¿La 14ª Oficina de Ferrocarriles de China utilizó tecnología de escudo alemana para conquistar el proyecto del túnel del río Nanjing Yangtze?
Entre los proyectos de túneles submarinos, sólo tres proyectos en China utilizan máquinas de escudo con un diámetro súper grande de casi 15 metros: el túnel del río Yangtze de Shanghai, el túnel de la carretera Shangzhong de Shanghai y el túnel del río Yangtze de Nanjing. Desde la perspectiva del contenido técnico, el túnel del río Nanjing Yangtze es el túnel de aguas profundas con mayor dificultad técnica, mayor presión de agua y suelo y condiciones geológicas más complejas. En la construcción de las líneas izquierda y derecha del túnel del río Nanjing Yangtze, se utilizaron dos máquinas protectoras de equilibrio de agua y barro producidas por la empresa alemana Herrick. Cada máquina de escudo tiene más de 30.000 piezas, una longitud total de 1,34 metros y un peso total de casi 4.000 toneladas. Se transportaron decenas de barcos desde Alemania a Nanjing y más de 200 camiones de gran tamaño al lugar de la construcción. Entre ellos, el diámetro del cabezal de corte es de 14,93 metros, lo que equivale a la altura de un edificio de cinco pisos y pesa más de 400 toneladas. Actualmente es el cabezal de corte más grande de una máquina de escudo doméstica. Estos dos equipos integrales de construcción de túneles submarinos a gran escala más avanzados del mundo fueron personalizados especialmente para el túnel del río Nanjing Yangtze por el 14º Grupo de la Oficina a un costo de más de 700 millones de yuanes. Se les puede llamar gigantes de acero que pueden formar túneles submarinos. en una ida. Superar problemas técnicos de talla mundial Para poder utilizarse con éxito en el túnel del río Nanjing Yangtze, estas dos máquinas protectoras para el equilibrio de agua y lodo deben resolver seis problemas técnicos de talla mundial: un diámetro de cabezal de corte de 14,93 metros, que es uno de los más grandes máquinas de protección en el mundo actual La presión del agua y del suelo en el punto más bajo es de hasta 0,65 MPa, la más alta del mundo. El túnel pasa a través de limo, limo, grava, guijarros y rocas erosionadas del fondo del río, y las condiciones geológicas son extremadamente complejas. La capa altamente permeable representa más del 85% de la longitud total de la excavación, lo cual es raro en el país y en el extranjero. El espesor del suelo de cobertura es mucho menor que la profundidad de enterramiento segura convencional del túnel de protección, lo que constituye un ultra de alto riesgo; -sección de enterramiento poco profunda; la distancia de excavación es de más de 3 kilómetros y la máquina de protección está en el El coeficiente de desgaste de la herramienta en la capa de arena con alto contenido es más de 10 veces mayor que en la capa de suelo blando. Estas dificultades técnicas que enfrentan los constructores del 14º Grupo de Oficina son desafíos completamente nuevos y no existe una experiencia exitosa en el país ni en el extranjero de la cual aprender. Por lo tanto, los expertos afirman que el túnel del río Nanjing Yangtze es el proyecto submarino más difícil, tecnológicamente avanzado, arriesgado y desafiante en la cuenca del río Yangtze. Bajo la dirección de la organización y el grupo de expertos de la unidad de construcción Nanjing Yangtze River Tunnel Company, el 14º Grupo de la Oficina introdujo, digirió, absorbió e innovó tecnología alemana, resolvió una serie de problemas técnicos importantes y creó dispositivos antifiltración y anti- túneles moldeados anti-fisuras y fugas. La dificultad técnica del túnel del río Nanjing Yangtze es poco común en el mundo. Se puede decir que cada vez que la máquina de escudos avanza un metro, se enfrenta a muchos riesgos y dificultades impredecibles. El 14º Grupo de la Oficina ha formado un equipo de expertos que incluye a 6 académicos y más de 30 expertos nacionales de primer nivel para acompañar el proyecto. Es único en la historia de la construcción de ingeniería china que tantas élites técnicas controlen un túnel. Si la máquina de escudo de gran diámetro puede atravesar con seguridad la puerta y entrar en el agujero es un factor clave que determina el éxito o el fracaso del lanzamiento. Por lo tanto, la sede reforzó el soporte del muro pantalla alrededor de la entrada y utilizó un refuerzo de pulverización de chorro de sección completa para el suelo 18 metros más adelante. Para evitar que la máquina de escudo flote debido al espesor insuficiente del suelo que cubre el frente, el refuerzo de chorro de media cara se amplió en 37 metros. Al mismo tiempo, para garantizar la seguridad de la apertura de la puerta del túnel, sobre la base del refuerzo de sección completa, se adoptó un plan de refuerzo de pared congelada de 2 metros de espesor para lograr un doble seguro. Para que la máquina de escudo se deslice suavemente a lo largo del eje, el personal científico y técnico modificó la vía e instaló cuatro rieles deslizantes. Controle estrictamente la precisión de la soldadura para evitar que la escoria dañe el escudo y evite mordidas mutuas, de modo que la máquina del escudo pueda avanzar a lo largo del eje preciso. El sellado de la puerta de la cueva está relacionado con el éxito o fracaso del rejuntado y sellado. Al reformar el método tradicional de usar solo tela de cortina de caucho, no solo lograron que el anillo de sellado encajara en el orificio, sino que también evitaron que el cuchillo cortara la tela de la cortina cuando pasaba el escudo. Asegúrese de que el depósito de lodo se instale de manera oportuna, evite filtraciones y fugas y mantenga una presión equilibrada. Al mismo tiempo, se añade una placa de acero para resortes con un espesor de 1,5 mm detrás del cordón. El cordón y la placa de acero se sellan mediante inyección de materiales poliméricos, de modo que el cordón y la placa de acero puedan funcionar al mismo tiempo. un efecto sellador. Cuando la máquina de escudo avanza, los técnicos analizan exhaustivamente parámetros de datos como congelación, descongelación, extubación y presión del depósito de lodo, prestan mucha atención y detectan varios coeficientes de datos y determinan el empuje y la velocidad. De acuerdo con los procedimientos de separación de la circulación de lodo y agua, excavación e instalación estricta de segmentos, los procesos están interconectados y avanzan de manera constante. La sede cooperó con el Centro de Supercomputación de Shanghai para analizar puntos técnicos clave en la construcción del túnel del río Nanjing Yangtze. Se utilizan supercomputadoras para simular la posibilidad de accidentes de construcción y, mediante simulación visual tridimensional, se comparan y analizan varios planos de construcción y parámetros de construcción para evaluar los pros y los contras de los planos de construcción, ayudando así a seleccionar los mejores planos y parámetros de construcción. . La difícil integración de equipos extranjeros con el agua y el suelo del río Yangtze El 16 de mayo de 2008, la máquina de protección del túnel de la línea izquierda Yangzi No. 2 salió exitosamente de la línea de ensamblaje. Después de que la máquina de escudo se lanzó con éxito, lo que siguió fue cómo cruzar de manera segura la sección enterrada ultra poco profunda, la sección del estanque, el terraplén del río Yangtze y el río Chengnan. En la sección enterrada de poca profundidad, el espesor del suelo suprayacente es de sólo 5,5 metros. Durante el proceso de construcción, se establecieron múltiples puntos de observación para realizar asentamientos superficiales, monitoreo del nivel del agua, medición de la presión del suelo y monitoreo del desplazamiento del suelo. Se realizaron observaciones, análisis y juicios repetidos para formular y optimizar el plan de construcción. Junto con investigadores científicos de la Universidad Northern Jiaotong, llevamos a cabo pruebas estáticas y dinámicas de división de la sobrecarga y utilizamos sensores para detectar la dinámica del suelo y el suelo varias veces para que coincidan con la configuración del lodo, el ajuste de presión y la presión del agua y del suelo durante la excavación del escudo, logrando una seguridad segura. y paso rápido. En agosto de 2008, la construcción del túnel de escudo en la línea derecha entró en el estrato compuesto y cuando avanzó a 1316 metros, la excavación fue bloqueada. La sede del 14º Grupo de Oficina analizó y determinó que podría haber un problema con la herramienta, pero la parte alemana insistió en que no fue el desgaste de la herramienta lo que afectó a la excavación.
La sede organizó cinco reuniones de demostración de expertos y analizó activamente los motivos con expertos nacionales y extranjeros e ingenieros de Herrick. Después de repetidas discusiones y consultas, se confirmó que el problema fue causado por un desgaste excesivo de la herramienta y el problema de reparación de la herramienta se resolvió de inmediato. Hay 225 herramientas en el cabezal de corte de la máquina de protección, 71 de las cuales pueden reemplazarse bajo presión normal, y las herramientas restantes deben reemplazarse y repararse mediante la entrada de alta presión. Esta cirugía nunca se había realizado antes y la industria la considera un problema técnico de vanguardia de clase mundial. Es raro entrar a una cabina bajo una presión alta de 6 veces la presión atmosférica en el país y en el extranjero, ¡no tiene precedentes realizar trabajos en caliente como soldar y cortar bajo una presión tan alta! El 14 de febrero de 2009, 26 buceadores de alto nivel de la Compañía Alemana del Mar del Norte repararon, junto con el personal de la central, el cabezal de corte bajo alta presión. ¡Este problema de talla mundial se resolvió con éxito! Debido a la limitación de la resistencia humana en entornos de alta presión, el tiempo de trabajo efectivo de los buzos en cabina es de menos de 3 horas al día. Cada vez antes de ingresar a la cámara hiperbárica de oxígeno, se debe presurizar ésta paso a paso durante unos 30 minutos. Después de trabajar durante 40 minutos, debes regresar a la cámara de descompresión. Después de casi 4 horas de descompresión gradual, puedes salir del estudio. Este proceso es similar al principio de entrada y salida de la cabina de los astronautas del Shenzhou 7, pero la presión que experimentan los buzos es cinco veces mayor que la de los astronautas. El desarrollo y uso de nuevas herramientas de corte también es un logro que vale la pena mencionar. Luego de ingresar a la formación de grava, la excavación de la línea izquierda también resultó gravemente afectada. El progreso mensual promedio desde septiembre de 2008 hasta 165438+octubre fue de solo 70 rondas, y tomó mucho tiempo verificar y reemplazar las herramientas. La sede del 14º Grupo Bureau coopera con muchos fabricantes de herramientas nacionales y extranjeros para desarrollar nuevas herramientas adecuadas para formaciones compuestas. Después de una completa investigación y mejora, repetidas pruebas, comparaciones e inspecciones, la herramienta mejorada finalmente adoptada es muy adecuada para formaciones de grava y su vida útil es más de 10 veces mayor que la de las herramientas originales, lo que mejora en gran medida la eficiencia del trabajo y garantiza un paso suave. de un gran número de formaciones de grava. La práctica trae el verdadero conocimiento. Los constructores creían en la tecnología de Herrick, pero no eran supersticiosos y se esforzaron por integrar perfectamente la tecnología alemana avanzada con el suelo y el agua del río Yangtze. Sobre la base de una investigación y demostración completas, innovaron audazmente e hicieron 39 mejoras técnicas. La sustitución nacional de repuestos para máquinas de escudos también ha logrado grandes avances, lo que no solo ahorra tiempo sino que también reduce costos. La producción de segmentos es el requisito previo para garantizar la calidad de los túneles de protección. Sus requisitos de precisión son generalmente de 1 mm a nivel internacional. Los requisitos de impermeabilidad y durabilidad son estrictos. El proceso de producción es complejo y los estándares de control de calidad son altos. La producción del segmento del túnel del río Nanjing Yangtze está incluida en el plan nacional 863, que requiere que su error de precisión se controle dentro de 0,5 mm, lo que lo convierte en un producto de hormigón de primer nivel. El quinto departamento de proyecto, responsable de la producción de segmentos, todavía lamentaba aquel período problemático: sin ninguna experiencia en construcción, comenzaron a desarrollar equipos de herramientas basándose en una fotografía plana, el diseño del molde importado era defectuoso, por lo que sólo pudieron modificarlo de forma independiente y probarlo; La producción debe ajustarse hasta 20 veces; una jaula de acero tiene más de 1.900 puntos de soldadura, lo que requiere alta tecnología de soldadura. No importa cuánto dinero pagues, la gente no lo hará. El Departamento de Cinco Proyectos se ha embarcado en el camino de la innovación independiente con el coraje de seguir adelante con cada vez más dificultades y el espíritu de nunca romper a Loulan ni devolverlo. ¡Quita la arena amarilla y comienza con el oro! Después de continuas exploraciones, pruebas, mejoras e innovación, finalmente dominaron la tecnología de producción del segmento. El 165438 de junio + 13 de octubre de 2008, se produjo una explosión de petardo en la fábrica de prefabricación de segmentos del Quinto Departamento de Proyectos de la Sede del 14º Grupo de la Oficina. Con el último tanque de hormigón inyectado en el molde de dovelas, las 30.430 dovelas necesarias para el túnel del río Nanjing Yangtze se completaron con éxito 48 días antes de lo previsto, con una tasa de aprobación del 1.000%, logrando los objetivos de alta resistencia, alta precisión y alta impermeabilidad de los segmentos terminados. Probado por la empresa de medición alemana VMT utilizando métodos de detección de escaneo, la precisión real de medición del segmento terminado es de 0,3 mm, lo que lo convierte en el producto de hormigón más preciso hasta el momento. Experto alemán afirma: ¡Este es el mejor clip que he visto en el mundo! Los expertos japoneses elogiaron: se utiliza la precisión del procesamiento del torno para producir productos de hormigón de primera clase.
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