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当盾构机变身过山车



发布时间:2018-06-14 19:39   
王晓红、闫觅
南京公司
2018-06-14

    2017年12月28日,广州地铁历史上第一次同一天开通4条地铁新线,其中包括一条“开往大海的地铁”——广州地铁四号线南延段。由南京分公司承建的广州地铁四号线南延段1标(以下简称四南1标)便是这条“开往大海的地铁”的新起点。
    四南1标是南京公司在广州市场的第4个地铁项目。该工程包括一站两区间和两条出入场线,先后面临下穿虎门高速高架桥、广隆村居民楼、广隆涌等诸多难题。
    “而最大的挑战还不在于此,45‰的坡度和270米的曲线半径的西出入场线盾构施工,难度大、风险高。坡度之大和半径之小,实属罕见。”项目总工王建军介绍说。
    “45‰的坡度意味着什么?主体结构刚做完时,我在盾构进场前到始发井实地查看,一抬头就被眼前的场景惊呆了——站在始发井居然无法看到主体结构的末端!加上出入场线的主体结构是单层结构,埋深又浅,所以当我跑到主体结构末端向始发井看的时候,竟有了种一览众山小的感觉。”机电总工岑立辉笑着回忆说,“那时我就想,如果广州能下大雪的话,这里绝对可以当成滑道来滑雪了。”
    大坡度后就是半径为270米的小半径曲线,曲线段长度为230米。该曲线半径几乎达到了所使用的盾构机能够通过的性能极限。这么小的半径,即便盾构机能勉强转过这个弯,但因转弯环的管片楔形量只有38毫米,管片的最大楔形量位置不可能一直拼在同侧等问题,再兼顾上下坡度的调整及盾尾间隙调整,管片趋势是否能跟得上盾构机的转弯趋势就成了很大一个问题。
    趋势跟不上,管片的拼装质量就无法保证,隧道的线型也就无法保证了。
    经过反复计算和模拟,王建军提议:“既然现有的1.5米转弯环管片转不过去,那我们能不能把管片单位长度上的楔形量加大,这样转弯就轻松多了。”这句话就像黑暗中的一道光,照亮了思考的方向。项目部立刻与监理单位、业主单位、设计单位召开会议讨论并通过了这一提议,同时马上安排生产。
    在具体实施阶段,为确保线性准确,在盾构到达小半径曲线段前,项目部设置了8公分的预偏量。因为措施到位,在进入小半径曲线初期,姿态和管片拼装质量都在可控范围之内,业主和监理也都表示满意。但掘进30多环之后,问题又出现了:管片出现较大错台,姿态向外偏离的趋势越来越大,之前预留的偏离量已消耗掉大半,而小半径曲线才掘进了不到六分之一,再这样下去,姿态将严重超限。
    大家坐在一起愣愣地看着眼前的数据,盾构司机委屈地说:“姿态变动太快,有种控制不住的感觉,虽然左右推进油缸压差调的已经很大了,但姿态还是往外跑。”
    如此小的半径,管片本身就容易错台,再加上盾构机为转弯而出现的左右部千斤顶推力分布不均,管片更容易向外错台甚至慢慢偏离轴线,王建军分析出了错台的原因。“咱们调整盾构掘进参数,适当降低推力,同时减小两侧压差,尽量靠管片趋势来调整转向,就能避免压差过大引起侧向压力增大而导致的管片错台现象了。”王建军提出了解决方案。
    想到就付诸行动,在推了3、4环后效果出来了,姿态、错台全部控制在要求范围之内。后来,即使盾构机全部进入圆曲线,站在1号台车上都看不见盾构机尾部的时候,整个盾构机几乎处于极限弯曲状态下,隧道成型质量和轴线控制仍然保持着良好的状态。历时20天,西出入场线270米小半径曲线以高标准、高质量顺利通过。
    在项目部全体人员共同努力下,四南1标盾构下穿高架桥、居民楼、河涌、大坡度和小曲线半径施工等难关被一个个攻克,得到广州地铁公司的称赞,为广州人民交上了一份满意的答卷。


作者:王晓红、闫觅   来源:南京公司


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