中石油管道用盾構(gòu)破解大坡度施工難題

近日，中石油直徑最大的盾構(gòu)——TM502WMM泥水平衡盾構(gòu)在中衛(wèi)黃河盾構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)圓滿完成了世界級(jí)大坡度盾構(gòu)施工調(diào)試實(shí)驗(yàn)。

TM502WMM泥水平衡盾構(gòu)為復(fù)合式泥水盾構(gòu)，能滿足高水壓、復(fù)雜地質(zhì)條件下的盾構(gòu)施工需求。該盾構(gòu)首次采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，可調(diào)節(jié)刀盤開口率，最大切削外徑為5.09 m，是目前中石油直徑最大的盾構(gòu)，其泥水系統(tǒng)可通過在泥漿管路上設(shè)置閥組，真正實(shí)現(xiàn)泥漿管路反向循環(huán)，解決泥水管路堵塞問題。

目前，國(guó)內(nèi)外盾構(gòu)隧道施工技術(shù)已成熟地應(yīng)用于地鐵、水利和穿江等領(lǐng)域，然而在10%以上大坡度運(yùn)輸、高水壓泥漿循環(huán)、長(zhǎng)距離卵石層施工上仍存在一系列技術(shù)瓶頸難以突破。

大坡度施工難點(diǎn)主要體現(xiàn)在:坡度大導(dǎo)致地面到隧道最低點(diǎn)落差超過100 m，泥漿管路內(nèi)靜壓力達(dá)到1 MPa以上時(shí)，很難建立有效的泥漿循環(huán)系統(tǒng)，且掘進(jìn)過程中若排漿泵發(fā)生故障，攜有大量石塊的泥漿倒流將引起水錘現(xiàn)象，導(dǎo)致管道爆裂;傳統(tǒng)的有軌電機(jī)車無(wú)法將超大質(zhì)量的施工物資運(yùn)輸至盾構(gòu)內(nèi)，內(nèi)軌齒內(nèi)燃機(jī)車對(duì)隧道污染嚴(yán)重，且齒軌易破壞拼裝成型的環(huán)片結(jié)構(gòu)，隧道施工傳統(tǒng)物資運(yùn)輸方式無(wú)法在大坡度盾構(gòu)施工中使用。

針對(duì)這些難點(diǎn)，相關(guān)人員于5月13日開始在理論技術(shù)依據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)試。截至5月21日，經(jīng)過技術(shù)攻關(guān)，已完成模擬上行18%坡度工況下刀盤扭矩、盾構(gòu)掘進(jìn)推力、拼裝機(jī)負(fù)載旋轉(zhuǎn)和環(huán)片舉升器等大坡度適應(yīng)性實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示其各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)均滿足該坡度施工要求。卵石層掘進(jìn)模擬地層中80%(19.5 m3/環(huán))卵石含量進(jìn)行破碎實(shí)驗(yàn)，其破碎后粒徑、破碎效率完全能滿足施工需求，破碎機(jī)刀具經(jīng)技術(shù)人員校核改造后至少能完成連續(xù)2 000 m卵石層掘進(jìn)任務(wù)。