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第208章 盾構機

  雖然說理由有些勉強,并且明顯漏洞百出,但是小毛他們一行還是“被善意”地順利地進入施工現場,并且得到了林樹同學父親,楊工程師的悉心“接待”。

  這時候,工地正在開挖建造盾構機的施工井。

  楊工介紹說,采用盾構法施工時,首先要在隧道的始端和終端開挖基坑或建造豎井,用作盾構及其設備的拼裝井和拆卸井。特別長的隧道,還應設置中間檢修工作井。其中,拼裝和拆卸用的工作井,其建筑尺寸應根據盾構裝拆的施工要求來確定。拼裝井的井壁上設有盾構出洞口,井內設有盾構基座和盾構推進的后座。

  延安東路隧道西起延安東路福建中路口,東至陸家嘴路、楊家宅路口,全長2261米,設計為雙車道。

  前年11月,國家批準工程立項。今年8月,3號豎井,也就是現在看到的盾構拼裝井破土動工。

  他說,這條隧道,是上海連接浦東與浦西,跨越黃浦江的一條主要道路,被列為國家重點工程,是上海的第二條隧道。對上海的發展將起到舉足輕重的作用。

  一旁的空地上,盾構機龐大的機身一分為三,前部的切口環、中部的支撐環以及后部的盾尾,都已經運到了工地。

  這是小毛第一次看到所謂的盾構機,如果只是從散落在地上的這三段的外形上看,他覺得更像是一個巨大的鋼管機。

  通過介紹才知道,盾構機,全名叫盾構隧道掘進機,是一種隧道掘進的專用工程機械,具有開挖切削土體、輸送土碴、拼裝隧道襯砌、測量導向糾偏等功能,涉及地質、土木、機械、力學、液壓、電氣、控制、測量等多門學科技術,而且要按照不同的地質,可以進行“量體裁衣”式的設計制造,可靠性要求極高。

  楊工說,盾構機的所謂”盾“是指保持開挖面穩定性的刀盤和壓力艙、支護周圍土體的盾構鋼殼,所謂“構”是指構成隧道襯砌的管片和壁后注漿體。

  盾構法施工是一個非常復雜的工程過程。盾構機既是一種施工機具,也是一種強有力的臨時支撐結構。

  使用盾構機,一邊可以控制開挖面及周圍土體不發生坍塌失穩,一邊可以進行隧道掘進、出渣,并在機內拼裝管片形成襯砌、實施壁后注漿。工人將在管片廠提前預制好的一片片盾構管片運送到施工現場,通過龍門吊,將管片吊入盾構始發井。然后盾構搬運車將管片運送進隧道,由盾構機對管片進行拼裝完成,最終形成隧道。

  “盾構機是只能前進不能后退的,它會挖到下一個地鐵站或豎井,完成任務后再吊出地面。”林樹在一旁說道。

  小毛一一仔仔細細看過。盾構機的最前面部分是機頭,上面是一個圓形的巨大刀盤,刀盤上裝有刀片,刀片有好幾種,以應付不同的土層地質。

  楊工說,盾構機的前部主機有點像一個巨大的電動刮須刀,只不過它刮的是泥土而不是胡子。

  工作時盾如機靠著機身內千斤頂給予的動力向前推動,旋轉刀盤掘開土層。挖掘土層的同時用混凝土環管片貼牢,防止土層塌陷,每次掘進一環1.2米長。每掘進一環,就安裝一環的環管片。

  盾構機的原理說說簡單,但實際工作時非常復雜,所以掘進速度會很慢。“按照黃浦江這一段的地下土質情況,順利的情況下,預計平均每天可以掘進差不多八米的樣子。”

  “那它挖出來的土,又到哪里去了?”“四眼”問。

  經過楊工指點,小毛他們才明白過來。

  原來,盾構機內部裝備有專門的出土系統。盾構機的刀盤后方有一個專門收集渣土的土倉,用來盛裝盾構機切削下來的泥土。在土倉的后面裝有螺旋輸送機和傳輸皮帶,可以不斷地把土倉中的泥土運送到盾構機后部的拖車中去。

  楊工說,盾構機掘出來的土會被收集起來,經過處理后就像“牙膏”一樣,由螺旋運輸機輸送到裝載泥土的車輛上,運到地面上去。

  小毛想了想,問:“那,盾構機在掘進過程中,相對應的地面會不會被拱起來?”

  楊工呵呵一笑笑,說:“你這問題很專業。一般情況下,刀盤掘進到哪里,地面都會出現微小的隆起,刀盤過后,又會沉降下來。隆起的幅度一般在1厘米,所以對地面不會產生什么影響。掘進后,隨著環管片貼牢,土地承載能力絲毫不會減弱。”

  他說:“另外,通過控制掘進速度,可以把隆起的幅度控制在更小的幅度,甚至只有幾毫米。這樣的幅度,對地上建筑不會產生影響,對道路出行更不會產生影響。”

  “四眼”笑了笑,又問:“那么,盾構機是怎樣被發明出來的呢?”

  楊工說,關于盾構機的發明,還真有一個鮮為人知的故事呢。

  用盾構法修建隧道已有160余年的歷史。最早進行研究的是法國工程師布魯諾爾。

  一個偶然的機會,他發現了一種船蛆的鉆洞行為很有意思。

  這種巨型船蛆生活在一個硬殼內,以木材為食,用一個閥門狀的器官進食,并且有兩個虹吸管吸水和排水。

  布魯諾爾仔細地觀察了船蛆在船通體中的鉆洞行為,并發現它還會從體內分泌一種液體涂在孔壁上形成保護殼,以抵抗木板潮濕后發生的膨脹。

  于是他從這個現象中獲得了靈感,在1818年開始研究盾構法施工。

  泰晤士河隧道是世界上第一條采用盾構技術挖掘的隧道,因此是隧道工程史上一個具有重大意義的里程碑。泰晤士河隧道長約合396米,高約合23米。如今,泰晤士河隧道已成為倫敦地鐵系統的一部分,每天有數以千計的倫敦人匆忙地穿過這條絢麗的隧道。同時,泰晤士河隧道還成為了一個舉世矚目的公共景點。

  布魯諾爾發明的盾構機是人類歷史上隧道施工的一大技術突破,其技術原理為現代盾構機設計奠定了基礎。

  至今,盾構機作為一種隧道掘進的專用工程機械,廣泛用于地鐵、鐵路、公路、市政、水電等隧道工程。

  國內的盾構機開發和應用起步于1953年,東北阜新煤礦首次用手掘式盾構修建疏水巷道,從而揭開了國內盾構機從無到有的歷史。

  現在正在修建的延安東路黃浦江水底道路隧道,水下段和部分岸邊深埋段也將采用盾構法施工。

  楊工說,盾構法施工之所以得到廣泛使用,特別是在在松軟含水地層中修建埋深較大的長隧道,往往具有技術和經濟方面的明顯優越性:

  安全開挖和襯砌,掘進速度快;盾構的推進、出土、拼裝襯砌等全過程可實現自動化作業,施工勞動強度低;不影響地面交通與設施,同時不影響地下管線等設施;穿越河道時不影響航運,施工中不受季節、風雨等氣候條件影響,施工中沒有噪音和擾動,等等。

  這一次,小毛他們再工地待了差不多有小半天的時間,總算是把盾構這個復雜的問題弄明白了七七八八。

  眼前的這一切,他忽然間想起政治學課本上的一句話,科學技術是第一生產力。

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