地铁隧道是这样挖成的《河南工人日报》（2016年12月27日 04版）□ 文/图 本报记者 陈卫国  边施工边用餐的隧道工人。  衬砌好的地铁隧道。 进入双地铁时代的郑州，人们出行多了一个选择，而正在和将要修建的更多地铁线路，将给人们出行带来进一步快捷。不仅郑州，我省洛阳首条地铁试验段也于近期开工修建，让众多“洛阳亲友”充满了期待。不管是正在乘坐地铁出行还是对修建地铁充满期待的人们，心里难免会有这样的好奇：偌大的地铁隧道是怎样挖成的？ 近日，记者来到郑州轨道交通5号线土建03标项目施工现场，在地下数十米深的盾构施工掌子面，近距离观看盾构施工过程，感受隧道工人在地下的工作和生活。 盾构机：地下钻行游刃有余的庞然大物 我国最早的地铁建设是以明挖隧道施工方式完成的。随着经济发展和科技进步，盾构技术已经越来越多地应用到地铁隧道施工中。 郑州地铁一、二号线建成通车后，多条地铁线路又相继开工，一台台庞然大物按照规划路线钻行在地下，所过之处，挖出的是泥土，留下的是隧道。这些庞然大物就是盾构机。盾构机也叫隧道掘进机，是一种适合软土层隧道掘进作业的大型机械。郑州的地质构造以软土层为主，所以地铁隧道施工采用的是盾构掘进方式。 盾构是当前人类发明的最先进的隧道施工技术之一，想了解城市地铁隧道是怎样挖成的，就要先了解盾构施工技术及装备。 由中国中铁隧道集团二处有限公司承建的郑州轨道交通5号线土建03标段正在施工中。曾参与国内多条隧道建设的项目部书记高林，不但基层党务工作经验丰富，在隧道施工技术上也是一把好手。他介绍说，盾构机一般分为土压平衡式和泥水式两种，土压平衡式盾构机是一个由刀盘、高压舱、泥土室等钢组件和电气设备组合成的圆柱体，其坚固壳体就好比护盾，在司机的操纵下边前进边挖掘土壤，并对挖掘出还未用管片衬砌的隧道起临时支撑的作用，隧道的挖掘、排土、衬砌等作业都必须在其掩护下进行。因为在掘进作业中要承受周围土层的压力，所以称为土压平衡式盾构机。 高林说，郑州地铁各参建单位使用的盾构机品牌可能不尽相同，但型号是相同的，这是由郑州地铁选用的列车型号和与之相适应的隧道设计决定的。他们使用的是“中铁41号”土压平衡式盾构机。 据了解，盾构机具有自动化程度高、节省人力、施工速度快、一次成洞、不受气候影响、开挖时可控制地面沉降、减少对地面建筑物的影响等优点，虽然成本高昂，但可将地铁隧道暗挖功效提高8到10倍。而且在施工过程中，地面上不用大面积拆迁，不阻断交通，施工无噪音，地面不沉降，不影响居民的正常生活。尤其是在隧道较长、埋深较大的情况下，用盾构机施工更为经济合理。 高林说，盾构机的工作原理就是把经过改良的土壤作为稳定开挖面的介质，刀盘后隔板与开挖面之间形成泥土室，刀盘旋转开挖的泥土料进入泥土室，再由螺旋输料器运出。泥土室内土压通过刀盘旋转开挖速度和螺旋输出料器出土量也就是旋转速度进行调节。 “其中渣土改良是盾构施工的重要环节。”高林说，在土压平衡盾构施工中，盾构机有时会遇到刀盘刀具温度过高、出土困难、泥土仓压力难以建立等问题，这个时候就需要采用膨润土、泡沫等对渣土进行改良，才能保证盾构掘进效果。 盾构施工大致分为始发、掘进、出井三大部分，这看似简单的三步骤其实程序极其复杂烦琐，其中的设备入井组装、掘进和管片拼装、设备解体吊装出井等，每一个环节都有着极高的技术要求。 盾构机入井组装，必须先完成地铁车站的基本框架建设，并安装反力架和洞门密封装置后才能进行。高林说，盾构机分体吊入井组装、调试、定位，以反力架为支点向前推进并完成负环管片拼装，直到盾尾通过隧道洞门密封装置并进行注浆回填，才算完成盾构机的始发准备工作，开始进入掘进与管片安装工序。 隧道工人：一群特殊的“地下工作者 自动化程度高的盾构机离不开人的操作，而操作这些庞然大物的隧道工人有一个特殊称谓——“地下工作者”。 作为我国首家专业的隧道施工企业，中铁隧道集团向来以隧道工人数量多、技能好著称。而在众多的技术工人当中，盾构司机、管片拼装手、注浆工、电气设备维修工程师是必不可少的施工主力。 做好必要的安全防护，记者跟随高林下到已经衬砌好的隧道，沿着施工栈道步行数百米来到盾构掘进掌子面。时值近中午，一部分隧道工人在吃午饭，一部分工人在作业。“隧道施工实行的是两班倒工作制，每班约20名工人，从盾构掘进掌子面到渣土运到地面，大家要按照分工，互相协作才能完成盾构掘进、管片衬砌、渣土外运等繁重工作，午饭和晚间加餐没时间上到地面吃，都是由专人送到现场，大家站着就吃完了。”高林说，隧道工人很辛苦，保证工人吃饱吃好是项目部党支部和工会的重要工作之一。 在盾构机操控室，记者明显感觉到盾构掘进中产生的振动。“90后”司机江志勇正在轻松操作，他是该项目部盾构主司机之一。 “振动是正常现象，说明盾构最前面的刀盘正在旋转挖掘土层。”江志勇说，他作为盾构司机有六大任务，分别是掌握盾构机的姿态控制、掘进速度、刀盘扭矩、总推力、土压平衡和渣土改良控制，其中姿态控制最为重要，他要在盾构机掘进过程中随时根据设定的参数进行观察调整，确保反映盾构掘进姿态变化的正负误差在规定的范围之内。 “盾构掘进的速度非常慢，慢到以分钟和毫米来计算。”江志勇说，按照郑州地下的土壤结构，盾构机的最佳掘进速度保持在每分钟60毫米为宜。 在掘进过程中，江志勇要根据土壤变化来确定是否需要进行渣土改良。“如果出来的渣土是膏状的，说明土壤流速性好，适合继续掘进，否则就需要加入适量泡沫进行改良。” 盾构司机需要经过系统的专业技能培训和严格的选拔才能上岗作业。高林说，要成为一名技术素质过硬的盾构司机，首先要具备一定的土木工程专业知识，接受系统的专业技能培训并考核合格取得操作证书才能上岗。 “江志勇悟性好，当年经培训考核合格的他跟着师傅实习了一个多月，就能独立上岗操作。”高林说，今年25岁的江志勇从2012年走上盾构主司机岗位至今，累计掘进长度约为8公里，在这一行里可谓一名年轻老司机。 当班的管片拼装手叫沈旭，今年21岁，他从2013年开始从事管片拼装作业，累计拼装管片长约4公里，近2万片管片，大约相当于绕行标准跑道10圈。手持无线遥控装置操作盾构机管片抓取设备，准确无误地把一片片隧道管片按照规格型号拼装成环，而且要做到拼接严密不“错台”。“‘错台’就是错位，意味着砌成的隧道有可能出现渗漏。在隧道施工中，这种不合格的拼装是绝对杜绝的。”高林说。 几名辅助工在拼装好的管片上穿好螺栓、拧紧螺帽后，注浆工接着跟进，通过管片上的小孔进行注浆，填充隧道外壁与土层之间的缝隙，相当于给隧道加装了一道厚实的保护层。 在这些“地下工作者”中，管片拼装手其实是最累的。因为受隧道圆形空间限制，他们多数时间要或蹲着或弯腰作业，只有在拼装隧道两侧和顶部管片时才能直起身子或者坐在平台上，享受一下暂时的身体舒展。 高林告诉记者，隧道盾构施工讲究的是协同作战，各岗位、工种既要各司其职，又要配合默契，才能够高质量地完成隧道修建。这其中盾构司机与管片拼装手之间的配合尤为重要。 地铁隧道由一环环长度为1.5米的管片衬砌而成，每6片管片组成一环，也就是说，盾构机掘进深度每超过1.5米，就要收起4组32个液压推进油缸，暂停掘进作业，由管片拼装手衬砌管片。 担负轨道和管道延伸双重任务的铺轨工，在隧道掘进施工中则起着重要辅助作用。 高林说，用于隧道施工的轨道长6.25米，盾构每掘进6米，即拼装好4环管片后，就需要相应延长轨道，以便于电瓶车装运渣土、运进管片等。同时，铺轨工还要负责连接延长各种作业管道和施工栈道，一直到整段隧道完成修建。 盾构维修工：盾构机的“贴身保姆” 与盾构司机的管片拼装手同样重要的，还有作为技术支援的盾构维修工。该岗位好比盾构机的“贴身保姆”，正是有了他们的精心呵护，才能让这种庞然大物在地下卖力地工作。 在该项目部，姬彦锋号称盾构机维修维护的技术大拿。1991年出生的他参加工作4年来，一直与盾构机打交道，在盾构掘进、再制造、技术服务等方面工作出色，曾作为队长带队参加中铁隧道集团第21届青年技能竞赛盾构操作大赛，荣获团体第一名、个人第一名。 姬彦锋先后参与了北京地铁直径线盾构掘进、武汉海瑞克S367盾构机再制造、南昌地铁S367盾构机组装和调试、南水北调北京东干渠5标项目盾构机掘进和技术服务等。今年7月调到郑州地铁5号线03标项目部，投身于家乡的地铁建设，在“中铁41号”盾构机的组装、调试、掘进、维修过程中发挥了中流砥柱作用。 体格庞大、自动化程度高的盾构机除了钢组件，还有庞大的电气系统，要掌握数量众多的电气元件的工作原理，没有两把刷子是无法胜任的。在盾构掘进中哪怕一个小小的电气元件闹意见，就有可能影响到盾构掘进作业，进而影响到整个标段的工程进度。所以，在盾构机的组装、调试、掘进过程中，姬彦锋要始终扮演好盾构机“贴身保姆”的重要角色。 前不久，郑州地铁5号线03标要先后从中州大道和金水河下面穿过，这对于盾构施工来说是两个不同的危险源。姬彦锋不分昼夜守在盾构掘进现场提供技术支援，终于保障盾构机平稳顺利地穿过了危险地带。 随着地铁隧道不断掘进延伸，姬彦锋在当好盾构机“贴身保姆”的同时，还要保障地面用电设备正常，并兼顾施工生产电力运行。在地下工作的机械设备偶有电力故障，他都要步行数公里，穿越空气和空间受限的地下隧道到达现场，看图纸、找原因、排故障，直到故障排除。 姬彦锋说，盾构机是机械、电气、液压等物理的紧密结合体，在掘进施工对各项设备技术指标的要求很严格，作为一名技术人员，仅学习电气知识是不够的，还要把学习机械、液压知识很好地结合起来，才能稳保盾构机顺利掘进。 说到这里总结一下，一条地铁隧道的建成，除了体格庞大的盾构机，还要由盾构司机、管片拼装手、盾构维修工等不同岗位和工种的工人分工协作、默契配合才能完成。 可以说，为了大家的便捷出行，这些隧道工人也都是个个使出了洪荒之力。 记者札记 挖掘一段地铁隧道，需要数十名工人24小时两班倒施工，这还不算地面各种管理和辅助施工人员。隧道工人真的很不容易。这些特殊的“地下工作者”与庞大的盾构一起掘进，洒下了数不清的汗水，留下的则是一条长长的隧道。隧道工人用智慧、辛劳和汗水为一座城市挖通了地下长廊，我们乘坐地铁享受出行便捷的同时，不要忘了付出辛勤劳动的他们。 |
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