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国内首台三模盾构组装完成地铁七号线二期要“尝鲜”

来源:广州地铁发布时间:2020-08-28

盾构机作为当前地铁工程建设中一种施工技术已日渐被人所熟知。近日,在顺德的中铁华隧联合重型装备有限公司(以下简称中铁华隧),国内首台三模盾构正式完成组装,在不久的将来担负起地铁七号线二期的建设任务。

 

广州迎来首台三模盾构机

七号线二期主要经过番禺区、黄埔区,始于既有地铁七号线一期大学城南站,线路由南向北途经大学城、长洲岛、洪圣沙岛、黄埔临港经济区、奥体新城、广州科学城。线路全长21.9公里,均采用地下线敷设;包括有11座车站(不含大学城南站)、11个区间、1个出入场线及1个站后折返线区间。七号线二期将与多条既有或规划线路换乘,建成后,将进一步完善地铁线网架构,增强城市南部与东部组团之间的交通联系。

为什么要在七号线二期使用三模盾构机?三模盾构机又有哪些优势?广州地铁七号线二期建设管理负责人赵驰表示,广州地铁在初步设计时就考虑到萝岗至水西区间(以下简称“萝水区间”)软土、孤石及硬岩掘进的风险,结合既有线建设经验,由广州地铁建设团队考察各地以往双模盾构机情况,综合研判,在继承双模盾构技术的基础上,通过强化盾构机结构、提升刀盘结构刚度及预防滞排能力,提出三模盾构概念并申请专利,为三模盾构“诞生”打下基础。

“集多种功能于一身,可以灵活应对同一区间内出现的多种复杂地质工况,最大限度降低安全风险。”中铁华隧总经理李飞介绍道。据悉,首台三模盾构将投用到七号线二期萝水区间。该区间长为1086米,最小曲线半径为600米,线间距17米,最大坡度为28,埋深约1973米。复杂的复合地层则是该区间隧道施工中遇到的最大难题,全断面硬岩地层、软土层、上软下硬地层在施工区域内密集分布。“盾构机需穿越硬岩长约800米,岩石强度平均约为90兆帕。而地质勘探显示,这段区间的孤石探明率高达66.7%,而孤石被称为盾构机的‘天敌’。既有硬岩又有孤石,这大大增加了施工难度。”广州地铁相关负责人表示,投用集泥水、土压、泥水式TBM模式于一身的三模盾构机也是为了更好地确保复杂地质条件中的盾构施工安全,这也是国内首次在地铁工程中应用该款盾构机。

三模盾构机三大优势

目前,市面上的盾构机主要分为单一模式盾构和双模式盾构两大类。顾名思义,单一盾构就是只有一种模式,比如泥水(直排式、气垫式)、土压、TBM(敞开式、护盾式)等;而多模式盾构常见的主要有“泥水+土压”的双模、“土压+TBM”的双模、“泥水+TBM”的双模等。三模盾构可以说是盾构里面的“新贵”,既有适用于透水系数较大、地表敏感、上软下硬地段及存在未探明孤石地层的泥水模式,也有应用于风化程度较高的岩层、土层掘进的土压模式,还有全断面硬岩及岩层破碎带发育段的泥水式TBM模式。

“与以往双模盾构不同的是,三模盾构的三种模式可针对不同的地层实现一键切换,技术人员只要在主控室内就能操作,无需进仓拆装部件,大大避免了长时间的模式转换作业带来的风险,特别适用于城市环境、地表沉降要求高的项目。”李飞说道。除了一键切换的优势,出渣顺畅和泥浆管路出渣也是三模盾构的强项,可以实现岩渣无级连续排出和工作区域无粉尘,并在一定程度上减少刀盘刀具磨损,有效避免了地铁工程中敞开式掘进遇到突涌水无法封闭土仓带来的地表安全风险。

七号线二期土建完成15%

“盾构机组装完成后,还将进行系统调试等一系列工作。”根据施工计划,本台盾构将在年底始发开始执行掘进任务。施工单位中铁隧道局项目经理郭俊平表示,目前正在进行地质补勘、施工方案细化等准备工作,确保盾构机抵达现场后能迅速完成组装并投入使用。盾构始发后,将通过加强注浆加固、加密地面监测等方式确保施工安全。

广州地铁集团同步通报了七号线二期最新施工进度。截至目前,全线土建工程累计完成15%11座车站已经全部进入土建施工;11个区间中,有3个(大学城南吊出井、深井至长洲岛明挖段、科丰路至萝岗区间中间风井)正在进行土建施工,其余工点进行前期准备,共有2台盾构机正在掘进。姬堂停车场在进行施工前准备工作。

盘点广州地铁盾构施工的“第一次”

广州在地铁建设中应用盾构机的历史已有24年之久,在二、三号线建设期间开始大规模投入使用,并推向全国其他城市。目前,广州在建线路盾构单线长度超过500公里,投入施工的盾构机超过300台次,现已完成掘进180余公里,超过盾构区间总长的三分之一。下面来回顾了一下广州地铁盾构史上的多个“第一次”。

第一次与盾构机结缘。1996年,广州地铁一号线黄沙至烈士陵园区间由日本青木公司总承包施工,第一次采用了日系品牌的2台泥水和1台土压盾构施工。

第一次由国内施工单位在复合地层应用盾构。2000年,由上海隧道工程股份有限公司承建的二号线海珠广场至市二宫区间,采用了2台日系土压平衡盾构;由中铁隧道局集团有限公司承建的越秀公园至三元里区间采用了2台德系土压平衡盾构机,这也是国内施工单位首次在复合地层采用盾构工法施工,取得比较成功的效果。自此,广州地铁开始在地铁建设中大规模应用盾构法施工,并将这一工法逐渐推广至国内其他城市。

第一次应用钢套筒接收。2009515日,在广州地铁二号线洛溪站南端头盾构到达井内,随着盾构掘进至拟定里程、接收钢套筒内部保压、试水、卸压等工序的完成与反力架以及后端盖板成功拆卸吊出,标志着世界首例盾构机车站内钢套筒接收到达施工新技术在广州地铁建设中成功应用。二号线南浦至洛溪盾构区间到达端头场地范围受地下管线、车站主体结构施工进度、地层地质条件复杂、隧道埋深较大和特殊地理位置等影响,因此采用了钢套筒接收技术,有效规避施工风险和缩短施工工期。

第一次应用超大直径盾构机。2016627日,直径达11.67米的“巨无霸”盾构机在南沙客运港站破洞而出,广州地铁建设史上首个大盾构区间在历时8个月的艰苦掘进后终于贯通。该盾构机重达1200吨,比普通盾构机重了近4倍。由于直径够大,施工时可直接打通左、右线隧道一次性成型。四号线南延段南横至南沙客运港区间,全长1491米,区间淤泥层地质,最深处达30米,使用大盾构施工可减少淤泥地层造成隧道变形机率,消除运营安全隐患;减少工程量并降低施工成本。

第一台双模盾构完成首次穿越。201646日,广州地铁九号线花都汽车城至广州北区间作为国内第一个采用双模盾构技术施工的项目,实现了双线贯通。九号线是目前广州施工难度最大的一条地铁线,很大一部分地段存在上软下硬的复合地层,为了预控风险,确保安全,经专家反复论证,该标段区间最终采用“泥水+土压”双模盾构机掘进。(文:陈虎辉;图:

(以上在建车站名称仅为工程暂定名称,标准站名应以市政府批准公布为准)