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超小直径可回退式管幕机技术介绍

作者:  来源:《中国盾构工程科技新进展》  发布:2020/7/7  浏览: + 放大字体 | - 减小字体

摘 要:文章介绍的管幕机开挖直径仅为0.74m,属于超小直径隧道掘进机,用于管幕法隧道施工。设备在满足正常掘进的前提下,具备主机在洞内高效无损可回退功能,即通过自动控制系统及回退装置就可将刀盘及主机一起在隧道内直接回拖至洞外,并具备将主机由洞口推送至工作面进行再次掘进功能,让隧道施工变得“收放自如”。该设备不仅可用于无接收井(尤其适应于山岭隧道)的隧道施工,自身的回退功能还可用于处理开挖面前方的未知障碍物,能够达到“一机多用”的效果。

直径0.74m 管幕机工地组装

技术创新

主要技术创新点具体如下

(1)无损回退技术:该产品采用盾体分离及刀盘可折叠技术,并配置回拖装置实现无损回退功能。在回退过程中,刀盘折叠,内外盾体分离,回拖装置将主机整体无损回拖至洞外,使设备重复利用。

(2)控制技术:采用 PLC 作为整机的核心控制设备,全自动化控制,兼备远程与本地控制,满足正常掘进需要及拼装管节需求。

(3)地质适应性:采用复合刀盘及大扭矩主驱动,地层适应性广泛,可适应硬岩、软土、回填土等复合地层。

(4)支护技术:通过可回退式管幕机逐个顶进管节形成管幕,起超前预支护作用,降低施工风险。具有适应大断面、浅覆土工程、有效减小地面沉降、安全性高等特点。

工程应用

该设备应用于重庆铁路枢纽东环线采用管幕法施工的猫垭口隧道,隧道埋深浅,地质条件为人工填筑层及弃填层块石土、泥岩、砂岩等,本次施工隧道断面宽度约8.4m,高度约10m,与设备的小直径形成鲜明反差。此项目为全球首台超小直径可回退式管幕机提供了大显身手的“首秀”平台,设备施工主要成果如下:

(1)国内首次并完成多个无接收井管幕洞施工,并成功实现主机无损洞内回退。

(2)成功实现掘进过程中主机无损回退,并再次送入洞内继续正常顶进作业。

(3)最大日进尺18m,最大顶进速度120mm/min,单次最长顶进长度100m。

管幕机施工现场

猫垭口隧道结构简图(尺寸单位:mm)

社会与经济效益

随着城市集约化发展,城市管廊隧道施工的场地占用问题逐渐凸显,隧道施工对作业空间的要求面临新的挑战。某些工程在掘进机推进至终点的位置不具备地面接收条件,通常采用的方法是将设备从洞内拆解成多个小块部件,再将拆解下的小块部件运至洞外。此施工方法效率低、成本高,在拆机时具有一定的安全风险,当掘进机直径较小,人员无法进入设备内部时,则无法通过人工拆解方式进行拆机。而超小直径可回退式管幕机,不但解决了小直径隧道施工无法洞内拆机和维修的难题,还使得小设备建设大、长距离隧道成为可能。

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