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又一个世界级工程难题!“不打麻药”挖隧道,TA们做到了!

作者:高博 文章来源:科技日报(微信公号) 发布时间: 2018-02-01 字体:【】【】【

  打个洞,有多难?西安地铁穿越陇海线的隧道,就是一个世界级的工程难题。1月9日该工程圆满贯通。科技日报近日探访现场,发现有两种机器人,是挖隧道的大功臣。 

  

隧道顺利合龙  本文图片均由中铁一局提供 来自科技日报微信公号

  挖地道很简单,但在沙滩里挖一条地道可不容易。西安地铁四号线穿越西安火车站,就是这么难。要穿过的地块,是浸在水里的黄土层,就好像内脂豆腐一般嫩。 

  头顶,是日夜运转的陇海铁路。西安火车站是中国西部铁路枢纽,每天通过240多趟列车。地面不能半点沉降,轨道变形几公分,火车就可能脱轨。 

  

隧道上方的铁轨

  “隧道顶上10米,有15条铁轨,8个道岔,”中铁一局城轨公司的项目负责人梁西军说,“在这里暗挖隧道,就好像做心脏手术,不让打麻药。” 

  所谓“打麻药“,是说铁路下面穿隧道,一般用钢梁架起铁路轨道,地面沉降也不大要紧。但道岔结构不适合架梁,因此无法保护。 

  泥地里打洞,地面沉降得控制在5毫米內,如此苛刻要求,国内外没有先例。一般的盾构法——用圆柱形挖掘机钻出一条隧道,用不上。 

  

工人在隧道内作业

  中铁一局足足用了26个月才确定了方案——其中一个关键是:机器人。 

  第一步,硬化黄泥地,豆腐变成豆腐干。沿隧道轮廓,一根根向前插入碗口粗、30米长的喷射管,管道抽出的同时,喷射水泥浆和水玻璃。挖掘前先硬化,减小地面沉降。 

  

“十”字分出了四个作业面

  第二步,钢结构的“十”字,将隧道横截面分成四个工作面,分别掘进,有助于结构稳固。 

  

工人操作微型机器人

  第三步,过去,上层工作面因为承载不了沉重的机械,都是工人用铁锨和羊角镐挖。这次由微型挖掘机器人出场。它由人拿着一个“游戏手柄”来操作,工效比人高一倍。 

  “过去,这种机器人是市政管道用的,也用来植树挖坑。用在隧道里还是头一次。“施工人员说。 

  

用于监测地面沉降的机器人

  地面上,轨道旁,也有机器人站岗。这是一台最先进的自动全站仪,每隔十分钟,它就转动脖子,扫视周围的光标点位,如果哪个点位有一毫米的位移,它立即发沉降警报,叫停施工。 

  高科技保驾护航,工人们两年辛劳。今年1月9日,西安地铁四号线暗挖隧道顺利合龙,标志中国工程人攻克“湿陷黄土地层、轨道无加固、隧穿火车站“这一世界级地铁施工难题。完成“超级下穿”壮举的团队带头人梁西军,获得全国五一劳动奖章。(原题为《又一个世界级工程难题!“不打麻药”挖隧道,TA们做到了!》)