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德州奥斯汀水处理厂进水口系统隧道施工

作者:  发布:2015/1/4  浏览:
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摘 要:德州奥斯汀正在建设40年以来第一家水处理厂和进水口系统。这项基础设施将帮助提供安全的饮用水给900000名地区居民。这是一项巨大的建设项目,而进水口系统要暗挖2438m长隧道,经过石灰石地层从travis湖取水到垂直井。第2条隧道将输送来自该井的水到新建4号水处理厂(WTP4)。

  

图1  德州奥斯汀WTP4项目正在挖掘的2条隧道其中之一

该项目承包施工经理是MWH建筑公司的。根据与MWH签订的一个子合同,大林公司正暗挖2条岩石隧道和竖井,在Travis湖建造进水口构筑物,或者铺设2.1m直径钢管,或者隧道内用最后衬砌喷射。

暗挖在2011年5月份开始,大林公司项目工程师SatoshiAkai说,第一条隧道按期进行在2012年3月份完工,那时开始安装管道。

水处理厂隧道洞口到垂直井的路段平均大约深30.5m(抵达隧道拱腹面)。隧道呈马蹄形横截面,尺寸高3.3m,宽2.7m,长1180m。第2条隧道深152.4m,从129.5m深的出入井,延伸1337m到Travish湖进水口。那条隧道尺寸宽3.3m,高3.3m。

石灰石其实颇软,Akai说,它不需要钻掘和喷射,大林暗挖隧道使用的是AQM100凿岩机(Antraquip公司产品)。

提高生产率

图2   凿岩机臂装有2个传感器,可以传送其位置信息去操作室

Akai说,凿岩机上装上了PowerDigger导向系统(Leica公司的Geosystem),其暗挖生产率如果与常规方法相比明显增加。

凿岩机位于装配式生产过程中的前端。在凿岩机后面是门架和进入门架下方的轨道小车。当凿岩机离开门架将弃土倒入输送机,随后载入轨道小车。门架和轨道小车需要轨道方可行驶在其上,Leica Geosystems 的地区销售经理David Rowlett这样说。

使用常规方法时,挖掘出的弃土将从工作面跌入隧道底部并在凿岩机前面堆积。因此,操作员看不到底部工作面,有时底部不平整,Akai说。那时地面凹凸不平,有地方高出后低下,然后再升高。这样会让隧道出土的轨道系统造成问题,大林公司的队员们需要在低处放置填隙片,托起轨道,甚至有时轨道小车会出轨。所有这些都会遏制隧道掘进生产率。

图3  奥斯汀的风景线

Rowlett说,“因此我们的PowerDigger 让大林公司均匀地切挖隧道底部。这是‘只指示’的系统。他们可以清楚看到仪表屏,正在切挖到很低的地方,这样的话可以建立一个美好的平地。用了以前的系统,它们必须停止生产并更为经常地检查底部。PowerDigger 可允许他们一直暗挖并随时检查其底部标高。”

Rowlett和Akai认为这是世界上第一次使用Leica Geosystem 的PowerDigger在进行隧道掘进的凿岩机上。实际上PoweDigger是为挖掘机而设计的。

传感器完成其任务

当应用到挖掘机时,PowerDigger具备着一系列摇摆式传感器,从而可以读出它们相对于固定线的角度。Rowellet说,“它们有一定程度的移动。我们校核它们并可以觉察到在任何一定时间时,它们所处的角度。而软件将角度信息和挖掘机的部件几何形状转换成数字和图形显示。”

Rowlett说,“通常用挖掘机时,可以有一个主扒杆、棍子和挖斗。那3样东西,如果知道了其长度和其与地平线的夹角,那么软件可以做数学演算,并计算出挖斗与其已知数量的关系。”

Rowlett说,如果是凿岩机,Leica小组成员消除其中一个传感器,并装配一个通常要装到挖掘机挖斗地方的传感器。

他说,“我们正巧适应PowerDigger的使用。我们给Satoshi Akai 加分。他在店内看见一个型号,并认为,这或许会帮助我们。Satoshi打量我们,而且我们那时与零售商Geomatic Resources公司的Cody Lowery一起工作,制造一个纸板制的模型。我们测试它并计算出2个传感器的位置。一旦算出了之后,仅费了大约2h来安装传感器到凿岩机上。”

做这样的安装,Geomatic Resources公司附接了2个传感器,并排在一起放在凿岩机扒杆上,也就是离切割刃后方大约1.2m处。Rowlett说,“我们正巧焊接其支架到已经在机上的一块钢板上。”

图4  WTP4项目原水隧道和竖井走线,包括其在Travis湖的进水口

图5  项目承包商大林公司正在使用Antraquip的凿岩机,佩戴有传感器来监测其正在挖掘隧道时自己的位置

为了抵消凿岩机,大林使用管式激光器附接在隧道拱腹面。激光器发射出光束直下隧道。

Rowlett说,“管式激光器设计成拨号盘,只要拨动一个级别号。因此当有一个负数坡度1%,就可以拨号进入激光器,这就是他们所能够做到的。”

Rowllet说,“他们提升凿岩机扒杆是指激光器恰恰仅接触到扒杆顶部。然后他们按下‘零’。这样的话,他们知道他们想在底部取得2.6m的偏置量。因此,他们移动机器朝前,并按下‘零’按钮,一直到正确的标高值为止,然后向前推进提升,当遇到激光束,按下‘零’再重复这个过程。”

Rowlett说,“凿岩机扒杆在其左拐时,有倾向脱离切割。”

他说,“切割鼓旋转在从右转向左时朝下推进。操作员解释给我听,PowerDigger非常有帮助,因为显示屏高度的显示非常有图形作用,可觉察到‘脱离’现象。他说这个巧妙在于,他可以比以前更好的补偿,有了这些数字在屏幕上,他能够看见它,并补偿这样的脱离。”

Akai说他对PowerDigger系统满意。首先他说,“他担心凿岩机扒杆振动会影响导向系统的精确性,但是这没有发生。”Akai说,“我们的精确性没有问题。”

Akai说,“我们自从用了Leica系统之后,没有那么多问题。我们可指望它。在切割方面,我们的凿岩机没有问题。可是,我们如果没有平滑的出土操作,就不能保持整个操作。Leica PowerDigger允许我们切割正确的底部标高和保持平滑地出渣土。”

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