地铁隧道是怎样钻出来的
要说现在最快捷、最方便、最舒适的城市出行方式是什么?地铁!那么修建地铁时,隧道是怎么挖出来的呢?此处必须提到盾构机,这个蛰伏在城市地底下的“穿山甲”是什么样子呢?
盾构机的最前面部分是机头,上面是一个圆形的巨大刀盘,刀盘上装有刀片,刀片有好几种,以应付不同的土层地质。这是最核心的部分,起到掘进的作用。
后面还有一段密封舱机身,尾随着6节车厢,用于装载盾构机的动力系统、土体改良系统、密封系统、辅助系统等,总体结构有60米长,体重达300-500吨。
盾构机的工作原理和电动剃须刀很相似。工作时它靠着机身内千斤顶给予的动力向前推动,旋转刀盘掘开土层。挖掘土层的同时用混凝土环管片贴牢,防止土层塌陷,每次掘进一环1.2米长。每掘进一环,就安装一环的环管片。盾构机不断掘进,留下来的隧道直径是圆的,内壁是由环管片贴成,非常工整。掘出来的土会被收集起来,经过处理后,由螺旋运输机输送到装载泥土的车辆上,运到地面上去。
那么在漆黑的地下,盾构机是如何辨别方向的呢?它依靠两个系统:一是人工掌控系统,主要是隧道施工的传统测量定位系统,用全站仪、棱镜、水平尺、塔尺等工具,完成初测和复核等工作。二是自动定位隧道导向系统,也是最核心的系统,由中心计算机、隧道掘进软件、激光经纬仪等组成,保证掘进方向误差不超过30毫米。
根据地下土质的不同,盾构机每天掘进长度在9-10米。最怕遇到的是含水量大的土壤、沙层,这样的土质很容易造成漏水漏沙,对施工技术要求非常高。
盾构机问世至今已有近180年的历史。其始于英国,发展于日本、德国,价格极为昂贵,一台进口的盾构机近8000万美元。在上世纪90年代,这种巨大、精密而复杂的工业产品一向是中国制造业的软肋,只能依赖进口。后来,国家把盾构机的关键技术研制列入了“863计划”。2015年11月14日,由中国铁建重工集团和中铁十六局集团合作研发的,中国国产首台铁路大直径盾构机在长沙下线,拥有完全自主知识产权,打破了国外一个多世纪的技术垄断,加速了中国快速城市化大铁路网建设的步伐。