浦江東 第208章 盾構(gòu)機(jī)

雖然說理由有些勉強(qiáng)，并且明顯漏洞百出，但是小毛他們一行還是“被善意”地順利地進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，并且得到了林樹同學(xué)父親，楊工程師的悉心“接待”。

這時(shí)候，工地正在開挖建造盾構(gòu)機(jī)的施工井。

楊工介紹說，采用盾構(gòu)法施工時(shí)，首先要在隧道的始端和終端開挖基坑或建造豎井，用作盾構(gòu)及其設(shè)備的拼裝井和拆卸井。特別長的隧道，還應(yīng)設(shè)置中間檢修工作井。其中，拼裝和拆卸用的工作井，其建筑尺寸應(yīng)根據(jù)盾構(gòu)裝拆的施工要求來確定。拼裝井的井壁上設(shè)有盾構(gòu)出洞口，井內(nèi)設(shè)有盾構(gòu)基座和盾構(gòu)推進(jìn)的后座。

延安東路隧道西起延安東路福建中路口，東至陸家嘴路、楊家宅路口，全長2261米，設(shè)計(jì)為雙車道。

前年11月，國家批準(zhǔn)工程立項(xiàng)。今年8月，3號(hào)豎井，也就是現(xiàn)在看到的盾構(gòu)拼裝井破土動(dòng)工。

他說，這條隧道，是上海連接浦東與浦西，跨越黃浦江的一條主要道路，被列為國家重點(diǎn)工程，是上海的第二條隧道。對(duì)上海的發(fā)展將起到舉足輕重的作用。

一旁的空地上，盾構(gòu)機(jī)龐大的機(jī)身一分為三，前部的切口環(huán)、中部的支撐環(huán)以及后部的盾尾，都已經(jīng)運(yùn)到了工地。

這是小毛第一次看到所謂的盾構(gòu)機(jī)，如果只是從散落在地上的這三段的外形上看，他覺得更像是一個(gè)巨大的鋼管機(jī)。

通過介紹才知道，盾構(gòu)機(jī)，全名叫盾構(gòu)隧道掘進(jìn)機(jī)，是一種隧道掘進(jìn)的專用工程機(jī)械，具有開挖切削土體、輸送土碴、拼裝隧道襯砌、測(cè)量導(dǎo)向糾偏等功能，涉及地質(zhì)、土木、機(jī)械、力學(xué)、液壓、電氣、控制、測(cè)量等多門學(xué)科技術(shù)，而且要按照不同的地質(zhì)，可以進(jìn)行“量體裁衣”式的設(shè)計(jì)制造，可靠性要求極高。

楊工說，盾構(gòu)機(jī)的所謂”盾“是指保持開挖面穩(wěn)定性的刀盤和壓力艙、支護(hù)周圍土體的盾構(gòu)鋼殼，所謂“構(gòu)”是指構(gòu)成隧道襯砌的管片和壁后注漿體。

盾構(gòu)法施工是一個(gè)非常復(fù)雜的工程過程。盾構(gòu)機(jī)既是一種施工機(jī)具，也是一種強(qiáng)有力的臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)。

使用盾構(gòu)機(jī)，一邊可以控制開挖面及周圍土體不發(fā)生坍塌失穩(wěn)，一邊可以進(jìn)行隧道掘進(jìn)、出渣，并在機(jī)內(nèi)拼裝管片形成襯砌、實(shí)施壁后注漿。工人將在管片廠提前預(yù)制好的一片片盾構(gòu)管片運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)，通過龍門吊，將管片吊入盾構(gòu)始發(fā)井。然后盾構(gòu)搬運(yùn)車將管片運(yùn)送進(jìn)隧道，由盾構(gòu)機(jī)對(duì)管片進(jìn)行拼裝完成，最終形成隧道。

“盾構(gòu)機(jī)是只能前進(jìn)不能后退的，它會(huì)挖到下一個(gè)地鐵站或豎井，完成任務(wù)后再吊出地面。”林樹在一旁說道。

小毛一一仔仔細(xì)細(xì)看過。盾構(gòu)機(jī)的最前面部分是機(jī)頭，上面是一個(gè)圓形的巨大刀盤，刀盤上裝有刀片，刀片有好幾種，以應(yīng)付不同的土層地質(zhì)。

楊工說，盾構(gòu)機(jī)的前部主機(jī)有點(diǎn)像一個(gè)巨大的電動(dòng)刮須刀，只不過它刮的是泥土而不是胡子。

工作時(shí)盾如機(jī)靠著機(jī)身內(nèi)千斤頂給予的動(dòng)力向前推動(dòng)，旋轉(zhuǎn)刀盤掘開土層。挖掘土層的同時(shí)用混凝土環(huán)管片貼牢，防止土層塌陷，每次掘進(jìn)一環(huán)1.2米長。每掘進(jìn)一環(huán)，就安裝一環(huán)的環(huán)管片。

盾構(gòu)機(jī)的原理說說簡(jiǎn)單，但實(shí)際工作時(shí)非常復(fù)雜，所以掘進(jìn)速度會(huì)很慢。“按照黃浦江這一段的地下土質(zhì)情況，順利的情況下，預(yù)計(jì)平均每天可以掘進(jìn)差不多八米的樣子。”

“那它挖出來的土，又到哪里去了？”“四眼”問。

經(jīng)過楊工指點(diǎn)，小毛他們才明白過來。

原來，盾構(gòu)機(jī)內(nèi)部裝備有專門的出土系統(tǒng)。盾構(gòu)機(jī)的刀盤后方有一個(gè)專門收集渣土的土倉，用來盛裝盾構(gòu)機(jī)切削下來的泥土。在土倉的后面裝有螺旋輸送機(jī)和傳輸皮帶，可以不斷地把土倉中的泥土運(yùn)送到盾構(gòu)機(jī)后部的拖車中去。

楊工說，盾構(gòu)機(jī)掘出來的土?xí)皇占饋恚?jīng)過處理后就像“牙膏”一樣，由螺旋運(yùn)輸機(jī)輸送到裝載泥土的車輛上，運(yùn)到地面上去。

小毛想了想，問：“那，盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過程中，相對(duì)應(yīng)的地面會(huì)不會(huì)被拱起來？”

楊工呵呵一笑笑，說：“你這問題很專業(yè)。一般情況下，刀盤掘進(jìn)到哪里，地面都會(huì)出現(xiàn)微小的隆起，刀盤過后，又會(huì)沉降下來。隆起的幅度一般在1厘米，所以對(duì)地面不會(huì)產(chǎn)生什么影響。掘進(jìn)后，隨著環(huán)管片貼牢，土地承載能力絲毫不會(huì)減弱。”

他說：“另外，通過控制掘進(jìn)速度，可以把隆起的幅度控制在更小的幅度，甚至只有幾毫米。這樣的幅度，對(duì)地上建筑不會(huì)產(chǎn)生影響，對(duì)道路出行更不會(huì)產(chǎn)生影響。”

“四眼”笑了笑，又問：“那么，盾構(gòu)機(jī)是怎樣被發(fā)明出來的呢？”

楊工說，關(guān)于盾構(gòu)機(jī)的發(fā)明，還真有一個(gè)鮮為人知的故事呢。

用盾構(gòu)法修建隧道已有160余年的歷史。最早進(jìn)行研究的是法國工程師布魯諾爾。

一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)，他發(fā)現(xiàn)了一種船蛆的鉆洞行為很有意思。

這種巨型船蛆生活在一個(gè)硬殼內(nèi)，以木材為食，用一個(gè)閥門狀的器官進(jìn)食，并且有兩個(gè)虹吸管吸水和排水。

布魯諾爾仔細(xì)地觀察了船蛆在船通體中的鉆洞行為，并發(fā)現(xiàn)它還會(huì)從體內(nèi)分泌一種液體涂在孔壁上形成保護(hù)殼，以抵抗木板潮濕后發(fā)生的膨脹。

于是他從這個(gè)現(xiàn)象中獲得了靈感，在1818年開始研究盾構(gòu)法施工。

泰晤士河隧道是世界上第一條采用盾構(gòu)技術(shù)挖掘的隧道，因此是隧道工程史上一個(gè)具有重大意義的里程碑。泰晤士河隧道長約合396米，高約合23米。如今，泰晤士河隧道已成為倫敦地鐵系統(tǒng)的一部分，每天有數(shù)以千計(jì)的倫敦人匆忙地穿過這條絢麗的隧道。同時(shí)，泰晤士河隧道還成為了一個(gè)舉世矚目的公共景點(diǎn)。

布魯諾爾發(fā)明的盾構(gòu)機(jī)是人類歷史上隧道施工的一大技術(shù)突破，其技術(shù)原理為現(xiàn)代盾構(gòu)機(jī)設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。

至今，盾構(gòu)機(jī)作為一種隧道掘進(jìn)的專用工程機(jī)械，廣泛用于地鐵、鐵路、公路、市政、水電等隧道工程。

國內(nèi)的盾構(gòu)機(jī)開發(fā)和應(yīng)用起步于1953年，東北阜新煤礦首次用手掘式盾構(gòu)修建疏水巷道，從而揭開了國內(nèi)盾構(gòu)機(jī)從無到有的歷史。

現(xiàn)在正在修建的延安東路黃浦江水底道路隧道，水下段和部分岸邊深埋段也將采用盾構(gòu)法施工。

楊工說，盾構(gòu)法施工之所以得到廣泛使用，特別是在在松軟含水地層中修建埋深較大的長隧道，往往具有技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面的明顯優(yōu)越性：

安全開挖和襯砌，掘進(jìn)速度快；盾構(gòu)的推進(jìn)、出土、拼裝襯砌等全過程可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè)，施工勞動(dòng)強(qiáng)度低；不影響地面交通與設(shè)施，同時(shí)不影響地下管線等設(shè)施；穿越河道時(shí)不影響航運(yùn)，施工中不受季節(jié)、風(fēng)雨等氣候條件影響，施工中沒有噪音和擾動(dòng)，等等。

這一次，小毛他們?cè)俟さ卮瞬畈欢嘤行“胩斓臅r(shí)間，總算是把盾構(gòu)這個(gè)復(fù)雜的問題弄明白了七七八八。

眼前的這一切，他忽然間想起政治學(xué)課本上的一句話，科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力。