由濟南重工設計制造的我省首臺大直徑地鐵隧道盾構機“開拓一號”順利完成組裝調試,將于5月17日驗收下線,6月份在濟南軌交R1線王府莊站施工區間完成始發。

　　15日,記者來到濟南重工,見識了被稱為“工程機械之王”的盾構機。據悉,這臺盾構機為濟南軌交量身打造,開挖直徑達6.68米,總長85米,總重515噸,月挖約200米。

　　為濟南地質水文量身打造

　　盾構機,全稱全斷面隧道掘進機,是一種具有金屬外殼,殼內裝有整機及輔助設備,在盾殼的掩護下進行隧道土體開挖、土渣排運、整機推進和管片安裝等作業,從而構筑隧道的特種施工裝備。

　　5月17日,我省首臺大直徑地鐵隧道盾構機“開拓一號”將驗收下線。15日上午,記者來到位于機場路的濟南重工,提前揭開了“工程機械之王”的神秘面紗。

　　該公司相關負責人介紹,這臺盾構機開挖直徑6.68米,總長85米,總重量515噸,身價約5000萬元。由刀盤、盾體、主驅動、管片拼裝機、螺旋機、皮帶機等10余個部分組成。

　　“濟南市內南高北低,南靠泰山余脈,北鄰黃河沖積平原,地層中軟土、砂卵石、灰巖交替分布,巖溶裂隙強烈發育,形成了復雜獨特的地質水文條件。”該機器技術負責人許京偉介紹,他們生產的盾構機是為濟南量身打造的復合盾構機。

　　據了解,濟南造盾構機刀盤配備41刃高強材料滾刀,以及撕裂刀、刮刀。“滾刀碎石、撕裂刀把砂土劃成小塊,刮刀將這些碎石和泥土刮下來。”許京偉說,三種刀片有不同的高度差,分工協作。首臺盾構機的刀盤重65噸,8個電焊工花了40天焊接出來。

　　挖隧道時能左能右像個大蟲子

　　許京偉介紹,軌道交通地下段使用盾構機時,一般先在規劃的兩個車站位置各挖出一個類似“豁口”的基坑,然后把盾構機吊下去。盾構機在地下10米至20米的位置開挖隧道,像個蟲子一樣往前拱；能上能下,能左能右,最小轉彎半徑250米,100米上下坡不超過5米。

　　“R1線有一段需要穿過京滬高鐵地下,這時盾構機要在地下30米處工作。”許京偉說,盾構機始發后,在液壓的推動下,只能前進不能后退。刀盤將砂卵石、灰巖等打碎后,渣土通過傳送帶運送到出渣口,然后通過編組列車運到“基坑”。許京偉說,編組列車共65米,有四節渣土車、兩節管片車,還有沙漿罐車。“管片運送到指定位置后,再通過擺渡車運到管片拼裝機,拼裝隧道管片。”他介紹,管片寬1.5米,每一圈需要6塊。

　　據悉,一般管片和外壁有大約14厘米的空隙,通過澆筑泥漿彌合縫隙。而盾構機經過后,就可以直接鋪鐵軌了。一個小時的時間內,盾構機約有40分鐘在開挖隧道,20分鐘在拼裝隧道管片。

　　一個月開挖200米左右

　　許京偉介紹,盾構機接入10萬伏電壓,經機器上的變壓器轉換為400伏電壓開始作業；該機器設計功率1800KW,驅動功率945KW,工作起來每小時耗電量為900多度電。

　　遇到巖石,盾構機每分鐘可轉3.5轉,推進7毫米；遇到軟土每分鐘轉1轉,推進40毫米至80毫米。許京偉說,在濟南的地質結構中,盾構機每月可推進200米左右,砂石層2公里就需要換一次滾刀。

　　據悉,因為該設備的關鍵部件主軸承、電機、液壓馬達等是從國外引進的,有壽命年限。各個零部件接近了使用壽命,考慮到隧道施工安全和可靠性,一般就不用了。據悉,現在也在研究盾構機再制造。

　　8個人操控 需隨時注意出土量

　　這么大的機器需要多少人控制呢?許京偉說,盾構機需要一個機長,負責開挖控制和工序組織；有人負責拼裝管片,運送管片、擰螺絲；還有人負責清運渣土。整個班組大約8個人。當然,所有的工作基本都是自動化,操作相對簡單。

　　操作室是盾構機大腦,控制盾構機推力、速度、方向等掘進參數的操作室,里面有一些屏幕將分別監控著隧道掘進時同步注漿的情況,盾構機刀頭的位置和方向、管片運入和渣土輸出的實時狀況。操作室里配備了空調,盾構機上還有衛生間。

　　“渣土口附近有監控,機長在操作室里可以隨時通過屏幕查看。”許京偉說,一般開挖一環會產生大約55方渣土,每輛渣土車可以裝18方,3輛車基本可以裝完,如果渣土遠超出這個數量,就說明機器在施工過程中有地方出現了塌方。

　　每一個機長都要對這些情況熟練掌握,如果開挖的是砂卵石,渣土增加約0.4倍,如果是黏土增加0.2倍左右。“如果出土量出現異常,必須要停機檢測。”許京偉說,一般情況下,使用盾構機產生的地面沉降不超過5毫米。

　　遇水要停工 灌注泥漿或黃豆

　　許京偉介紹,首臺盾構機刀盤設計了42%的開口率,“直徑500毫米的巖石可以穿過刀盤,經過螺旋排土機運走。”他說,盾構機最怕遇到平行水和孤立的大石塊。

　　“遇到直徑較大的孤石或飄石,需要人工在石頭上鉆孔；如果石頭很大,只能采取人工爆破的方式,將石塊炸碎再開掘隧道。”許京偉說,最麻煩的還是水。如果僅是一些沒有壓力的滲水,不會影響施工。如果有帶有壓力的水,不超過10公斤,也就是水深不超過100米的壓力,基本不會影響施工。

　　許京偉說,遇到突水情況,盾構機停止工作,人工澆灌泥漿、鋸末或者黃豆等,把水吸成果凍狀,然后再倒出來。但是如果遇到水壓很大的情況,就麻煩了,“水壓可能將盾構機密封破壞,損害機器,影響施工。”許京偉說,因為之前經過多次勘探,一般不會出現這種極端情況。