总重量600吨的“变形金刚”
这个完整版世界最大断面全封闭土压平衡掘进机总重量超过600吨,受城市道路运输限制,机头需分四块运输,拆分的机头单件最大重量达130吨。
运输到施工现场后,采用300吨履带吊吊装到工作井内。下井后还需通过工作井内铺设的平移轨道,用2组200吨油缸依次把4块箱涵机头部件就位到工作导轨上,然后焊接成为由三个大刀盘和八个小刀盘组成掘进机整体。最后再通过二次乾坤大挪移,把箱涵掘进机整体对准管幕大房子入口,待首节混凝土箱涵制作完成养护达到设计强度后,就可以开始首节箱涵的推进施工啦!
为工程量身定做
工程概况:由隧道股份市政集团承建的田林路下穿中环线地道新建工程位于徐汇区漕河泾开发区中部,西起古美路,东到桂平路。
地道下穿上海市交通大动脉中环线快速路,下穿部分采用管幕-箱涵工法施工,这也是该国家级工法在上海软土层隧道工程的又一次运用。所谓管幕施工就是钢管依靠雌雄锁口形成一道连贯的止水帷幕,在一定承担上覆水土压力,对地下工程的非开挖施工形成一道隔离保护层。减少后续地道开挖时对周边环境和地下管线的影响,这是田林路地道安全穿越中环线的第一道保险。
今年4月 “口”字形的钢管幕已顺利完成。作为箱涵推进主角的箱涵掘进机,由隧道股份市政集团自主研发的世界上最大断面尺寸(机头长19.84米宽6.42米)全封闭土压平衡掘进机将打开第二道保险。
问:箱涵掘进机为什么要造怎么大?
答:田林路工程最大难点在于需要穿越正在运营中的中环线,采用管幕-箱涵工法可以使中环线路面沉降得到有效控制。作为第一道保险的管幕施工完成后,已经在地下形成一道连续止水帷幕,对地下空间的非开挖作业提供了有效的隔离保护,可减少后续开挖过程中对于中环线的地面影响。但是中环线是上海市最主要交通交道,巨大的跨度大仅仅依靠管幕的强度来对对付上面的覆土支撑是远远不够的,还需采用特殊掘进装置确保在后续开挖过程中对开挖土体能有一定的支撑作用。市政集团自主研发的全封闭土压平衡掘进机采用四台螺旋机出土,通过安装土舱面板上的14个土压力传感器能够实时监测正面土体变化情况,操作工人可以根据压力值的变化,及时调整螺旋机的转送方向和力度,从而使正面土压力稳定,为防止路面沉降形成第二道保险。
田林路箱涵掘进机由3个大刀盘、8个小刀盘、4台螺旋机、2套人行舱、9节动力车架、1套皮带输送机和辅助注浆设备组成,所有车架都需布置在首节混凝土箱涵内。
问:世界上最大断面的箱涵掘进机有什么亮点呢?
答:1、 灵活多变的皮带输送机。
由于箱涵开挖断面大,箱涵掘进机作业时出土量达到300立方米/小时,采用传统的电机车配土箱出土方式无法满足不间断施工需求。为确保施工流畅性,专门设计了一套皮带输送机,通过2节机内皮带机将螺旋机出口的渣土汇总到一节外运皮带机后,可直接运输到集土坑内统一装车,在工作井内的皮带机还具备伸缩功能,可随着掘进机的推进实现同步伸缩。
2、全闭环智能化箱涵同步顶进系统。
箱涵在顶进过程中主顶系统的同步性是影响箱涵成型良好姿态的关键因素。田林路箱涵推进采用80根250吨油缸,总推力达到20000吨。市政集团技术人员与同济大学专家合作,开发研制的箱涵同步顶进系统,通过中央控制器对箱涵两侧激光测距仪路跟踪到的距离变化,通过PID控制算法来调整不同分区油缸的顶进速度,从而实现全闭环智能化自动化控制。
3、同步注浆厚浆液填充掘进机与箱涵间隙,再次降低中环线路面沉降。
箱涵注浆既要考虑浆液对于建筑孔隙的填充,又要形成浆套减少顶进过程中的摩阻力,再次把路面沉降降到最低。箱涵穿越中环线过程中对地面沉降要求非常高,将用一种最新研究厚浆,对箱涵与管幕之间的建筑孔隙进行填充。由于事先对厚浆配比进行了专题试验,可确保在满足摩阻力需求的条件下,最大限度地增加固体颗粒物来提高支撑性能。与此同时还专门配置专用的厚浆搅拌和泵送系统,既可以对掘进机和箱涵间隙进行同步填充,又可根据监测数据在后期进行局部补充注浆。
世界上最大断面的全封闭土压平衡箱涵掘进机整体安装完成后,首节混凝土箱涵就可以开始制作了,预计6月底首节箱涵就具备了推进条件。
一想到这个具备多项技能的大块头掘进机将在箱涵推进施工中发挥出所向披靡优势,就非常激动,心里不能平静,让我们拭目以待!