地下700米 看TBM如何穿山掘道

十堰日报 2022-12-26 09:09

文/图记者 段吉雄陶德斌

工人挥钎凿山、打眼放炮,施工现场石块滑落、尘土飞扬……在人们传统的思维里,隧道施工应该是这样。然而实际情况究竟什么样?近日,记者来到十堰市中心城区水资源配置工程四标段,在地下700米的大山腹地,现场见证建设者挥汗如雨、热火朝天的施工场面。

工人身着短袖挥汗如雨

隆冬的茅箭区马家河水库尾端,朔风凛冽,寒气逼人。

伴随着火车轧铁轨的“咣当咣当”声音,黑暗一点一点浓稠,温度一点一点上升,湿气越来越大。

40分钟后,小火车到达目的地,尽管一路走一路脱衣服,但仅穿一件衬衣,记者仍然大汗淋漓。在洞内,20多名仅套一件黄色马甲的工人正在灌浆、铺轨、清理碎石。

“这里埋深约700米,距离洞口有七公里,温度有35度左右。”市水源公司副总经理张彬告诉记者,如果机器正常掘进定位发动机和电进的驱动导致隧道的温度会更高,能达到40度。

“武当号”TBM是一个既能支撑隧洞洞壁,又能在隧洞中强力推进的圆形钢筒结构,集光、机、电、液、传感、信息技术于一体,长达280米,切面直径4米,由刀盘、主驱动、前盾、伸缩盾、撑紧盾等核心部件构成,价值8550万元。

TBM在掘进过程中,不仅要控制推进压力、推进速度和掘进扭矩,还要关注渣土改良和推进过程中的“姿态”。在不到两平方米的驾驶舱内,司机面对4个屏幕,时刻关注分析注浆、注水、测量、运转等上百个掘进参数的变化。屏幕下方还有20余个按钮,用来操控 TBM各个功能。

“我们综合采用电磁波法、红外线法、雷达法探测前方100米范围内的地质条件、透水情况,进行分析研判,不仅有效预防了安全事故发生,而且加快了施工进度。”中铁十八局集团十堰市中心城区水资源配置工程施工四标段项目负责人房海军告诉记者。

智能设备实现低碳施工

在驾驶舱,借助于屏幕上的视频,记者看到TBM面刀盘和分布其中若干个刀盘紧贴着掌子面,当设备启动后,在主驱动系统和支撑推进系统的共同作用下,这些刀盘同时转动,滚、压破碎岩体,矸石被刀盘边缘的刮渣铲斗铲起进入刀盘内部,随着刀盘的旋转沿溜渣板滑入皮带机,随传送带被送到尾部。机器轰鸣,沉睡了亿万年的岩石被修改命运,化为齑粉,送入洞外重见天日。

在机头的两侧,有两个黄色的钢铁臂,呈折叠状,铁臂连着一个细长的“铁手”。这是 TBM独有的支招装置——超前支护。当探测到前方岩体有不稳定状态时,机头将停止掘进,这两只“铁手”则钻入岩体深处,注入混凝土,让岩体保持稳定,确保安全施工。

“武当号”TBM像火车一样,在轨道上前进作业。驱动它的是4台电机,每台功率为350千瓦。每小时要用电1400度,连同洞内照明,鼓风机抽风作业,一月需要用电80万度。

为减少不必要的能源消耗,项目部积极探索盾构低碳化施工,借鉴其他地方的先进经验,安装智能化能源消耗监控设备,对所有的10kV开关站、变压器、配电箱等进行实时能耗数据远程采集,完成计算分析,指导施工现场调整设备,从而提高变压器的运行效率。

比人工节省60个月

“运用TBM,开挖、排土、出渣、支护、衬砌、封固等环节一气呵成,隧道主体结构能够实现一次成型。”房海军告诉记者。

市水务公司党委书记、董事长、总经理邹龙权介绍,房县君地河至马家河水库的5号隧洞,全长29.1千米,要穿越赛武当国家级自然保护区,环保要求极为严格,不允许分段开岔作业,只能全程地下施工。“武当号”TBM于2021年7月组装调试完成后开始掘进作业,它与同型号的“车城号”TBM从两端同时向中间作业,每天可以掘进40米左右,将使5号隧洞贯通工期缩短至30个月,比人工钻爆作业至少节省60个月,同时大大提高了施工的安全性和可靠性。

“地质条件极为复杂,全线要经过27条断裂带、18处较大突泥涌水段,随着工程不断深入推进,塌方、突泥、涌水等突发情况时有发生。我们始终坚持建设安全与项目进度‘两手抓’,通过技术创新、智慧监测、24小时不间断作业等方式,推动项目向快向好发展。”张彬说。

为了赶进度,TBM24小时不间断作业,施工工人分成三班倒,平时吃饭靠小火车给他们带进去。2022年春节,大家只放了半天假,开了个团建会,吃了一顿团圆饺子,就接着开工干活。

作为南水北调中线工程核心水源地,我市城区自产水年径流量仅约1亿立方米,人均水资源量不足400立方米,远低于湖北省人均水资源量1658立方米,更低于全国人均水资源量2187立方米,属于严重缺水地区。且水资源时空分布不均,城区百万人口,自产水资源只有1亿立方米。望得见山,看不见水,成了十堰城区居民心之痛。

2020年9月28日,在充分调研、广纳民意基础上,十堰市中心城区水资源配置工程正式启动,该工程将从竹山潘口水库取水,自西南向东北方向输水,穿越竹山县、房县、茅箭区,引入茅箭区马家河水库,在马家河水库再分支线引水至城区百二河水库。引水入城后,1.2亿多立方米作为居民生活用水和工业用水,4000多立方米作为生态用水,置换出1亿立方米水资源,还水于城区河道。

十堰市中心城区水资源配置工程四标段技术人员在作业面观察空转维护的TBM全断面硬岩掘进机。