免交通事故,至關重要。   “伏虎”策略:   采有震動較小的“微創手術”,對圍巖超前支護、加固。同時加強路面監測,并在邊坡上與路面沉降點對應布置測點,監測邊坡位移。   攔路虎5渣場   渣場位于照母山后的一個山谷中,溝谷基本被填平,棄土最厚處已達80多米,隧道在原始溝谷谷底通過。因棄土松軟,容易塌方,且透水性強,隧道有較大的塌方或涌水的風險,不得不防。   “伏虎”策略:   技術人員通過多種方法探測,查明了地質及水文情況,經過反復論證,TBM隧道標高在原有基礎上已下降12米,使隧道“躲”進更深更堅硬的巖層中,保證萬無一失。同時,在實際掘進過程中,沿途隧道標高,將作相應調整。   重慶地鐵   6號線一期   由上新街至禮嘉,線路總長23.684公里,計劃于近期開工建設,力爭在2012年全線建成投運。   地鐵6號線一期沿途共設置16個站點,南起上新街,經小什字、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,設計時速100公里。   地鐵6號線一期工程有三大技術難點:一是線路跨長江、嘉陵江,一線跨越兩江,這在全國地鐵設計中尚屬首例。二是首次在國內地鐵采用敞開式TBM掘進機施工。三是平行換乘站數量多、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。   試驗段巖石正合   “穿山甲”胃口   TBM在地鐵6號線服役的地段為五里店——山羊溝水庫段,共12.123公里,因它在軟基礎上通行“刀盤會低頭”,巖土能否承受得起它的噸位,就顯得相當重要。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,影響前進步伐。   一年多時間里,市勘測院的專家和技術人員在“TBM試驗段”路線上,排除了施工場地不便、交通流量大、建筑復雜、管網密集等困難,輔以波速測試、物探測試、巖礦鑒定、磨蝕試驗、膨脹試驗、耐崩解試驗等特殊手段,對巖土分布、圍巖完整性、水文地質、地下建構筑物等作了細致調查。   調查顯示,TBM將經過的沿途,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,在地下20米左右施工不需要放炮,施工噪音也不會傳到地面。   市勘測院技術人員透露,過去,隧道施工常常是先爆破,然后一點一點挖,一天能前進兩米就不錯了。TBM運行過程中,刀盤每分鐘轉4圈,每轉一圈就能“啃”掉10毫米厚巖石,一個小時可掘進兩三米,效率可提高10倍。   TBM來頭不小,又是在國內城市中首次用于開挖地鐵,為給它保駕護航,市勘測院將以重慶市勘察大師謝征??偣槭?,攜該院11位全國注冊巖土工程師組成的專家團隊,全程跟蹤TBM施工,第一時間提供相應的解決方案。同時,隧道壁上會埋設高敏感度的傳感器,盯住它的一舉一動。   據介紹,TBM這個“鋼鐵穿山甲”在打洞的時候,可自己一邊鋪軌一邊前進,打碎的泥石就通過“體內”的皮帶運出洞外。同時,“穿山甲”的身體里還將伸出4根錨桿錨固巖石,然后通過混凝土噴射系統,在巖石上噴漿。因此,TBM一旦進洞,一個隧道施工就基本完成。   2億元“穿山甲”很金貴   挖35公里后就報廢   TBM身價不菲,每臺單機需要1.7億元,加上輔助設備,每臺價格約2億元。那么,這種金貴的機器能用多久呢?   “挖了35公里以后就報廢了?!敝兴砑瘓F有關人士透露,TBM自帶軌道,前進過程中它利用旋轉刀具開挖、破碎洞內巖土,同時將渣土自動排泄出去,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號線施工選擇它,最主要目的是加快施工進度,以及避免因爆破引發地質疏松、垮塌等危險。   “試驗段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表示,TBM試驗段的意義,不僅是引進兩臺先進設備,而是整個施工方式的改變。   據介紹,對于首條TBM試驗段的進展,其它城市也非常關注,試驗成功后,不僅將在我市軌道交通、城市市政建設中廣泛運用,還將推廣運用到國內其它城市。   TBM  ?。ㄈ珨嗝鎺r石掘進機)   TBM以掘進作業為核心,是集掘進、支護、出渣運輸等為一體的專業隧道挖掘機械,它能讓隧道一次成型。   我市引進的兩臺TBM,是目前世界最先進的敞開式硬巖隧道掘進機,長195米,重800噸,由刀盤、機頭架和大梁、支撐和推進系統、橋架、后配套拖車等構成。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個刀刃)。   與傳統的爆破掘進隧道相比,TBM的效率將提高10倍。當然,每臺TBM的價格也不菲,達到2億元左右。   TBM掘進機有圓盤形的頭,拖著近乎圓柱體的長長身軀,遠看上去像是一列火車。
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