10月31日,一臺最大開挖直徑達16.64米的超大直徑盾構機在湖南長沙下線,將應用於目前世界最長公路水下盾構隧道——海太長江隧道施工。這是我國迄今自主研製的最大直徑盾構機,標誌著國產超大直徑盾構機產業化取得新突破。
“江海號”將應用於海太長江隧道施工
這臺盾構機取名為“江海號”,由中國鐵建重工集團、中鐵十四局集團聯合打造,整機長約145米,總重量約5000噸。記者在現場瞭解到,“江海號”是以海太長江隧道工程跨越長江、毗鄰大海兩個意向融合命名,其刀盤塗裝有向前進擊的蔚藍色巨浪,寓意著盾構機將聚力潛行、通達江海。
海太長江隧道位於江蘇省長江入海口區域,北起南通海門區,南至蘇州太倉市。工程線路全長39.07公里,過江隧道長11.185公里,採用雙向六車道高速公路設計標準,設計速度為100公里每小時。其中盾構隧道段長9315米,最大開挖直徑達16.64米,沿線需穿越淤泥質粉質黏土夾粉土與粉細砂複合地層等複雜地質帶,最大埋深約75米,最高水壓達7.5巴,具有超長距離、超大直徑、超高水壓、超大埋深、複雜工況等特點。
“江海號”將面臨多項挑戰
中鐵十四局海太長江隧道專案高級工程師宋歡介紹,盾構機將在長江水下完成超長距離獨頭掘進,特別是在穿越長江及兩岸大堤時,沉降要求控制在1釐米之內,施工難度大,且江中地質勘探覆蓋的區域有限,不可控的未知區域多,猶如“摸石頭過河”。超16.6米超大直徑意味著盾構機刀盤開挖所需扭矩大,對主驅動軸承負載大;7.5巴超高水壓對主驅動密封、盾尾密封等部件的承壓能力要求高,在保持較高性能負載的前提下,如何保證整機在江底複雜環境中連續掘進9315米是研製團隊面臨的主要挑戰和難題。
中國鐵建重工集團掘進機研究設計院高級工程師範瑞強介紹,針對專案施工風險和難點,研製團隊通過創新攻關,在刀盤刀具、主驅動等關鍵部件上採取針對性設計,配置具有常壓換刀功能的軟土刀盤和合金大、硬度高、覆蓋廣、耐磨強的切削刀具,主驅動配置伸縮功能,可感知刀盤整體受力,有效避免特殊情況下刀盤異常受力造成的主軸承超載,方便換刀作業、輔助刀盤脫困,並配置主驅動狀態監測系統,對主驅動運行狀態進行連續監控。同時,因地制宜設計盾體外形尺寸、結構厚度,增大油缸規格,優化泥漿環流系統和注漿系統等,強化整機性能,配置管片連接構件智能拼裝系統,滿足工程施工需求。
據介紹,研製團隊還結合多年來在水下和大直徑盾構隧道施工經驗,通過加大盾構機刀盤開口率,配置高壓力、大流量的中心沖刷系統及刀盤結泥餅預警系統,並搭配伸縮攝像裝置,無需人員帶壓進艙即可觀察刀盤工作區域情況,有效判別和降低刀盤結泥餅風險,提高底部排渣效率。同時還應用自主研發的第四代同步注雙液漿技術,實現盾構隧道沉降的毫米級精度控制,保證施工安全及效率。
中國超大直徑盾構機研製實現新跨越
據瞭解,業界通常把14米及以上直徑盾構機稱為超大直徑盾構機。“江海號”是繼直徑16.07米“京華號”成功下線並應用後,我國企業自主研製的又一超大直徑盾構機。“江海號”的成功下線,標誌著我國企業在16米級超大直徑盾構機研製和應用領域實現新跨越,已形成超大直徑盾構機全產業鏈產業化發展能力。
海太長江隧道是《長江幹線過江通道佈局規劃(2020-2035年)》和《江蘇省長江經濟帶綜合立體交通運輸走廊規劃》重點推動建設專案,也是江蘇“十四五”重點推進的過江通道專案,計畫於2028年基本建成。建成後,可以有效分流蘇通長江大橋的流量,對落實長三角區域一體化發展和長江經濟帶發展國家戰略,優化長江幹線過江通道佈局,推動沿江城市群跨江融合發展等具有重要意義。
來源:中國澎湃新聞