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大连地铁海底大盾构始发 填补国内空白破解世界难题

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大连地铁海底大盾构始发 填补国内空白破解世界难题

发布日期:2019-01-18 作者: 点击:

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"启动!提高速度!" 1 月 18 日 11 时 25 分许,大连地铁 5 号线梭鱼湾南站地下,随着施工人员一声令下,"海宏号"盾构机缓缓旋转刀盘,海底大盾构施工正式启动。在未来两年零五个月时间里,"海宏号"将穿越梭鱼湾至大连火车站的地下岩层,穿越 2.3 公里海底,破解世界性技术难题。"海宏号"的启动不但意味着大连地铁"超级穿海"工程正式始发,同时也填补了我国在海底盾构领域,提升装备制造业能力。

现场:4 层楼高百余米长盾构机动起来了

"海宏号"是大连地铁 5 号线"穿海利器",这台专门为跨海大盾构度身定做的庞然大物仅直径就达到 12.26 米,相当于四层楼高,整机长度约 158 米,总重约 2840 吨。在现场,"海宏号"如同待嫁新娘,"红色盖头"遮住了机头部分。"这家伙真动起来,可不温柔。""海宏号"总设计师张国良笑着说,大连地铁 5 号线跨海盾构工程被定义为世界性难题,能解决这个难题,一般机器做不到。

记者驻足在"海宏号"内,此时操作舱里一片忙碌,所有人都全神贯注地顶着电子屏幕,随着对讲机中传来启动的声音,操作人员稳稳地开动机器,轰鸣声骤然响起,人们紧张地顶着屏幕查看各项数据,对讲机里传来"提高速度"、"转动刀盘"等指令,随着指令下达,"海宏号"前端刀盘徐徐转动起来。

"随着刀盘转动推进,盾构掘进将正式始发。"张国良表示,"海宏号"的工作原理是破碎岩壁,然后注入稀泥浆,混合渣土后抽离出来,通过泵机将渣土排入地面泥水分离系统,进行绿色环保处理。"始发阶段将有 200 米试掘进,为期 1 至 2 个月时间,每天掘进距离大约 4 到 6 米。"张国良介绍说,通过 200 米试掘进,施工人员将进一步采集刀盘转数、掘进距离、排量泵流量等性能参数,通过进一步配合达到最佳施工效果。

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意义:超级设备助力超级工程开创国内先河

大连地铁 5 号线海底大盾构工程属于长距离、硬岩、高水压穿越溶洞区施工。掘进难度非常大,安全风险极高,经院士专家会议确定为国内工程尚无先例可循,属于"世界性难题"。中国中铁大连地铁 5 号线有限公司副总经理符昭星表示,目前该工程风险是最高的,也是中国中铁股份公司管控的特级风险源项目。

针对上述难点,中国中铁下属设备制造企业中铁装备根据工程特点,为大连地铁量身定做了 "海宏号"盾构机。"目前国内国际都没有针对类似复杂地形施工的先例,‘海宏号’可以说是世界上独一无二的,它的功能是最全的。"张国良非常自信,他告诉记者,"海宏号"的始发意义重大,开创了我国在类似复杂地层施工的先河,也代表着我国从设计、研发到生产完成了一次检验。

符昭星介绍说,"海宏号"是我国自主研发的世界上现有功能最全的盾构机,核心部件的设计在全国乃至全世界均处于领先水平,并采用了多项国际领先技术。"海宏号"集成了许多高科技技术。集传感、探测、挖掘、供电后配套、出渣等等技术于一身,其综合性能是其他盾构机所无法匹敌的。"其中,常压换刀技术更是攻克了我国在该领域的技术难题。"符昭星表示,大连地铁 5 号线海底大盾构的始发将为以后跨海穿越的地铁乃至同类型工程提供宝贵经验。同时,可以提升我国装备制造的水平,目前盾构机基于多项技术于一身,目前是国内的第一台。

施工:海底大盾构计划于 2021 年 6 月贯通

在现场,大连地铁 5 号线 04 标海底盾构施工总工王建介绍说,整个盾构推进所需要的管件已经生产了 200 多环,箱涵预制的口件已经完成了 370 多环,满足盾构始发的要求。

符昭星表示,"海宏号"始发后,计划用两年零五个月时间,实现该标段的贯通,大概每天 3 米多进尺速度。" 2019 年是盾构区间掘进决战之年,也是整个建设工程最关键的一年。"符昭星透露,2019 年底,大连地铁 5 号线将实现 13 台盾构机始发,区间掘进距离要超过总长度 50%,封顶车站达到 10 座。

截止目前,大连地铁 5 号线已经完成投资额 46.18 亿元,占总投资 24.51%。全线共有 25 个工点,已有 22 个工点实现开工建设,开工率 88%。全线共 18 座车站开工 16 座,其中梭鱼湾南站、梭鱼湾站、中华路站一期及后关村站一期 4 座车站主体结构已封顶,虎滩新区站、山花街站、泉水东站、前盐站、中华路站二期、后关村站二期正在进行主体结构施工,剩余车站正在进行围护结构及土石方开挖施工。

同时,全线 19 个区间共有盾构区间 15 个,暗挖区间 3 个,出入段线 1 个。目前已有 7 台盾构机实现始发,正在进行掘进施工,累计完成掘进 12994 米,占总长度的 35%;一条区间已实现贯通;2 个暗挖区间正在进行初期支护施工;出入段线正在进行路基及罩棚施工。

目前,线路北端设后关村车辆段,已完成站场土石方及护坡工程施工,目前正在进行房建工程基础施工。

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相关链接:四大难点构成"世界性难题"

大连地铁 5 号线南起虎滩新区站,沿滨海路、解放路、友好路、甘井子路、泉水规划道路布置,北至后关村站。线路全长 24.484 公里,全部为地下线,设车站 18 座,其中换乘站 7 座,平均站距 1.37 公里。车辆选择国标 B 型车,采用 6 辆编组,列车最高运行速度 80 公里 / 小时。

其中,火梭区间跨海大盾构隧道下穿梭鱼湾海域,全长 2870 米(其中海域段 2310 米,陆域段 560 米),海底距隧道顶 12.2--22.8 米,海水深度 9--14 米。隧道采用直径 12.26 米泥水平衡大盾构(一般地铁施工盾构直径 6--7 米)施工。

火梭区间海底大盾构施工面临着四大难题:首先是长距离全断面硬岩掘进,最高岩石抗压强度达 118 兆帕;同时,隧道底部距离海平面最深达 49 米,穿越地层破碎、透水性强,且与海水相连、水头压力大,接近 0.5 兆帕;此外,盾构施工将穿越 1538 米岩溶地层,岩溶发育强烈、穿越三大溶洞群(有上千个溶洞),专勘揭示最大溶洞高 29.8 米;盾构还将下穿铁路、航道等重要设施。因此,该工程掘进难度非常大,安全风险极高。经院士专家会议确定为国内工程尚无先例可循,属于"世界性难题"。

基于以上难题,盾构施工也面临着风险和难点:灰岩洞段存在大量溶洞,溶洞地层掘进存在坍塌、刀具异常损坏、突涌水、盾构机栽头、突然无载荷等施工风险;大直径长距离硬岩掘进及刀具磨损问题;破碎上软下硬地层堵仓、滞排问题; 最大水压 5 帕,刀盘换刀安全性问题;大直径盾构首次使用于溶岩强烈发育、环境极度敏感的跨海区域,风险非常高,尚无工程先例。


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