科技日?qǐng)?bào)記者 俞慧友
10月31日，由中國(guó)鐵建重工集團(tuán)、中鐵十四局集團(tuán)聯(lián)合打造，最大開挖直徑達(dá)16.64米的超大直徑盾構(gòu)機(jī)“江海號(hào)”在湖南長(zhǎng)沙下線。這是由我國(guó)科研人員自主研制出的最大直徑盾構(gòu)機(jī)。下線后，它將應(yīng)用于目前世界最長(zhǎng)公路水下盾構(gòu)隧道——海太長(zhǎng)江的隧道施工。
海太長(zhǎng)江隧道位于江蘇省長(zhǎng)江入海口區(qū)域，工程線路全長(zhǎng)39.07公里，過(guò)江隧道長(zhǎng)11.185公里，采用雙向六車道高速公路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)速100公里。其中，盾構(gòu)隧道段長(zhǎng)9315米，最大開挖直徑16.64米。施工沿線需穿越淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土夾粉土與粉細(xì)砂復(fù)合地層等復(fù)雜地質(zhì)帶。此外，該段隧道最大埋深約75米，最高水壓達(dá)7.5巴，具有超長(zhǎng)距離、超大直徑、超高水壓、超大埋深、復(fù)雜工況等特點(diǎn)。
中鐵十四局海太長(zhǎng)江隧道項(xiàng)目高級(jí)工程師宋歡表示，超16.6米的超大開挖直徑意味著盾構(gòu)機(jī)刀盤開挖所需扭矩大，對(duì)主驅(qū)動(dòng)軸承負(fù)載大。7.5巴超高水壓對(duì)主驅(qū)動(dòng)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(fù)載的前提下，如何保障整機(jī)在江底復(fù)雜環(huán)境中連續(xù)掘進(jìn)9315米是研制團(tuán)隊(duì)面臨的主要挑戰(zhàn)和難題。
中國(guó)鐵建重工集團(tuán)掘進(jìn)機(jī)研究設(shè)計(jì)院高級(jí)工程師范瑞強(qiáng)介紹，針對(duì)項(xiàng)目施工風(fēng)險(xiǎn)和難點(diǎn)，團(tuán)隊(duì)在刀盤刀具、主驅(qū)動(dòng)等關(guān)鍵部件上進(jìn)行了針對(duì)性設(shè)計(jì)，包括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(qiáng)的切削刀具，在主驅(qū)動(dòng)上設(shè)置伸縮功能和配置驅(qū)動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，有效避免特殊情況下刀盤異常受力造成的主軸承過(guò)載，方便換刀作業(yè)、輔助刀盤脫困。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)因地制宜設(shè)計(jì)了盾體外形尺寸、結(jié)構(gòu)厚度，以及增大油缸規(guī)格、優(yōu)化泥漿環(huán)流系統(tǒng)和注漿系統(tǒng)等，進(jìn)一步強(qiáng)化了整機(jī)性能，并配置了管片連接構(gòu)件智能拼裝系統(tǒng)，滿足工程施工需求。
另悉，為更好實(shí)施盾構(gòu)施工，研制團(tuán)隊(duì)結(jié)合多年在水下和大直徑盾構(gòu)隧道施工經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)加大盾構(gòu)機(jī)刀盤開口率，配置高壓力、大流量的中心沖刷系統(tǒng)及刀盤結(jié)泥餅預(yù)警系統(tǒng)，并搭配伸縮攝像裝置，實(shí)現(xiàn)了無(wú)需人員帶壓進(jìn)艙，即可觀察刀盤工作區(qū)域情況，有效判別和降低刀盤結(jié)泥餅風(fēng)險(xiǎn)，提高底部排渣效率。此外，通過(guò)應(yīng)用自主研發(fā)的第四代同步注雙液漿技術(shù)，團(tuán)隊(duì)有望實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)隧道沉降的毫米級(jí)精度控制，保證施工安全和效率。
（圖片由受訪者提供）
