不可思议的挖井神器:竖井掘进机的工作原理

世界星课堂 2025-04-23 09:02:16

这是一台价值2000万的竖井掘进机,在开工之前,工人们会在目标地点先挖一个1到2米深的坑。别小瞧这个坑,它是整个竖井施工的基础。

接下来,工人们会在坑内安装混凝土环梁。这种环梁可不是普通的水泥预制件,它有两个特别重要的作用,一是作为一个结实的支撑,防止坑壁塌陷,二是能吸收竖井在下沉过程中产生的张力,让竖井能平稳地往下“走”。

说到这你可能会好奇,环梁底部为什么是锋利的钢刃,而不是平的呢?其实这就像是给竖井装上了一把锋利的“刀”,在下沉的时候,环梁底部的钢刃能轻松切入土层,让竖井能更加顺利地往下沉。

环梁安装好了,下一步就是固定装置了。这时候,三个铰合千斤顶就登场了。它们被等距离安装在环梁的外围,就像是给竖井套上了一个“紧箍咒”,让竖井在下沉的时候不会晃来晃去,而且,钢缆还会连接在底部钢刃的凹槽内。

为什么要这么做呢?这是因为竖井越重,需要的固定力量就越大,钢缆的数量也就越多,这样设计就是为了确保竖井在下沉过程中稳如泰山。

接下来是安装三角支架,它是被焊接在上面的,钢架是用来固定挖掘臂的,而挖掘臂是竖井掘进的主要部件。

接着是轴承设备安装,别小瞧了这个环节,这三台小车可不简单,整个主体掘进部件的升降全靠它们。

除了这些重要的设备,还有各种管线,像通信电缆、输送管道等等,它们都一直延伸到竖井外部的集装箱里。这个集装箱可不简单,里面藏着竖井掘进机的“大脑”中央控制室,工作人员在这里可以通过各种设备,掌控竖井的整个施工过程。土壤内部的压力、切割速度、下降深度等等各种数据,都能在这儿一目了然地显示出来。

不过,这里还有一个非常重要的细节需要注意,在掘进期间,竖井内部必须保持注水状态,为什么要这么做呢?

有三个原因。第一,这些水能平衡四周土壤中的地下水位,防止地下水对竖井施工造成影响。第二,这些水还能充当运输残渣的媒介,把挖掘过程中产生的碎屑顺利地运出去。第三,水的压力能够压制地下的东西,如果挖到天然气或者是石油和地下水,那可能会出现井喷,先灌满水就能挡住地下的井喷压力。

在挖掘过程中,切割壁会从中心向外做圆周运动。切割速度和功率大小并不是固定的,而是会根据不同的土质进行调整。如果遇到特别硬的土层,切割速度就会放慢,功率也会加大,要是遇到松软的土层,速度就可以适当加快,功率也可以降低一些。

这就好比开车,遇到不同的路况,司机需要调整车速和油门一样。不过,有时候切割壁可能会超出预定的切割范围,这时候掘进机就会通过内部支架调节自身的高度,从而扩大机械臂的工作范围,让挖掘工作能顺利进行。

开始挖掘后,泥浆管道就开始工作了。它是一个勤快的搬运工,把挖掘过程中产生的碎屑和泥水从竖井里面及时地输送到地表的分离设备,同时不断的向井里灌水。

根据不同的地质条件,这种掘进机的掘进速度也不是固定的。通常来讲,一天是掘进3米左右,不过这也要看具体情况。

随着竖井越挖越深,顶部就得不断加上新的环梁,一层一层往上加,直到达到设计深度为止。

除了使用预制的管片,施工方还可以用现浇混凝土。不过,浇筑混凝土的尺寸必须得和竖井的设计完全匹配,否则,一旦有丝毫差池,整个工程可就全完了。

竖井的下沉在整体高度上必须保持一致,这个过程中,有一个部件起着关键作用,它就是膨润土润滑系统。这个系统是喷嘴形状的,能喷出一种像润滑油的液体,它能大大降低竖井外部和周围地质层之间的摩擦力。这样一来,竖井在下沉的时候就能更加顺利,不会被周围的土层卡住。

等到竖井到达设计要求的深度后,地表的小车就会把挖井的设备提上来。这时候,早就准备好的搅拌车将混凝土全部浇注到竖井底部。经过一系列严格的检测和分析,如果灌浆的混凝土凝固后,强度达到了标准,竖井内部的水就会被抽出来。这样一来,竖井的挖掘下沉工作就算全部完成了。

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