4月1日,蘭州史上首臺軌道交通施工盾構(gòu)機(jī)“金城一號”在1號線試驗(yàn)段世紀(jì)大道站吊裝下井,蘭州地鐵1號線進(jìn)入了加速推進(jìn)、加速建設(shè)的全新階段。這里,將成為蘭州軌道交通未來“兩穿黃河”的盾構(gòu)始發(fā)站,試驗(yàn)段的盾構(gòu)機(jī)下井,也將為今年6月的全線開工積累豐富的經(jīng)驗(yàn)。蘭州軌道交通1號線試驗(yàn)段自去年7月9日正式開工,整體進(jìn)展順利,計(jì)劃今年6月全線開工建設(shè),2016年10月建成。據(jù)介紹,“金城一號”經(jīng)過兩個(gè)月的拼裝調(diào)試后,將于6月破土掘進(jìn),初期進(jìn)度一日十米。預(yù)計(jì)今年底,試驗(yàn)段的世紀(jì)大道站至迎門灘站地下左右兩線將掘進(jìn)貫通。
“金城一號”為量身定做
直徑6.44米的刀盤,15平米左右的主控室,兩人多高的盾尾……尚未拼裝的“金城一號”一個(gè)個(gè)部分在試驗(yàn)段的場地上首露真容,還讓人有點(diǎn)搞不懂。據(jù)市軌道辦介紹,試驗(yàn)段使用的這臺是土壓平衡盾構(gòu)機(jī),由中國鐵建重工集團(tuán)有限公司根據(jù)1號線一期工程試驗(yàn)段富水砂卵石地層的實(shí)際情況專門“量身定做”,在刀盤、主機(jī)結(jié)構(gòu)、設(shè)備布置、操作界面等方面都進(jìn)行了量體裁衣式的設(shè)計(jì)??倷C(jī)長度84米,主機(jī)長度13.2米,1節(jié)設(shè)備橋、6節(jié)拖車,重508噸,其中僅刀盤加前盾重約160噸,平均掘進(jìn)速度可達(dá)450m/月,整機(jī)性能參數(shù)達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進(jìn)水平。據(jù)相關(guān)人士介紹,該盾構(gòu)機(jī)造價(jià)約4000萬元人民幣。
4月1日中午,擔(dān)負(fù)著自動(dòng)化操作功能的“主控室”率先緩緩下井,刀盤、盾尾等主機(jī)設(shè)備將在未來兩月內(nèi)拼裝調(diào)試,預(yù)計(jì)今年6月1日,盾構(gòu)機(jī)將正式破土掘進(jìn)。“金城一號”將先期在世紀(jì)大道至迎門灘兩站區(qū)間內(nèi)開挖,其中隧道右線長度652米,左線長度575米,“開始是試掘進(jìn)階段,每天掘進(jìn)10米左右,計(jì)劃到今年8、9月內(nèi)完成右線貫通”,對于“一日十米”的掘進(jìn)速度,蘭州市軌道交通有限公司副總經(jīng)理馮世川解釋,“試驗(yàn)段的盾構(gòu)下井施工,還有一個(gè)重要的意義,就是為6月1日一號線一期工程的全線開工做出操作管理、施工工藝、地質(zhì)環(huán)境上的準(zhǔn)備和總結(jié),為后期的施工提供可研性資料。”相關(guān)施工人員介紹,試驗(yàn)段的左右兩線在今年底基本能貫通。
挖掘隧道一次成型
盾構(gòu)機(jī)到底是個(gè)啥?形象地說,它常被形容為“穿山甲”、“鉆地龍”,其實(shí)它的全稱叫做“盾構(gòu)隧道掘進(jìn)機(jī)”,是一種隧道掘進(jìn)的專用工程機(jī)械,現(xiàn)在廣泛運(yùn)用于國內(nèi)外的地鐵、鐵路等地下隧道工程。盾構(gòu)機(jī)集光、機(jī)、電、液、傳感、信息技術(shù)于一體,具有開挖切削土體、輸送土渣、拼裝隧道襯砌、測量導(dǎo)向糾偏等功能。
盾構(gòu)機(jī)的主機(jī)構(gòu)造包括刀盤、前盾、中盾、尾盾4個(gè)部分。刀盤位于整個(gè)機(jī)器的最前端,緊挨著將要開挖的泥石,是盾構(gòu)機(jī)的“開路先鋒”。盾構(gòu)機(jī)主體的工作原理通俗講,就像一把“剃須刀”,在前進(jìn)過程中,全斷面切削刀盤將土體切削下來,放進(jìn)刀盤后的貯留密封艙內(nèi),出土?xí)r,由安裝在密封艙下部的螺旋運(yùn)輸機(jī),向排土口將土渣連續(xù)排出到地面上。螺旋運(yùn)輸機(jī),靠轉(zhuǎn)速控制來掌握出土量,出土量密切配合刀盤切削速度,以保持密封艙內(nèi)始終充滿泥土而又不致過于飽滿。另外,在抵抗塌陷、沉降方面,盾構(gòu)機(jī)的“儲(chǔ)藏室”貯藏密封艙還發(fā)揮著重要作用,它可以使艙具有適當(dāng)壓力,與開挖面水土保持壓力平衡,從而減少盾構(gòu)推進(jìn)對地層土體的擾動(dòng),控制地表沉降。
“盾構(gòu)機(jī)向前掘進(jìn),管片在后拼裝,隧道基本就一次成型了”,現(xiàn)場一位建設(shè)人員介紹,盾構(gòu)機(jī)還具有自動(dòng)化程度高、節(jié)省人力、施工速度快、不受氣候影響等特點(diǎn)。“操作基本是自動(dòng)化,主控箱有一個(gè)技術(shù)人員就行,在人工部分,下井作業(yè)人員大概需要60人左右,主要負(fù)責(zé)去盾體里進(jìn)行管片拼裝和渣土導(dǎo)運(yùn)。”
1號線將用兩種盾構(gòu)機(jī)
“1號線一期工程會(huì)用到的盾構(gòu)機(jī)基本計(jì)劃為兩種?,F(xiàn)在施工的試驗(yàn)段,地下6米開始就是砂卵石層,這種地質(zhì)和目前的場地比較適合用的是土壓平衡盾構(gòu)機(jī),到了下穿黃河的施工段,會(huì)采用泥水平衡盾構(gòu)機(jī)。”中鐵二十一局集團(tuán)蘭州軌道交通工程一號線試驗(yàn)段項(xiàng)目工程技術(shù)部部長宋衛(wèi)杰告訴記者,“一臺盾構(gòu)機(jī)的使用壽命大約是掘進(jìn)完成15公里,"金城一號"在試驗(yàn)段施工后,應(yīng)該還會(huì)用到1號線下一個(gè)標(biāo)段的施工中。”
“蘭州軌道交通的試驗(yàn)段使用的盾構(gòu)技術(shù)在全國來看算是先進(jìn)工藝”,宋衛(wèi)杰說,“在這種砂卵石層做地鐵施工,前期只有成都有類似情況和前期經(jīng)驗(yàn)。”
值得關(guān)注的是,軌道交通1號線重要的“兩穿黃河”,將來都是從試驗(yàn)段盾構(gòu)始發(fā)。宋衛(wèi)杰介紹,“試驗(yàn)段的施工節(jié)點(diǎn)是世紀(jì)大道站到迎門灘站,而1號線"兩穿黃河"的節(jié)點(diǎn)正好是這兩頭,一個(gè)是世紀(jì)大道站向西到達(dá)奧體中心站,另一個(gè)就是迎門灘站向東到達(dá)馬灘站。試驗(yàn)段的盾構(gòu)施工為下一步穿越黃河以及全線開工都在做相關(guān)參數(shù)的重要準(zhǔn)備。”