10月31日，一臺最大開挖直徑達(dá)16.64米的超大直徑盾構(gòu)機(jī)在湖南長沙下線，將應(yīng)用于目前世界最長公路水下盾構(gòu)隧道——海太長江隧道施工。這是我國迄今自主研制的最大直徑盾構(gòu)機(jī)，標(biāo)志著國產(chǎn)超大直徑盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)業(yè)化取得新突破。
“江海號”將應(yīng)用于海太長江隧道施工
這臺盾構(gòu)機(jī)取名為“江海號”，由中國鐵建重工集團(tuán)、中鐵十四局集團(tuán)聯(lián)合打造，整機(jī)長約145米，總重量約5000噸。記者在現(xiàn)場了解到，“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，其刀盤涂裝有向前進(jìn)擊的蔚藍(lán)色巨浪，寓意著盾構(gòu)機(jī)將聚力潛行、通達(dá)江海。
海太長江隧道位于江蘇省長江入?？趨^(qū)域，北起南通海門區(qū)，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，采用雙向六車道高速公路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計速度為100公里每小時。其中盾構(gòu)隧道段長9315米，最大開挖直徑達(dá)16.64米，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，最大埋深約75米，最高水壓達(dá)7.5巴，具有超長距離、超大直徑、超高水壓、超大埋深、復(fù)雜工況等特點。
“江海號”將面臨多項挑戰(zhàn)
中鐵十四局海太長江隧道項目高級工程師宋歡介紹，盾構(gòu)機(jī)將在長江水下完成超長距離獨頭掘進(jìn)，特別是在穿越長江及兩岸大堤時，沉降要求控制在1厘米之內(nèi)，施工難度大，且江中地質(zhì)勘探覆蓋的區(qū)域有限，不可控的未知區(qū)域多，猶如“摸石頭過河”。超16.6米超大直徑意味著盾構(gòu)機(jī)刀盤開挖所需扭矩大，對主驅(qū)動軸承負(fù)載大；7.5巴超高水壓對主驅(qū)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(fù)載的前提下，如何保證整機(jī)在江底復(fù)雜環(huán)境中連續(xù)掘進(jìn)9315米是研制團(tuán)隊面臨的主要挑戰(zhàn)和難題。
中國鐵建重工集團(tuán)掘進(jìn)機(jī)研究設(shè)計院高級工程師范瑞強(qiáng)介紹，針對項目施工風(fēng)險和難點，研制團(tuán)隊通過創(chuàng)新攻關(guān)，在刀盤刀具、主驅(qū)動等關(guān)鍵部件上采取針對性設(shè)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(qiáng)的切削刀具，主驅(qū)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過載，方便換刀作業(yè)、輔助刀盤脫困，并配置主驅(qū)動狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，對主驅(qū)動運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控。同時，因地制宜設(shè)計盾體外形尺寸、結(jié)構(gòu)厚度，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，強(qiáng)化整機(jī)性能，配置管片連接構(gòu)件智能拼裝系統(tǒng)，滿足工程施工需求。
據(jù)介紹，研制團(tuán)隊還結(jié)合多年來在水下和大直徑盾構(gòu)隧道施工經(jīng)驗，通過加大盾構(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，無需人員帶壓進(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，提高底部排渣效率。同時還應(yīng)用自主研發(fā)的第四代同步注雙液漿技術(shù)，實現(xiàn)盾構(gòu)隧道沉降的毫米級精度控制，保證施工安全及效率。
我國超大直徑盾構(gòu)機(jī)研制實現(xiàn)新跨越
據(jù)了解，業(yè)界通常把14米及以上直徑盾構(gòu)機(jī)稱為超大直徑盾構(gòu)機(jī)。“江海號”是繼直徑16.07米“京華號”成功下線并應(yīng)用后，我國企業(yè)自主研制的又一超大直徑盾構(gòu)機(jī)。“江海號”的成功下線，標(biāo)志著我國企業(yè)在16米級超大直徑盾構(gòu)機(jī)研制和應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)新跨越，已形成超大直徑盾構(gòu)機(jī)全產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)業(yè)化發(fā)展能力。
海太長江隧道是《長江干線過江通道布局規(guī)劃（2020-2035年）》和《江蘇省長江經(jīng)濟(jì)帶綜合立體交通運(yùn)輸走廊規(guī)劃》重點推動建設(shè)項目，也是江蘇“十四五”重點推進(jìn)的過江通道項目，計劃于2028年基本建成。建成后，可以有效分流蘇通長江大橋的流量，對落實長三角區(qū)域一體化發(fā)展和長江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展國家戰(zhàn)略，優(yōu)化長江干線過江通道布局，推動沿江城市群跨江融合發(fā)展等具有重要意義。（總臺央視記者 李偉代 李艷君）
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