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滑模摊铺机在英吉利海峡隧道连线铁路运用
2006年6月19日 14:23  来源:《建设机械技术与管理》杂志

    在铁路隧道、无碴轨道、混凝土整体道床、以及防脱轨护栏等铁道工程专用项目中采用滑模技术摊铺,比使用传统方法快几倍,并能节省几倍的人工。英吉利海峡隧道连线铁路项目便是一个好例子。

    英吉利海峡隧道连线铁路(CTRL)第220号合同标段(C220),位于英国伦敦附近的StratfordBox,该标段由两孔单线隧道组成。该项目将伦敦市中心与英吉利海峡隧道及欧洲连为一体。建于伦敦东部的地下高速连线铁路有三个主隧道标段,C220是其中最大的一个。这三个标段均采用GOMACO滑模摊铺机进行隧道内铁路道床及两侧人行通道的摊铺工作。采用滑模摊铺的隧道总长度约为22英里(35.4公里),总摊铺长度则达到65英里(105公里)。

    该标段两孔新建隧道的承建商为Nishimatsu-CementationSkanska联合体,项目经理方为RailLinkEngineering(由Bechtel公司负责管理),客户为联合铁路公司。C220标段于三年前开工,首先进行的是两孔隧道的TBM钻进与建造。隧道每孔长4.7英里(7.5公里),内径23.5英尺(7.15米)。目前两孔隧道均已进入最后施工阶段,即滑模摊铺混凝土铁路道床、一条紧急疏散通道以及一条维护通道。

    混凝土人行通道是否能牢固地附着在圆形隧道内壁上呢?一开始联合体的成员对此心存疑虑。此外他们对水泥混凝土滑模摊铺以及滑模摊铺机的使用所知有限。因此,决定让GOMACO公司推荐的工程师PeterDavidson在实际摊铺前采用GOMACO公司的CommanderIII滑模摊铺机进行试铺,看看能否进行本项目的滑模摊铺工作。

    “在决定开始摊铺之前,我们进行了多次试铺,”联合体负责C220标段铁路隧道的代理人BillBrundan说。“我们在地面上建造了几个模型隧道,其中安装了若干段预制混凝土拱来模拟实际隧道,并使用CommanderIII进行试铺,以考察这种方法是否可行。其中测试的项目包括钢筋、传力杆,以及采取何种方式才能把混凝土牢固地附着于隧道内壁上。”

    四条隧道、大量的施工设备、混凝土搅拌站和隧道出口汇集在StratfordBox。将来有一天这里将成为一条高速客运铁路线上一个新的火车站,而C220标段的两座新建隧道,正是这条高速铁路的一部分。

    在隧道内采用了与其它项目不同的单位进行距离计量。隧道的测量单位叫“节”(ring)。“我们使用隧道掘进机(盾构)修建隧道时要计量节数,”Brundan说,“计量节数比计量测链数和实际长度要简便”。隧道由预制混凝土拱段筑成,每节混凝土拱共有十块。每块重3.0吨,这样10个预制块组成的一节混凝土拱总重量大约有30吨。一节预制混凝土拱段长4.9英尺(1.5米),每孔隧道约有5,020节,其长度约为4.7英里(7.5公里)。

    CommanderIII滑模摊铺机及在隧道内工作的所有其它设备均在新建的铁路道床上行驶。铁路道床是隧道内三种摊铺工作中的第一阶段首先需要完成的部分。“铁路道床的行车面宽约8.2英尺(2.5米),”Brundan说,“由于道床是在圆形隧道中摊铺的,因此在隧道中线处道床的厚度约为23.6英寸(600毫米)。”CommanderIII摊铺机的履带可最大倾斜35。,以便适应圆形隧道的弧度。隧道内铁路道床摊铺中另外一个挑战就是需要在一条直径9.8英寸(250mm)的管道上方进行滑模摊铺。

    滑模摊铺铁路道床时,CommanderIII摊铺机不间断地连续运行了10天半,每天运行24小时,中间没有停歇。在此期间,PeterDavidson的小组铺设了4.7英里(7.5公里)铁路道床,即该标段一条单线隧道的整个长度范围。这样就完成了C220标段中CTRL项目混凝土滑模摊铺项目的第一阶段。下一个阶段涉及到两种不同类型通道的滑模摊铺:一条紧急疏散通道和一条维护通道。紧急疏散通道是在发生紧急情况时供乘客使用的。乘客们需要从火车上疏散出去时,只需步出火车,走到疏散通道上,按标识逃离隧道即可。

    摊铺机的模具是液压可伸缩的。其顶板和侧板最大均可伸缩20英寸(500毫米)。要在保证线形和标高的同时把人行通道沿着弯弯曲曲的隧道轮廓摊铺出来,开始时很需要一点技巧。要知道完工后的人行通道的外侧面,与即将在隧道中行驶的高速列车车体之间,只有仅仅两英寸(50毫米)的距离。人行通道最大的地方有5.2英尺(1.6米)高和4.9英尺(1.5米)宽。这个混凝土块真的非常大,几乎可以把摊铺机从通道的墙体推开。

    “我们用了一套带有轮子的液压千斤顶装置来增强机身的平衡。轮子从摊铺机机身上伸出来,并沿着正在摊铺的通道对侧的隧道内壁移动,”Brundan继续说,“随着隧道线形及其曲线超高的变化,通道墙体也跟着不断变化。实际上这个隧道中根本就没有直线段,而在这套系统的辅助下,整个工艺非常稳定,确保了通道墙体的垂直度。”

    与铁路道床一样,在摊铺人行通道时也需对风道和管道进行处理。对这些风道和管道进行表面修整的工作均直接在摊铺机的后面进行,不需留到以后某一天再来补做。由于其外形尺寸合适,运载能力也够大,Dux卡车早在项目规划阶段即已选定。Dux卡车的司机将装载的混凝土以尽可能快的速度倒进一个大翻斗车内,然后用一台13吨的挖机将混凝土从翻斗车中抓出来再倒入CommanderIII前部的料斗。维护通道自身宽31.5英寸(800毫米),高47.4英寸(1203毫米)。

    通道以每段9843英尺(3000m)进行摊铺,在两个摊铺段之间留有一个4921英尺(1500m)长的交错段。在摊铺通道时必须留出这些较短的摊铺段,以便留出空间安放桥架,便于混凝土送料。一旦一整条通道摊铺就位之后,就没有空间安放桥架了。紧跟在摊铺机后面的表面修整工作量极小。既不需要分缝,也不需要喷洒养护剂,因为该隧道内部温度及湿度基本恒定,本身是混凝土养生的一种理想环境。

    本项目中节约时间的另外一个原因是采用了徕卡(Leica)的三维无线控制系统,而没有采用传统的基准线。该隧道内的条件不便于使用基准线,而且基准线的设置也需要相当多的人力。“我们不能使用基准线,因为我们没有足够的测量工来设置并按时准备好基准线,”Brundan说,“隧道掘进过程中我们使用了一套三维系统,这样很自然地我们没理由不在摊铺机上使用三维无线控制系统。徕卡是一套非常好的系统,没有它,我不知道还有其它什么方法可以来完成这项工作。”

    两条隧道的入口处布置着Davidson的双卧轴搅拌机,即它的混凝土搅拌站。该搅拌站的生产能力可达到每小时生产157立方码(120立方米)混凝土。混凝土配合比采用的是非常干的一种设计。它用粒径分别为0.4和0.8英寸(10和20毫米)的石灰石、两种砂料、一种超塑化剂以及一种引气剂。

    “我们在这项工程中选用的设备真是令人难以置信,”Davidson说,“在过去六个月中,CommanderIII滑模摊铺机一直都是每周七天、每天二十四小时连续运转,它就那么不停地在工作,向前推进、推进、再推进。我们现在取得的工效简直是不可思议。”

    2004年10月22日,他们摊铺完了最后一段人行通道,提前两个月完成了他们在CTRL项目中该标段的工作。在不到六个月的时间里,Davidson和他的小组完成了接近47英里(75公里)的隧道内铁路道床和人行通道的摊铺工作。

    本文作者:美国高马科公司KellyKrueger

    

 
 [关键词]:摊铺机 隧道 铁路  发表评论    【推荐】 【打印

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