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古人智慧化解地铁建设难题,上海轨道交通18号线二期建设应用国内首创工艺

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近日,上海轨道交通18号线二期江杨南路站至爱辉路站区间“申承一号”盾构机成功始发。随着盾构机的顺利推进,正线隧道进入管片拼装环节,标志着预埋承插式管片这一新工艺技术的推广应用,又迈出新的步子。

过往的地铁隧道建设,通常采用螺栓接头管片。当盾构通过千斤顶施加压力,将管片固定在隧道洞壁上时,工作人员会及时上前拧紧螺栓,将管片连接固定成环。等到隧道成型,还需二次检查,对管片进行复紧操作。

“多年的建设运营实践表明,通缝拼装的螺栓接头管片具备受力明确、经济性较好等特点。不过,在外界附加荷载作用下,该拼装技术下的隧道会出现渗漏水等情况,后期需要投入更多运维力量。”申通地铁建设集团总师室技术副主管李华告诉记者。

如今正在推广应用的承插式管片,是国内地铁建设史上又一变革性技术应用。这一工艺,省去人工拧螺栓的步骤,从中国古建筑的榫卯结构中获得灵感,采用凹凸结合的连接方式,将管片拼插在一起,构成“环刚纵柔”的隧道框架。

古人智慧化解地铁建设难题,上海轨道交通18号线二期建设应用国内首创工艺(图1)

古人智慧化解地铁建设难题,上海轨道交通18号线二期建设应用国内首创工艺(图2)

相较于传统的螺栓拼接,承插式管片在施工精准度上实现了质的飞跃。它讲究严丝合缝,这就意味着,在连接头设计、以及拼装操作等环节,都需要做到精准化匹配、标准化操作。

“以往的螺栓拼装,工人的操作手势不一样,也就容易出现管片成环水平的不一致。”李华说,承插式管片将生产标准及流程统一,只需要驾驶员操作拼装机,既节省了人力,成环精度也能进一步提升,尽可能减少渗漏水等情况的发生。

它的另一大优势还在于,隧道抗变形能力的提升。受地铁周边地块开发等因素影响,一些不明障碍物可能会留在地下,或是隧道上部荷载发生变化,加之地铁运行长期震动的影响,致使隧道变形超过规定的指标,往往需要定期开展相应的“整形”手术。而承插式管片连接件的刚度更高,可提升隧道环形的受力性能,极大地减轻后期隧道运维的压力。

这一新工艺,最早在18号线一期入场段试点,随后又在13号线西延伸、21号线一期、18号线二期等地质条件适配的区间扩大应用。本次江杨南路站至爱辉路站区间,是截至目前预埋承插式管片的应用中距离最长的区间隧道,也是线路曲线半径最小的区间隧道,还是线路坡度最大的区间隧道。

古人智慧化解地铁建设难题,上海轨道交通18号线二期建设应用国内首创工艺(图3)

为推动国产研发继往开来,上海地铁开展自主研究,已实现预埋承插管片的连接件及管片的全国产化。随着技术逐步走向成熟,还将针对不同直径的隧道,研发出更加多样的连接头。

“承插式管片也是一项面向未来的技术。”李华指出,当前,建设行业正向着全自动化方向演进,需要每一个环节的技术配合,包括盾构机、隧道管片以及5G网络等等。“承插式管片的落地应用,正为行业技术迭代打下基础。”

编辑:卓卓