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成都地铁“盾构机”即将换上新“钢牙”有望节约10%的施工工期
2019-11-07 08:36:44
[摘要] 封面新闻记者 卢荡 柳青9月28日,封面新闻记者从交通运输部获悉,2019年国庆假期即将来临,七座及以下小型客车10月1日0时至7日24时免费通行,全国公路网交通流量预计将保持持续增长态势。交通运输部

封面记者陈阳

如今,盾构机在建设需要隧道的城市地铁或引水工程中发挥着重要作用。

它是隧道施工的专用施工机械,被称为地铁施工的“航空母舰”。如果没有盾构机,施工只能从路面进行,造成施工周期长、污染严重,甚至有坍塌的危险。

在盾构掘进过程中,起着关键作用的是圆面刀盘上的钢牙样刀,“啃”和清理开挖层中的各种卵石泥砂。每台盾构机上大约有100-200个这样的“钢牙”,刀具的性能直接影响施工效率。

成都地铁建设过程中,需要克服的富水砂卵石地层结构是盾构机不容易“啃”的“硬骨头”。为解决现有盾构机使用寿命低、地质适应性差的问题,成都轨道交通工业技术研究院有限公司和四川郑光科技有限公司联合开展了“成都高富水砂卵石地层长寿命高可靠性盾构机研究”项目。针对复杂地质挖掘(如砂和卵石)的长寿命、高可靠性刀具的本地化、升级和创新取得突破。该技术已达到国际先进水平和国内先进水平。它能保证成都地铁的建设,具有显著的社会效益和经济效益。相关产品投产后,与现有工具相比,预计可减少50%的换刀次数,节省10%的“贯通”工期,降低10%以上的施工成本。

一种用来“啃”隧道的锋利武器。

盾构机镶嵌着数百颗硬核“钢牙”

盾构机被称为“钢蚯蚓”,一般呈圆柱形。主机部分前端像一个大圆盘,100-200把刀具依次安装在穿过圆心的纵横交叉线上,作为向前啃孔体的“钢牙”。

盾构机刀盘

"工具也分为不同的类型,包括用于切割的硬质合金工具和用于压碎岩石的滚刀."四川郑光科技有限公司技术中心主任胡邓文说,“例如,刀盘中间安装了一把带中心的鱼尾刀,它就像钻头的尖端。它进行圆周运动,切割并翻转中心土壤,以防止泥饼在盾构刀盘前部形成。”

然而,不像一些东部地区有丰富的泥岩和软土,盾构掘进不那么困难,他说,并补充说成都富含卵石。特别是在成都西北部,有一个富含水的砂卵石层,其中卵石卵石居多,含水量相对较大。“石头和泥都有。硬骨不容易咀嚼,容易被挤压和跑掉,导致建筑被“整个吞下”。"

因此,在成都地铁隧道开通过程中,盾构机的选择或研发也非常精巧,重型工具大多经过加固,以更好地破碎、压碎和清理卵石。

各种“钢牙”盾构机

激光熔覆“粘住”保护层

让“钢牙”耐磨加倍

为了更有效、更可靠地“啃”挖掘过程中的“硬骨”,各种刀具的技术和质量也不断升级,甚至达到行业领先水平。

“例如,我们开发了一种低熔点、高强度的复合夹层钎料,突破了刀具的高强度、高韧性焊接技术。”胡邓文表示,钎料主要用于高可靠性硬质合金和钢异质材料的焊接,以解决焊接热膨胀系数差异的问题。“因为在焊接加热过程中,材料收缩率不一致,容易造成焊缝开裂。具有这种夹层结构的银基复合钎料(含40%银)使用铜或镍板作为“夹层”,起到缓冲作用,从而降低焊缝的残余应力

他将厚度仅为0.2毫米的“胶水”描述为增加了硬质合金和钢之间的结合强度,使刀具的钎焊剪切强度达到300mpa,并使刀具“具有2000m的寿命”。

此外,为了增强滚环的耐磨性,技术研究方提出用激光熔覆技术在现有屏蔽滚环基体上熔覆含碳化物的耐磨层,在保证基体硬度的同时大大提高其耐磨性,使用寿命是传统滚环的2倍以上。

"这就像在钢牙涂上一层毫米级的保护层来延长它的使用寿命."胡邓文告诉我们,基本上当刀具消耗到20毫米厚时,就可以失效。在成都典型的砂卵石开挖中,500-800米行程完成后需要更换一个新的“钢牙”,一轮更换需要停止10天半。“如果采用这种加固工具,可以保证1200-1500米的挖掘‘寿命’,并减少更换工具的次数。”

成都轨道交通行业技术研究院有限公司相关官员也向记者提供了一套数据:两种刀具升级投入使用后,预计刀具更换次数减少50%,缩短“开洞”工期10%,降低施工成本10%以上。

他还透露,相关产品即将进入试用阶段。“经过大规模生产和制造,它不仅将用于成都地铁建设,还将推广到中国其他大型项目。”

名词解释:盾构机

在我国,用于软土和复合地层的隧道掘进机通常被称为盾构机。盾构机隧道施工具有自动化程度高、省力、施工速度快、一次性成孔、不受气候影响、开挖过程中控制地面沉降、减少对地面建筑物的影响、水下开挖过程中不影响地面交通等特点。在隧道线路长、埋深大的情况下,采用盾构机施工更经济合理。

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