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【地铁百科】隧道是如何建成的?盾构机怎样识别障碍物?

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上海最深的地铁车站

随着上海网络化的进程,地下两层车站、地下四层车站逐渐增多。目前上海最深的地下车站是在上一轮建设中完工的地铁13号线淮海中路站。

而在这一轮建设中,在建的14号线豫园站的开挖深度达到了33.6米,相当于往地下挖了五层,建成后将取代淮海中路站成为上海最深的地铁车站。

地铁站是如何建造的?

标准的地下车站一般由站台层站厅层以及出入口组成。

一般的车站建造主要采用明挖法,即一种先将地面挖开,在露天情况下修筑衬砌,然后再覆盖回填的地下工程施工方法。由于其易于保证施工安全质量、地层适应性强、施工工期较短、造价低等优点,目前是软土地下工程最基本、最常用的施工方法。

随着技术的进步,对于一部分环境和交通比较敏感的区段,也开始尝试暗挖法的施工。暗挖法是指不挖开地面,采用在地下挖洞的方式施工。

目前14号线的静安寺站正在尝试的是顶管法,这是一种隧道或地下管道穿越铁路、道路、河流或建筑物等各种障碍物时采用的暗挖式施工方法,可以较大程度减少对交通环境的影响。

隧道是如何建成的?

上海是软土地基,下面有280多米松软土壤,含水量高,就像豆腐一样,在“豆腐”里打洞很难,风险很高。上海的地铁建设者们经过了多年的试验研究,探索出了一条适合上海修建地铁隧道的一个方法,也就是 盾构法

上海地铁基本上都是用盾构机来建造的。盾构机的发明者是法国工程师布鲁诺尔,他在1803年通过观察船蛆在船的木头中穿洞,并分泌粘液加固洞穴的现象而得到了启发,提出了这个盾构法隧道的这个构想,最早应用于伦敦泰晤士河下的隧道工程。

盾构机的基本原理是盾体沿着线路方向,利用旋转刀盘上的刀具对岩土进行挤压、破碎或切割向前掘进;盾体对挖掘出的还未衬砌的隧洞起临时支撑的作用,承受周围土层的压力或地下水压,并将地下水挡在外面。切削下来的碴土由排土机构运至地面。

同时,盾构机每掘进一环的距离,管片拼装机就准确拼装衬砌管片,使隧道—次成型。上海的地铁隧道一般以圆形为主,直径约6.6米或6.2米,由六块衬砌拼装而成。

盾构机如何识别障碍物?

在盾构机推进之前,一般都会有质勘查。如今城市建设密集,不可避免地会出现一些障碍物,比如桩基、管线或者其他的遗留物。在盾构机始发之前,其实就已经给盾构机先做好了保护措施,通过改装它的刀盘并且设置一些参数,可以直接切割一些桩基。

对于一些比较坚硬或者对施工有困难的障碍物,会提前对其做一些预先处理。比如通过加固建筑物的方式先将其托起,再把桩基拔掉,保证作业区间内没有障碍物。

拓展阅读

盾构机的发展历史

盾构机问世至今已有近200年的历史,其始于英国,发展于日本、德国。近30年来,通过对土压平衡式、泥水式盾构机中的关键技术,如盾构机的有效密封,确保开挖面的稳定、控制地表隆起及塌陷在规定范围之内,刀具的使用寿命以及在密封条件下的刀具更换,对一些恶劣地质如高水压条件的处理技术等方面的探索和研究解决,使盾构机有了很快的发展。

在日本,由于经济的快速发展及实际工程的需要,盾构机尤其是土压平衡式和泥水式盾构机发展很快。

德国的盾构机技术也有独到之处,尤其是在地下施工过程中,保证密封的前提以及高达0.3MPa气压的情况下更换刀盘上的刀具,从而提高盾构机的一次掘进长度。德国还开发了在密封条件下,从大直径刀盘内侧常压空间内更换被磨损的刀具。

目前国内具有自主知识产权的国产盾构机是上海隧道工程股份有限公司研制的国产“863”系列盾构机。

责任编辑:彭林_001

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