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修地铁有神器：济南造盾构机

12月18日，在济南刘长山路延长线地下约11米处，连续掘进5个月的盾构机不久将出井，打通济南轨道交通R1线第一个隧道区间。该区间总长1302米，现在完成1210米，大约还有90米就可以贯通了。

继R1线后，R3线第一台盾构机将于明年1月底下线，R2线也有望在明年9月迎来首台盾构机且不用保护。作为隧道掘进的专用工程机械，盾构机始发时间是轨道交通地下施工最为关键的时间节点，直接关系到轨道交通的建设进度。那么，盾构机是如何在地下工作的呢？

【成功“许昌穿越”】盾构机下穿京沪铁路地层几乎零沉降

11月23日上午7时，在刘长山路地下，随着最后一环隧道管片拼装完毕，历时13天的济南地铁R1线首次下穿铁路既有线施工顺利完成。济南重工股份有限公司制造的盾构机所穿越范围线上共有8股铁路线，每日承载运营客、货列车近百车次，运营繁忙，为Ⅰ级铁路。该区间右线下穿铁路路基段隧道埋深16.8米；左线下穿点位于铁路桥涵和路基交界处，铁路框架桥涵段隧道顶距离桥涵底7.6米，施工难度大，安全风险高，不可控因素较多。在盾构下穿铁路65米的长度里，地质由粉质黏土突变为卵石层，由于卵石层中含水量大，长时间的停机会引起较大地层沉降，因此必须确保下穿施工的连续性。

铁路路基及桥涵69个监测点发现，盾构机运行之处最大沉降值均不超过1毫米，完全满足最大沉降6毫米的设计控制标准。此次下穿的成功验证了盾构机施工在济南地层中的适应性较好，可满足隧道下穿既有线的高控制指标要求。

【济南制造】根据地质“量身”打造造价5000多万元

盾构机成从以上实验进程可以看出功“穿越”京沪铁路，济南重工股份有限公司早就对其充满信心。“济南市南高北低，南靠泰山余脉，北邻黄河冲积平原，地层中软土、砂卵石、灰岩交替分布,岩溶裂隙强烈发育,形成了复杂独特的地质水文条件。”济南重工股份有限公司盾构机技术负责人许京伟介绍，他们生产的盾构机是为济南量身打造的复合盾构机。刀盘配备41刃高强材料滚刀，以及撕裂刀、刮刀。滚刀碎石、撕裂刀把砂土划成小块，刮刀将这些碎石和泥土刮下来。三种刀片有不同的高度差，分工协作。首台盾构机的刀盘重65吨，8个电焊工花了40天焊接出来，总造价5000多万元。

有人问，盾构机这么“金贵”，为啥R1线不用传统钻爆法？据了解，R1线地下段不能用钻爆法。许京伟说，济南西部地下水丰富，用钻爆法无法控制地下水出水量。另外，R1线要经过京沪高铁下和济南西站下，钻爆法存在不可控因素，万一操作不当会影响高铁通行。此外，盾构机在工作时，动静很小，在施工过程中，地面上也不用大面积拆迁，不阻断交通，施工无噪音，地面基本不沉降，不影响居民的正常生活。两者相比，盾构机显然更安全可控。

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济南重工股份有限公司董事长王伯芝说，“别看盾构机很大，总长85米，总重量515吨，但它很‘聪明’。主控室是盾构机的“大脑”，内有四个触摸屏，显示防盗门各种数据和主机的实时监控画面，操控台上还有一排排按钮。盾构机工作后，司机眼睛要紧盯着屏幕，关注屏幕上不断变化的数据，不时触碰屏幕，调出所需的画面进行操作。开盾构机不像开车，要随时注意各种数据的变化，定时器比如要保证土仓中的压力与外界压力平衡，要确保挖掘的轴线误差每公里不会超过2毫米。虽然主控室里通常只有一个人，却要控制和监测着盾构机推进的方向和速度，要保持压力平衡，更要控制推进过程中的所有必要程序，喷泡沫剂、转动刀盘、注浆……

“盾构机平均在地下10米至20米的地下开挖隧道。”许京伟说，盾构机开工之后，在液压的推动下，只前进不后退。整个盾构风向设备运转起来，看上去还会像一列小火车，前面开挖后，后面的机器设备就会拼装隧道管片，并及时将开挖后的渣土运到开挖的“基坑处”。由吊机提升到路面，再由工程车辆运走。遇到岩石，盾构机每分钟可转3.5转，推进7毫米；遇到软土每分钟可转1转，推进40毫米至80毫米。