省城首台盾构机开始R1线地下掘进“钢铁蚯蚓”一月开挖200米,寿命只有10公里

工作人员在检查盾构机内部情况点击查看原图昨日上午，济南刘长山路延长线仁里村地下15米的盾构始发井内，“开拓一号”盾构机刀盘缓缓启动，省城首台盾构机正式始发，标志着济南轨交R1线从地上施工转入地上地下同时并进。记者昨日首次下到盾构机内部，看看这个直径近7米、长85米的大家伙内部究竟藏着怎样的玄机。文/图记者孙姮

挖完渣土自己再铺管片灌沙浆

据悉，刘长山路延长线仁里村的这个盾构井，其实就在R1线从地上高架转入地下隧道的过渡段上，轨道交通地下段使用盾构机时，一般先在规划的位置挖出一个类似“豁口”的基坑，然后把盾构机吊下去。随后，盾构机就可以施工作业了，在地下15米的地方像条蚯蚓一样往前拱；能上能下、能左能右，最小转弯半径250米，100米上下坡不超过5米。

“R1线有一段需要穿过京沪高铁地下，这时盾构机还要下到30米深处工作。”施工单位中铁十四局的工作人员告诉记者，盾构机始发后，在液压的推动下，只能前进不能后退。刀盘将砂卵石、灰岩等打碎后，渣土通过传送带运送到出渣口，然后通过后面的编组列车运到“基坑”。一台盾构机的编组列车共长65米，配有四节渣土车，就是为了能及时运出盾构机挖出的渣土。

盾构机的编组列车，除了渣土车，必不可少的还有管片车和沙浆罐车，其中，管片车将管片运送到管片拼装机，渣土挖出后立刻拼装隧道管片。每一片管片宽1.5米，每一圈需要6块。但管片和外壁还有大约14厘米的空隙，这时，就要通过沙浆罐车浇筑沙浆弥合缝隙。如此，盾构机经过后，就可直接铺铁轨了。据悉，一个小时内，盾构机约有40分钟在开挖隧道，20分钟在拼装隧道管片。

一月挖200米寿命只有10公里

据悉，盾构机的动力主要是靠电维持，接入10万伏电压，经机器上的变压器转换为400伏电压开始作业；该机器设计功率1800KW、驱动功率945KW，工作起来每小时耗电量为900多度电。

遇到岩石，盾构机每分钟可转3.5转，推进7毫米；遇到软土每分钟转1转，推进40毫米至80毫米。济南地层中软土、砂卵石、灰岩交替分布，在济南的地质结构中，盾构机每月可推进200米左右，砂石层2公里就需要换一次滚刀。

据悉，盾构机最怕遇到平行水。如果仅是一些没有压力的渗水，不会影响施工。如果有带有压力的水，不超过10公斤，也就是水深不超过100米的压力，也基本不会影响施工。但若遇到突水情况，盾构机就要停止工作，人工浇灌泥浆、锯末或黄豆等，把水吸成果冻状，然后再倒出来。但如果遇到水压很大的情况，就麻烦了。水压可能将盾构机密封破坏，损害机器，影响施工。

据了解，因为该设备的关键部件主轴承、电机、液压马达等是从国外引进的，都有寿命年限。各个零部件接近了使用寿命，考虑到隧道施工安全和可靠性，一般就不用了。其实，“开拓1号”整台设备的设计寿命也只有10公里。

一台盾构机需8人操控

盾构机全称为全断面隧道掘进机，是一种具有金属外壳，壳内装有整机及辅助设备，在盾壳的掩护下进行隧道土体开挖、土渣排运、整机推进和管片安装等作业，从而构筑隧道的特种施工装备。那么，这么大的机器需要多少人控制？据施工单位中铁十四局的工作人员介绍，盾构机需要一个机长，负责开挖控制和工序组织；有人负责拼装管片，运送管片、拧螺丝；还有人负责清运渣土。整个班组大约8个人。当然，所有的工作基本都是自动化，操作相对简单。

操作室是盾构机大脑，负责控制盾构机推力、速度、方向等掘进参数，里面有一些屏幕将分别监控着隧道掘进时同步注浆的情况：盾构机刀头的位置和方向、管片运入和渣土输出的实时状况。但操作室里配备了空调，盾构机上还有卫生间。

据悉，一般开挖一环会产生大约55方渣土，每辆渣土车可装18方，3辆车基本可以装完，如果渣土远超出这个数量，说明机器在施工过程中有地方出现了塌方。“每一个机长都要对这些情况熟练掌握，如果开挖的是砂卵石，渣土增加约0.4倍。如果是黏土，渣土增加0.2倍左右。出土量一旦出现异常，必须要停机检测。”施工工人告诉记者，一般情况下，使用盾构机产生的地面沉降不超过5毫米。

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济南轨交R1线的建设方法

正在建设的济南轨交R1线中，集合了多种建设方法。

盾构法：地下掏挖隧道，不影响交通且减少噪音。盾构机是地下区间施工的绝对主力，与之相对应的方法也称为盾构法，就是用盾构机在地下掏挖隧道的工艺。作为既可支撑地层压力，又能在地下推进的活动钢筒结构，盾构法可尽可能不影响地面交通，同时减少噪音和振动。

明挖法：开膛破肚大开挖，成本低但阻断交通。包括王府庄在内的4座车站，目前均以明挖的方式施工。顾名思义，明挖法就是挖开地面，由上向下开挖土石方，再由下向上施工，完成主体结构，最后回填并恢复地面的方法。这种方式运用在人防建设等工程上有时也称为“大开挖”。明挖法是最快、最节约成本的一种方法。

暗挖法：暗挖法就是不开掘路面，用地下掏挖的方式施工。但这种方式造价较高，难度更大。相关负责人介绍，它与盾构法的不同在于可不受挖掘方向影响。“在两条隧道之间，需要建设垂直于隧道走向的通道，此时一般采用暗挖法。”

盖挖法：边挖边盖，恢复陆上交通。盖挖法则是先进行明挖，在达到一定深度后，将施工沟槽顶部“盖上”，先恢复陆上交通，再在地下区域进行施工。与明挖法相比，盖挖法也能大量减少影响陆上交通的时间。

高架法：先预制好“U型梁”，再现场组装。高架法就是轨交高架部分的建设方法。在济南轨交R1线中，有7站为高架站。轨交高架区间所需的“U型梁”需要先在其他区域建厂完成预制，再运到工程现场组装起来。

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