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省城軌交首個地下區間22日晚“洞通”瞬間。接下來，盾構機將再次穿越鐵路線——下穿京滬高鐵線 記者趙天羿攝
2017年2月22日“開拓一號”盾構機在王府莊站西側破土而出 記者趙天羿攝
就在上周，省城軌交首個地下區間實現“洞通”，一直在地下“埋頭苦干”的盾構機立了大功。其實，盾構機開行狀態不像看上去那么輕松，鋼鐵“蚯蚓”穿地洞并不是開過去那么簡單，除了一臺機器需要八個人操作以外，日常還需要高精尖的運算為基礎，公式甚至比高等數學都復雜，只有參數算對了，盾構機才能順利前行，在這7個月推進了近1300米，而每行進一米其實都步步驚心。記者 孫姮
7個月推進近1300米 盾構每走1米需花兩小時
2月22日晚上，中鐵十四局R1線王府莊站工地現場燈火通明，21時16分,隨著洞口土石的瞬間崩落，開拓一號”盾構機終于順利破土而出,將隧道徹底貫通。隨著盾構機的出洞，玉符河-王府莊盾構區間右線也順利貫通，這也是濟南地鐵首個貫通的區間隧道，作為省城生產并首次運用的“神器”，盾構機交上了一份令大家滿意的答卷。
據了解,此次貫通的玉符河站-王府莊站盾構區間，沿劉長山路延長線向北運行,然后向東轉至劉長山路到達王府莊站,區間總長近1300米。盾構機“開拓一號”從2016年7月23日順利始發,到2017年2月22日破土而出,歷時7個月共推進1080環接近1300米。
所謂盾構施工原理，需要施工人員先在始發站挖出一個深10多米、長80多米的基坑，然后把“開拓一號”盾構機吊到基坑里，對準地下施工層面，隨后整個盾構設備將會像一列只能前進不能后退的“小火車”，鉆入地下進行勞作。
盾構機分5節，其中前兩節放置管片，中間一節為密閉車廂主要用來儲存砂漿，最后兩節為小型渣土車。盾構機最前頭的刀盤將前面泥土切削下來，渣土通過螺旋機輸送到皮帶機上，再運到后面小火車后兩節渣土車上。隨后管片拼裝機在隧道內拼裝一圈預制管片，形成隧道的“內立面”。當管片拼裝完成后，管片的外部開始注上水泥砂漿，經過短時間的凝固，這個隧道就基本已經形成。據悉，一般完成一米長度的施工需兩小時左右，正是這樣一圈圈、一環環施工，才形成了地鐵隧道。
聽起來是不是很簡單，實際上操作起來卻要提起十二分精氣神，分外小心。畢竟這臺“鋼鐵蚯蚓”直徑6.68米,比二層樓還要高；長85米,重量超過500多噸，可謂是個“大家伙”。
工地上也需要“高精尖” 運算難度不亞于高等數學
開著這臺2層高80多米長的“大家伙”在地下前行，除了之前報道過的需要8個人操作以外，日常還需要高精尖的運算為基礎，公式甚至比高等數學都復雜，只有參數算對了，盾構機才能順利前行，每行進一米都步步驚心。
“工地可不是捆鋼筋、和混凝土那么簡單，也要有運算達人，各種計算公式可不比高等數學簡單。”施工方中鐵十四局相關負責人告訴記者，他之前看到報道說盾構機所經之處就是成型的地鐵隧道，其實讓盾構機順利前行才是盾構施工的前提，所經之處能順利形成隧道，這個背后需要付出大量的計算論證工作。
為了讓大家能夠形象的感受到工地的高精尖，記者為大家舉個例子，基坑預留洞門的直徑要滿足盾構始發和盾構接收的要求，那么洞門的數據要如何計算呢？事實上，并不是幾個工人拿著尺子量一量，回去算一算這個結果就有了。它的計算公式是這樣的：Ds≥H·tanα+(D/cosα)+△e+△s+△g。怎么樣，是不是趕上了高等數學的深奧，其中Ds是預留洞門的直徑，H是洞門井壁的厚度，α是隧道軸線和洞門軸線的夾角……其他的記者就不一一介紹了。
像這種復雜的公式比比皆是，為了盾構能夠順利前行，在盾構始發之前就要運算大量數據作為基礎。真正始發之后，也要在原本線路設計的規定中進行細節優化。“盾構施工后就是以后的軌交，那么要保證以后旅客坐著舒服，彎度要小；其次要為節能考慮，上坡費能源，坡度盡量要小；還要根據實際工程情況，比如地址和地下建筑物的存在情況調整參數。總體來說，實際施工不是那么輕松，我們也是有高技術含量的。”中鐵十四局的相關負責人向記者介紹。
盾構機大小參數近50個 1米下來調整上百次也不夸張
除了利用運算公式算出數據做技術支持，盾構機參數也需要時刻計算、時刻優化。“主要參數8個，常規參數近50個，根據地質變化要時刻調整，一環1.2米下來調整上百次一點不夸張……”據中鐵十四局的相關負責人介紹，盾構施工人員手機常備APP就是“高級計算機”。
土倉壓力、推進速度、刀盤轉速、總推力度、刀盤扭矩、注漿壓力……據悉，盾構機僅主要參數就有8個，地層的軟硬不均勻會對刀具產生非正常的磨損，如偏磨等不均勻磨損，甚至出現損壞，因此，在軟硬不均復雜底層的盾構掘進中，應通過對盾構機掘進速度、排出渣土等變化狀況和觀察分析，及時調整參數。
據中鐵十四局的相關負責人介紹，濟南地質復雜程度雖然比不上南京，但可以說超過了北、上、廣這些城市。“泉城嘛，地質比較復雜。本來整個盾構掘進的施工層都是黏土，突然就出現了半截卵石層，卵石正是因為暗泉的沖刷而形成的。”地質時刻在變動，參數也需要時刻調整，記者現場讓施工人員總結一下參數調整的頻率，據他們介紹最頻繁時一環1.2米下來需要調整上百次。
此外，盾構機在地下鉆是沒有參照物可依據的，為了從這個點到另一個點，中間不跑偏，需要及時調整盾構行進的姿態，來糾正行進過程中出現的偏差。“比如采用改變刀盤旋轉方向，再比如采取施加反向扭轉力度等辦法……”據了解，就是在這種高精尖運算技術的支撐下，盾構機才能順利前行，在地下盲進，每行進一米都步步驚心。
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