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相隔十一米的完美交汇
——国内首次实现地铁盾构穿越运营中高铁隧道纪实

来源:本站原创 作者:付晶晶 齐绍安 崔剑 时间:2019-04-12 【字体:

历时近30年的时刻

盾构监控室内值班人员正在实时对盾构机掘进数据进行监控(张照朋 摄)

4月8日凌晨3点的长沙县街头同往常一样平静,偶尔经过的车辆“刷刷”声划破寂静的夜幕。在位于星沙湘绣城旁边一座不起眼的板房内,32岁的邹世涛双眼紧盯着满墙屏幕,等候对讲机传来最后喜讯,此刻,他和他的团队已经27个小时没有合眼。

掘进,在武广高铁浏阳河隧道下方11米处悄然进行,一台长约百米的盾构设备一方面要面临地层扰动造成的巨大安全风险,另一方面则是对高铁隧道和线路轨道结构的沉降控制。“报告调度室,监测数据正常,沉降值为零……各项数据正常!”“收到,收到!”接到盾构操作室和监测组的报告,邹世涛激动不已,睡意全无,与一旁的总工王华击掌相庆。“终于穿过去了,兄弟!” 

为了这一刻,邹世涛所在的二十五局集团长沙地铁3号线14标项目39名同事已经奋战了240个小时。

由于这些机器人如此大

盾构司机正在操控盾构机进行掘进作业

破解三“零”难题

时针回拨到10几天前,3月27日,在“先锋号”盾构机遇到一项全线控制性难题——在对隧道零加固的条线下近乎零毫米变化下穿运营中的京港高铁浏阳河隧道,“再加上零先例,三个零都是大难题。”长沙地铁3号线项目总工王华虽然跟盾构已经打了9年交道,曾参与穿越京广铁路11股道、长沙火车站、新中路立交桥等多个控制性节点,面对眼前的“三个零”也直摇头。

早在三年前,王华和工程部长龙峥就着手编制穿越方案,“准备了两套方案,一个是采用纵抬横挑法,在隧道两端打竖井浇筑混凝土支座,用工字钢把隧道整体‘抬’起来,防止出现沉降影响运行;另一个是不采用任何加固措施,直接往前推。”稳妥起见,项目部决定选择地质条件和埋深相仿的200米作为试验线,“两块地方土质相仿,又都有结构物,只要能穿过这片区域,隧道也问题不大。”2018年6月,200米的试验线成功穿越,沉降值控制到位,让王华松了一口气。

由于京港高铁每天有280多趟列车经过,高峰时期每三分多钟一趟,申请“天窗点”让列车停运几乎没可能,如果仅在列车空歇期的夜间施工,既耽误工期,也增加潜在风险,只能选择24小时不间断施工,快速通过。“就像快速从水杯下抽出一张纸,既要稳、又要快,这样水杯才不会倒。”龙峥这么形容说。

接下来的担子落在了项目经理何剑永的身上,从2018年8月开始,他往返于长沙工务段和广州铁路局之间,方案审批、施工许可证、沉降监测点请点等手续成功获批,2018年12月26日,列车正式慢行至160千米/小时,左线盾构开始穿越60米的隧道“红线区”。

举个简略的比如吧

盾构下穿高铁隧道的动画示意图

54方的出土红线

穿越、沉降、人休机器不休、设备维护、安全防护……这些词眼反复在邹世涛脑海中浮过。“每一环出土量必须控制在54方/环,多一点隧道下沉,少一点土舱压力增大,土体容易上拱,一点不能含糊,”除了控制出土量,还要及时回填注浆,“同步注浆是关键,对盾体和隧道管片之间的空腔要立即回填,再用双液浆二次注入,加速凝固和保证密实度。”为确保万无一失,技术组将掘进参数从按天调整到按环调整,邹世涛看着地面飞驰的高铁,胆颤心惊。15米宽的隧道两侧的30米都属于穿越“红线区”,总穿越区域为75.3米,看着掘进环数逐渐增加,他越发揪心。

2018年12月30日,盾构来到隧道左壁,路基和铁轨旁120个监测器6个一组平行排列,两台测量机器人将数据实时传输至调度室大屏,沉降超过1.4毫米便会报警提示。“万一发生沉降,必须及时采取应急措施,注浆回填,稍有不慎后果不堪设想。”

它融合了许多东、西方的风俗习惯特点

正在进行盾构隧道管片安装作业

穿越,在地下11米处正式开始!

6平米的调度室内聚集了设计方、监理方、施工方、铁路方等11个人,对讲机24小时开机协调,设备维保组10人全天待命……

时间渐渐推移,“顺利穿越第一根轨道,顺利穿越第二根轨道……”“沉降控制良好”,一次次喜讯在43人的“穿越隧道专题工作交流群”中闪烁,2019年1月5日上午9时,左线盾构顺利下穿京港高铁隧道,“奋进号”也成为国内第一台穿越运营中高铁隧道的盾构机。

首次的穿越并不能让项目部解除警报。3月26日,短暂的歇息后,项目又迎来了第二次挑战——右线再次推进到浏阳河隧道红线区。按理说应当是轻车熟路,但项目部技术组却还惴惴不安。左右线隧道相距太近,第一次穿越已经对土体扰动,再加上长达63天的阴雨天气影响,第二次穿越掘更是难上加难。穿越部分全断面遇水易软化,失水易干裂,岩石组织结构已大部分破坏。“相当于在已经老化的心脏旁边做手术,安全风险极大”,邹世涛介绍道。

技术组进一步加强了监测力度,在机器人自动采集数据之外,项目部晚上还利用列车停运期间再次进行人工复核,为优化掘进参数提供参考。并进一步保障混凝土供应力度,备选两家混凝土供应商随时待命以备不时之需。经过三次专题会议讨论,27日晚,右线“先锋号”盾构机挺进红线区,由于充分准备和技术保障,历时10天“全天侯”作业,两次专家组指导会议,20次交班会议,右线盾构顺利下穿隧道红线区,完成了双线盾构国内首次下穿运营中高铁隧道的壮举。此外,经过仔细筹划,掘进速度提升16.7%,达到60分钟/环,各项掘进工序衔接展现较高水平。

两次成功穿越,标志着国内城市轨道交通工程下穿运营中的高铁隧道实现了零的突破,为国内其他城市应对高地层损失率及不均匀沉降造成高铁隧道结构破坏和影响高铁行车安全等复杂施工条件的世界性难题奠定了基础。