地铁隧道是如何挖掘出来的?

地铁隧道是如何挖掘出来的?

地铁隧道是如何挖掘出来的?地铁隧道的掘进一般使用盾构机完成,这种大型工程机械用来开挖各种圆形横截面的岩层,与钻孔和爆破相比,盾构机掘进方法可以最大限度避免对地面的干扰,并且产生光滑的隧道壁。

由于城市密布高楼大厦以及无数的管道与线缆,地铁隧道的掘进需要完全避免对这些建筑物和管线造成任何损坏,此外,地铁隧道的掘进还需要全力避免地层的沉降、升沉(土壤向上膨胀推动地面)以及振动。

盾构机由称为刀盘的旋转切割轮、主轴承、推力系统和尾随支撑机组成。根据地质和水文等因素的不同,盾构机还可细分为硬岩盾构机、软土盾构机。

地铁隧道是如何挖掘出来的?

硬岩盾构机是开放式的, 没有防护罩,刀盘后面的区域是敞开的,用于岩石支撑,为了推进,硬岩盾构机使用一个夹持系统来推动隧道壁。硬岩掘进机使用安装在刀盘上的圆盘刀具挖掘岩石。圆盘刀具在岩石中产生压应力断裂,使其从隧道工作面切碎。挖掘出的岩石和渣土通过刀盘上的开口传送到皮带输送机,在那里它通过机器运行到输送机系统或渣土车,以便从隧道中移除。机器后面不稳定的隧道壁则由竖立混凝土管支撑。

软土盾构机又分为3种类型:土压平衡机 、泥浆盾构机和开面式盾构机。前两种机器是封闭的,使用推力油缸通过推动混凝土段向前推进。

地铁隧道是如何挖掘出来的?

土压平衡机使用挖掘出来的材料(膨润土)平衡隧道掌子面的压力,另外还可以在工作面注入聚合物和泡沫等添加剂以增加地面的稳定性。土压平衡机一般用于压力小于7帕的松软地面。其刀头不仅使用圆盘刀具,而是使用碳化钨切削头、硬质合金圆盘刀具、拖齿或硬岩圆盘刀具组合。

泥浆盾构机适用于水压非常高的松软地面,这种地层含有大量的水、沙子和砾石。它的刀盘充满加压泥浆,将静水压力施加到开挖面。泥浆还可以作为运输介质,在从刀盘泵送回隧道外的泥浆分离设备之前与挖掘的材料混合。泥浆分离设备是多级过滤系统,可去除泥浆中的弃土颗粒,以便在施工过程中重复使用。

开面式盾构机用于暂时被挖开、短时间没有支撑的地层。这种盾构机适用于强度高达10兆帕左右且进水量低的岩石层。

值得一提的是,我国的盾构机技术已经取得长足的进步。目前中国的硬岩隧道掘进机“云岭号”直径已经达到9.83米,总长度235米。它是中铁装备在四川德阳基地生产,总重达到2050吨!这台巨无霸将用于云南省滇中引水项目大理段的隧道掘进工作。该隧洞主线长26.542公里,“云岭号”将负责掘进其中的20.802公里。

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