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主要项目

项目成果

山西大水网

  • 设备类型 双护盾掘进机
  • 设备数量 3
  • 设备直径 1 x 4.16 米; 2 x 5.02 米
  • 隧道类型 输水项目
  • 隧道长度 26 公里; 23.4 公里; 15.6 公里
  • 项目业主 中国政府
  • 施工单位 中铁十八局
  • 项目地点 山西省,中国

三台双护盾为大水网工程作业

项目概况

全长5464公里的黄河,是中国第二大河流,为全国14亿人口中的12%提供水源。然而,它的覆盖范围很短,在长期干旱的山西省——这个地区每年只有大约473毫米的降雨量,而且近年来经历了严重的干旱,加上快速的经济增长。

在数千公里的范围内,山西大水网(GHN)在建造过程中是一项令人难以置信的壮举。隧道网络将从黄河水源中取水,使在干旱地区的2400万人受益。一旦建成,隧道将每年供应23亿立方米的水,提高供水能力和可靠性

整个GHN项目的隧道主要是由钻爆法施工段,和四个指定的全断面隧道掘进法施工段组成。在修建的隧道段里,大约有一半深埋地下。该地区的地形和地质构造复杂; 一些隧道会穿越煤层,受保护区域、地下泉水和其他独特的构造的地质。这些隧道里有甲烷气体、地下水和岩石爆裂等建筑风险

罗宾斯在不同的标段提供了三种双护盾隧道掘进机。中国中铁十八局集团有限公司负责隧道1标段(T1)使用直径5.02米双护盾,开挖全长26公里,穿越石灰岩、白云岩、泥岩、角闪石和片麻岩的隧道。隧道2标段和4标段(T2和T4)分别使用直径5.02米和4.16 m双护盾,分别开挖25公里和15.6公里长的隧道段。这两个工地都由山西水利建设工程局负责运营。隧道3标段(T3)使用的是另一个制造商的隧道掘进机。

地质状况

所有三台罗宾斯掘进机开挖的隧道都位于III级的V级岩石下,从一开始就被认为是具有挑战性的。特别是T4的岩石测试了超过27%的V级和近23%的软土,在III级岩石中只有36%的隧道

崎岖的掘进机设计

这台掘进机的设计目的是满足地质条件和隧道长度。它们都是在上海的罗宾斯中国组装的,然后在工地上重新组装。掘进机的部件是由意大利、德国、瑞士、中国和美国制造

这些机器经过优化,可以快速和安全地掘进,并安装衬砌。六角形衬砌在每个长1.2米的四个环梁里安装。设计中不包括钢筋,但各段之间的垫圈有助于密封。之后,将豆砾沙薄浆注入环隙中,通过一个端口进入环内填充空隙,而一层注浆将它们密封

掘进机有一个独特的,备有冗余支持系统的后配套系统设计——每台机器尾部都有45到50个台车。每个台车有6到10米长。这些冗余系统包括不同的注浆系统,以及至少一个额外的砾沙薄浆系统。这是在一个系统需要维护或关闭的情况下完成的,这样承承建商可以继续掘进,而不会影响整个操作系统的运作。额外的附加功能包括冗余空气压缩机,以及救援室、餐厅和厕所。后配套系统还有一个专门的汽车移动器把两台空渣土车安置在每台供应列车上。渣土可以在不需要驱动车头的情况下进入,这样隧道内的停工期就被降至最小化了。这两辆额外的渣土车有足够的能力为两台机器推进或五环,并且可以用下一辆渣土列车拉出来

不同直径的设备需要独特的设计。在所有的机器上,挤压内部备件,特别是液压,进入一个小直径是一个挑战。T1和T2的机器,直径5.06米,能够在他们的设计中使用传统的扭矩油缸。然而,T4机器的直径仅为4.16米,需要一个旧的设计——格架圆柱结构的。这种设计让人联想起早期的双护盾设计,为直径小于6米的机器提供了一个明显的空间优势。扭矩臂通常在双护盾掘进机上占据很大的空间,而在更小的机器上打开更多的区域来放置马达。它还会留下反相开口,这可以帮助比如更换刀具之类的维护。

隧道掘进

T4

为T4作业的小双护盾于2014年夏天首先始发。这台机器在两个8小时的轮班中开始掘进,第三个8小时的轮班是为了维护保养。这个巨大的工地占地133平方公里,雇佣了一大批工人。障碍从一开始就出现了,在柔软的岩石和坚硬的岩石之间迅速变化,导致频繁更换刀具。粘土堵塞了刀盘,而流入涌水则来自于隧道顶部的湖泊。尽管如此,这台机器在2016年4月实现了840米的最佳月进尺,到2017年春季,已经挖掘出了超过70%的隧道。

T1

为T1作业的机器接着在2015年初始发,在那个时候组装设备成为了一个挑战。掘进机在工地的组装、测试和启动在冬天,温度达零下-25℃时进行。加热设备被使用,并安装了一个温室来保持整个掘进机温度。通过这些措施,掘进机测试和始发顺利进行。自始发以来,掘进机遇到了非常坚硬的岩石——在某些地区岩石强度高达160 MPa,而且掘进缓慢。在良好的地质段,这台机器进尺每月可达1,402米,而到2017年春季,掘进机已挖掘出约36%的隧道长度。

T2

为T2作业的设备是最后一台于2015年春季始发。大约有320人在这个占地20平方公里的工地上工作和生活。T2的机器经历了类似T4地质的变化,在柔软的岩石和坚硬的岩石之间掘进。涌水多次出现,并拖延了开挖速度。聚氨酯灌浆用以控制涌水。但掘进机进尺还是达到每月720米,到2017年春季的时候,已经挖掘出超过三分之二的隧道段。

项目的掘进情况将会继续更新