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            盾構機前艙可視系統技術填補國內空白

            發布時間:2016-05-02 信息來源:中交天和
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            刀盤作業看不見摸不著,“黑匣子”讓其變得透明
            盾構機前艙可視系統技術填補國內空白

            水下施工雖然沒風沒雨,但時不時會冒出“攔路虎”,啃食著刀盤上的刀具。刀具損傷程度如何?何時需要更換刀具?中交隧道工程局有限公司研發的盾構機前艙可視系統技術,讓土壓密封艙這一“黑匣子”變得透明起來,而這一技術在緯三路過江通道的成功應用,也填補了國內空白。


            “盾構施工的關鍵是刀盤,而刀具的磨損是施工中遇到的最難問題之一。”據緯三路過江隧道建設方介紹,該項目盾構隧道穿越地層復雜,掘進施工中需穿越粘土層、砂層、砂礫、卵石層、強中風化粉砂巖層等軟、硬地層和各地層組合而成的上軟下硬復合地層,共計3537米。其中需穿越巖層就有490米,對刀具的損壞極為嚴重。


            開艙,這是最直接最可靠的檢查刀具的方式,停機后由人工進艙逐個刀具檢查。但在高水壓的江底,這樣的方式存在高風險,可能會造成開挖面的坍塌,進而影響隧道周邊建筑物的安全。同時,費用高,每次檢查耗時都要超過7天,無疑會對緯三路過江通道工程的施工進度帶來影響。


            伸個攝像頭到刀盤里,里面的一切不就一目了然了。看似很容易,其實技術難度非常大。


            在專業領域使用可視化監測系統,首先得克服特定的使用環境下的各種技術問題,比如鉆孔電視,其密封結構可承受數百米甚至數千米深的水壓,海底探測使用的攝像頭必須具備耐壓耐腐蝕的能力。同時,要將前視和側視角度對鉆孔內孔壁進行無擾動的原位攝像記錄并加以分析研究,并具有全景觀察和實時監視的能力等等。


            經過中交隧道局的一次次研發,一個個難題的攻克,盾構機前艙可視系統技術誕生,填補了國內在該領域的空白。


            可視化的刀具刀盤監測系統,分為后視系統和前視系統兩個功能區。前者具備從刀盤后面對刀具進行拍照并進行圖像分析處理的能力,利用專門開發的圖像處理軟件對所得圖像進行分析處理,并和刀具原始照片比較,確定刀具磨損情況,以便對需要更換的刀具進行及時處理;后者具備從刀盤正面、側面攝像拍照能力,根據攝像拍照圖片直觀地判斷滾刀磨損情況。


            “該系統可以在第一時間直觀地看到刀具的磨損狀況。刀盤上還安裝了傳感器,刀盤上固定的51把滾刀磨損后,傳感器會將信息反饋,隱藏在刀盤里的20把滾刀將自行推出,再磨損后,還有18把備用滾刀可替補上陣。如果3個批次的滾刀都損壞了,工作人員可以帶壓進艙換刀。”中交隧道局相關負責人說,通過開發一套盾構刀具可視化監測系統,可準確地確定適宜的換刀時間,既有利于施工安排和進行盾構的及時停機檢修與故障處理,又可把由刀具磨損造成的經濟和時間損失降至最低。


            除了盾構機前艙可視系統技術外,還創新性地采用液氮冷凍法更換盾構尾刷。


            盾構尾刷焊接在盾構的盾尾上,能起到防止泥土、地下水、填充漿液進入盾體的作用,被譽為泥水盾構機的生命線。因此,盾構機在江底掘進時,必須要保證盾構尾刷的完好。但在盾構機長距離的盾構中,尾刷和盾構機之間長期磨損,以及盾構姿態的變化,容易造成盾構尾刷破損的現象發生。尾刷破損易造成涌水、涌砂現象,嚴重影響盾構掘進。


            緯三路過江通道S線在發生盾尾滲漏時,利用液氮冷凍技術,將盾構機的尾部和周圍的松散土質凍結為一塊“大冰塊”,隔絕地下水,保證泥水不會通過損壞的尾刷涌入隧道內部。凍結后,進行管片的拆除和尾刷的更換作業,這一技術取得良好的效果。

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