頂管施工由于施工成本低、對(duì)環(huán)境干擾小、占地要求不高等特點(diǎn)，常用于城市地下管道工程。中鐵上海局市政公司在超大直徑頂管施工中不斷超越自我，在頂管裝備制造領(lǐng)域、關(guān)鍵技術(shù)方面不斷創(chuàng)新，成功攻克了頂管施工中的多項(xiàng)難題。

● 自主研發(fā)4米超大直徑頂管掘進(jìn)機(jī)

在超大直徑頂管施工中，適合直徑3.5米以上的頂管掘進(jìn)機(jī)在國(guó)內(nèi)沒(méi)有，從國(guó)外引進(jìn)不僅費(fèi)用高而且不一定能夠適應(yīng)國(guó)內(nèi)土質(zhì)特點(diǎn)，一旦“水土不服”，將造成巨大損失。為解決這一難題，在昆明尾水外排頂管工程中，中鐵上海局市政公司由副總工程師、項(xiàng)目部總工孫煥斌帶領(lǐng)技術(shù)人員攻堅(jiān)克難，結(jié)合多年頂管施工經(jīng)驗(yàn)，計(jì)算出了一整套完備的掘進(jìn)機(jī)技術(shù)參數(shù)，研發(fā)了國(guó)內(nèi)第一臺(tái)4米超大直徑頂管掘進(jìn)機(jī)。

掘進(jìn)機(jī)面市了，但總重120噸的龐然大物如何運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)難住了建設(shè)者。為此，該公司的技術(shù)人員提出了頂管掘進(jìn)機(jī)模塊化組裝方案，大膽將其一分為三，分為前段動(dòng)力模塊、中段糾偏模塊、末端電器模塊三部分，將拆解的模塊分別運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后再進(jìn)行組裝。

針對(duì)國(guó)內(nèi)不同地質(zhì)特點(diǎn)，該公司技術(shù)人員還相繼研制出了面板泥水式刀盤(pán)、滾刀破巖刀盤(pán)等多種刀盤(pán)系統(tǒng)，為在復(fù)雜地質(zhì)下開(kāi)展超大直徑頂管施工打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

● 研制新型漿液，降低頂管摩阻系數(shù)

超大直徑頂管施工位于地下十幾米處，要保證施工質(zhì)量安全，解決好地下減阻、長(zhǎng)距離供電、管道內(nèi)測(cè)量是重點(diǎn)。

在過(guò)去的中小直徑頂管地下減阻中，國(guó)內(nèi)建設(shè)者們更多地使用以膨潤(rùn)土為主的頂管潤(rùn)滑泥漿，但在粉砂、砂礫層地質(zhì)條件下潤(rùn)滑效果較差，在超大直徑頂管施工中阻力效果更不能滿(mǎn)足減阻需要。為此，該公司技術(shù)人員積極采取校企聯(lián)合研發(fā)的模式，集合高校專(zhuān)家開(kāi)展新型減阻漿液的試制。

在昆明尾水外排4米超大直徑頂管施工中，技術(shù)人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地下地質(zhì)情況，提出漿液性能要求，由高校的技術(shù)團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室對(duì)漿液原材料進(jìn)行試配，試配完成后再放到施工中驗(yàn)證。經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)踐，他們終于研制成功了以高分子聚合物等為原材料的A、B兩種新型漿液配方，并在昆明尾水外排頂管工程、上海白龍港工程中投入使用。數(shù)據(jù)顯示，新型漿液使頂管摩阻系數(shù)僅為原設(shè)計(jì)的1/3，成功解決了頂管機(jī)在粉砂、砂礫層地質(zhì)的阻力與管道沉降控制難題。

● 首創(chuàng)自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)，為長(zhǎng)距離頂管施工領(lǐng)航

為避開(kāi)城市地下相關(guān)既有管道，頂管掘進(jìn)機(jī)往往需要曲線頂進(jìn)，無(wú)形中加大了頂管頂進(jìn)偏移的風(fēng)險(xiǎn)。尤其是超大直徑頂管施工，一旦頂偏將帶來(lái)嚴(yán)重后果。但在上海白龍港頂管“S”形曲線段頂進(jìn)中，頂管機(jī)出洞僅與原設(shè)計(jì)的頂管接收口誤差在10厘米以?xún)?nèi)。用技術(shù)人員的話(huà)來(lái)說(shuō)，“正中靶心！”如此精確的頂進(jìn)得益于該公司國(guó)內(nèi)首創(chuàng)的長(zhǎng)距離頂管自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)。

該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制和直接數(shù)據(jù)顯示，實(shí)現(xiàn)了頂管機(jī)前方、工作井測(cè)量后臺(tái)及地面監(jiān)控室同步聯(lián)系，便于操作人員準(zhǔn)確掌握頂進(jìn)方向的動(dòng)態(tài)，采集、分析糾偏油缸伸縮數(shù)據(jù)、軸線偏差值、頂管機(jī)運(yùn)行狀態(tài)等，為頂管操作人員提供偏差數(shù)據(jù)，幫助其進(jìn)行機(jī)頭糾偏。

● 創(chuàng)新供電模式，保證施工不斷電

超大直徑頂管掘進(jìn)機(jī)對(duì)電力供應(yīng)要求特別高。當(dāng)電壓在末端供應(yīng)低于頂管380伏供電電壓的5％時(shí)，電機(jī)就無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)。為此，技術(shù)人員首次在頂管施工中使用“升壓-輸電-降壓”的供電模式，本來(lái)需要碗口粗的三相電纜，最終只需一根搟面杖粗細(xì)的電纜即滿(mǎn)足了頂管掘進(jìn)機(jī)的供電需要，減輕了井下拖線工人的工作量。同時(shí)，為確保供電安全，他們還采用微機(jī)自動(dòng)保護(hù)裝置，設(shè)置五防聯(lián)鎖，通過(guò)傳感器系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控供電全過(guò)程，將高壓關(guān)進(jìn)了安全籠子。這些難題的解決，使超大直徑長(zhǎng)距離頂管施工成為可能。

踏入國(guó)內(nèi)超大直徑頂管領(lǐng)域以來(lái)，中鐵上海局市政公司的頂管技術(shù)人員一步一個(gè)腳印，用智慧與汗水澆灌科技之花，書(shū)寫(xiě)了頂管施工的新傳奇。

 

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