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江底饱和带压开舱,换刀效率提高8倍-媒体看天和

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江底饱和带压开舱,换刀效率提高8倍

发布时间:2016-05-02 信息来源:中交天和
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 江底饱和带压开舱,换刀效率提高8倍

 
 

    盾构机隧道掘进,岩石堪比“磨刀石”

 

    一个火柴盒上站上两个人,这就是纬三路过江通道盾构机在江底承受的压力,0.72MPa的高水压,超过了已建和在建的任何隧道。然而江底复杂的地质,让掘进中的盾构机不得不带压更换刀具。饱和带压换刀工艺在纬三路过江通道的成功应用,标志着国内在特殊不良地质条件下盾构施工的重大突破,也标志着我国超大直径盾构隧道的施工技术水平达到了一个新高度。 

 

    纬三路过江通道北线长4930米,其中盾构段3537米;隧道南线长5530米,其中盾构段4134.8米。盾构机一次掘进距离较长,比已建成通车的南京长江隧道还要长出1000多米。同时,由于采用双层隧道,纬三路过江隧道也是目前世界上最大的盾构隧道之一,开挖直径达15米。盾构刀盘直径14.98米,为世界第二。 

 

    “纬三路隧道底部埋深达到水面以下72米,盾构机要穿越淤泥、粘土、泥岩、粉砂岩、卵砾石等多种土层,特别是岩石层强度较大,全靠这刀盘。”据纬三路过江通道S线项目部经理张英明说,刀盘上有滚刀、刮刀、切削刀、先行刀等不同种类的719把刀。盾构机要在江底掘进,江底的岩石就如一块“磨刀石”,尤其是在穿越上软下硬的复合地层时,刀具极易在软硬结合面上因冲击造成崩齿、断刃等非正常磨损,同时叠加浅覆土、高水压等风险,施工难度极大。 

 

    当盾构机掘进至572环时,因刀具磨损严重必须停机开舱进行刀具的检修和更换。由于盾构机位于长江底部,不具备地层加固等常压开舱的条件,工程上首先采用的是技术比较成熟的常规压缩空气开舱工法。 

 

    “纬三路过江通道这种地质条件复杂、工作压力较大、刀具检修或更换频繁的工程,常规压缩空气开舱工法存在很大的弊端。”张英明说,开舱前后加减压耗时很长,作业人员在舱内真正工作的时间不足1小时,工作效率很低,极大地影响工程进度。而作业人员呼吸压缩空气,随着压力的增加会引起作业人员氮麻醉,并且容易出现减压病,对人员健康危害很大。 

 

    于是,更为先进的饱和带压开舱工法开始在南京纬三路过江通道盾构停机开舱作业中首次尝试使用。 

 

    饱和带压开舱是指自开舱之日起,作业人员经历一次加压过程,长期(15—30天)在设定压力的饱和居住舱生活和休息,每天乘坐穿梭舱运送至盾构机工作舱内从事检修工作4到6小时,结束当天工作后乘坐穿梭舱返回居住舱,待换刀任务完成后一次性减压返回常压的工作方式。而按照常规的方式,作业人员每次到舱内作业都需要加压、减压,而且只能在舱内作业30分钟,时间短,效率低、费用高。“饱和带压换刀工艺不但大幅度减少停机换刀作业时间,效率提高了8倍以上,还避免了每班次作业必须加减压的缺陷,极大减少了作业人员减压病发生的几率。”张英明说。 

 

    据了解,目前我国已经成为世界上修建大型水下隧道最多的国家,然而,日益突出的盾构被迫停机检修或换刀的问题,成为困扰我国盾构技术发展的重要瓶颈,如何安全、快速地进行开舱、检修或更换刀具也成为盾构行业最为关注的问题。饱和带压开舱工艺以其作业效率高、安全性和经济效益好等特点,已成为解决高水压下盾构隧道施工关键技术,是对盾构技术的重要拓展。而该技术在纬三路过江通道工程中的探索使用在我国尚属首次,该工法相关设备的研制、开挖面稳定的保障、加减压流程、人员培训与医疗保障技术等,填补了国内空白。

 

    忽满胜 蒋孝辉 鞠义成 夏鹏举

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