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每日速讀!克服高水壓大直徑難題我國自主研制盾構(gòu)機(jī)平穩(wěn)穿越長江

發(fā)布時(shí)間：2022-11-09 08:35:00 文章來源：科技日報(bào)

克服高水壓大直徑難題我國自主研制盾構(gòu)機(jī)平穩(wěn)穿越長江

日前，記者來到位于長江下游的江陰靖江過江通道隧道。江底深處，一臺(tái)我國直徑最大、性能最先進(jìn)的泥水平衡盾構(gòu)機(jī)，正在奮力前行，穿越長江。

沿著已經(jīng)成型的江陰靖江過江通道左線隧道，科技日報(bào)記者自北向南前行約1500米，伴隨著輕微低沉的轟鳴聲，一臺(tái)直徑16.09米、長約170米、重約5000噸、高約6層樓的“鋼鐵巨獸”映入我們的眼簾，這就是由中交天和自主研制的“聚力一號(hào)”盾構(gòu)機(jī)。

(相關(guān)資料圖)

工程技術(shù)人員告訴記者，這臺(tái)“鋼鐵巨獸”每天最多可掘進(jìn)20米，且誤差極小，在已成型的近1500米隧道中，管片錯(cuò)邊量不超過3毫米，管片上浮量控制在5毫米以內(nèi)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于行業(yè)內(nèi)5—10毫米的隧道掘進(jìn)數(shù)據(jù)。

超強(qiáng)盾構(gòu)機(jī)讓穿越長江變得容易

讓“鋼鐵巨獸”般的盾構(gòu)機(jī)輕松穿越長江，絕不是一件容易的事。長距離、高水壓、復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境對盾構(gòu)機(jī)的設(shè)計(jì)研發(fā)、生產(chǎn)制造和掘進(jìn)技術(shù)都會(huì)帶來極其嚴(yán)峻的考驗(yàn)。

江陰靖江過江通道隧道全長6445米，其中盾構(gòu)段全長4937米，總長度在長江隧道中排名第二。盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過程中，需多次下穿敏感建構(gòu)筑物、有害氣體集聚區(qū)域，不良地質(zhì)掘進(jìn)距離長，對盾構(gòu)機(jī)的系統(tǒng)性、可靠性要求極高。為確保隧道掘進(jìn)的快捷性、安全性和環(huán)保性，江陰靖江過江通道隧道采用了復(fù)合式泥水平衡盾構(gòu)機(jī)。

“聚力一號(hào)”最大總推力為268800千牛（kN），最大程度優(yōu)化了刀盤沖洗裝置，有效避免了在同等地質(zhì)條件下盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過程中聚結(jié)泥餅的難題，掘進(jìn)速度達(dá)到甚至超過設(shè)計(jì)速度。以2022年8月為例，“聚力一號(hào)”最大日掘進(jìn)速度為10環(huán)（20米），月總掘進(jìn)215環(huán)（430米）。

“聚力一號(hào)”穿越長江的最大水壓達(dá)0.87兆帕，相當(dāng)于每個(gè)指甲蓋大小面積需承受8.7公斤壓力，是國內(nèi)在建承受水壓最高的公路盾構(gòu)隧道。復(fù)雜的掘進(jìn)作業(yè)環(huán)境，對盾構(gòu)機(jī)密封系統(tǒng)和機(jī)體耐壓力等提出更高要求。為此，研發(fā)人員為盾構(gòu)機(jī)配置了專門的氣墊艙，把掌子面壓力精準(zhǔn)控制在±0.02兆帕以內(nèi)，隨時(shí)控制掘進(jìn)過程中的泥水壓力，防止地層出現(xiàn)沉降，確保盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)姿態(tài)平穩(wěn)優(yōu)美。

“聚力一號(hào)”需下穿富含膠結(jié)物的粉細(xì)砂、中粗砂、石英含量高地層等復(fù)雜地層，且江底段為斷層破碎帶，覆土最薄處僅11米，透水性強(qiáng)，施工難度大，僅刀盤刀具磨損就為同類型軟土的3倍。但經(jīng)采用特有技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)長距離不換刀。

“聚力一號(hào)”還配備了智能化導(dǎo)向、智能化地質(zhì)超前預(yù)報(bào)、刀具磨損光纖監(jiān)測、盾尾間隙自動(dòng)測量、管片上浮及收斂自動(dòng)監(jiān)測、高精度有害氣體監(jiān)測和同步雙液注漿等系統(tǒng)，確保隧道掘進(jìn)做到“可視、可測、可控、可達(dá)”，使高強(qiáng)度、高風(fēng)險(xiǎn)、高污染的隧道掘進(jìn)作業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)榘踩?、高效、?jié)能、環(huán)保的綠色掘進(jìn)模式。

“鋼鐵巨獸”與“微笑天使”和諧共處

除了“鋼鐵巨獸”剛硬的一面，“聚力一號(hào)”也有溫柔的一面。其刀盤涂裝了江豚圖案。江豚是國家一級保護(hù)動(dòng)物，被稱為“水中大熊貓”，也因?yàn)橛H切友好的微笑形象而被稱為“微笑天使”。作為世代以長江為家園的江豚，對水質(zhì)和噪聲異常敏感。刀盤涂裝“微笑天使”圖案，不僅凸顯了江蘇的地域文化特色，也蘊(yùn)含了對長江生態(tài)保護(hù)的高標(biāo)準(zhǔn)和嚴(yán)要求。從設(shè)計(jì)研發(fā)、生產(chǎn)制造到掘進(jìn)作業(yè)，中交天和始終把愛護(hù)江豚、保護(hù)長江生態(tài)擺在最突出位置，把大保護(hù)理念滲透到各個(gè)環(huán)節(jié)，始終將綠色研發(fā)、綠色設(shè)計(jì)、綠色制造和綠色掘進(jìn)作為初心使命。

中交天和設(shè)計(jì)研發(fā)團(tuán)隊(duì)圍繞長江生態(tài)保護(hù)，無數(shù)次修正和完善方案，把對江豚家族生存延續(xù)的影響降至最低，積極尋求保護(hù)江豚和珍稀魚類的最優(yōu)參數(shù)，為它們提供一個(gè)健康、安全、優(yōu)質(zhì)的生活環(huán)境?；谒略肼暠O(jiān)測技術(shù)，建立刀盤轉(zhuǎn)速、掘進(jìn)速度與作業(yè)噪聲間的關(guān)系模型，實(shí)時(shí)監(jiān)測掘進(jìn)過程產(chǎn)生的噪聲，確?？刂圃谠O(shè)計(jì)閾值（80分貝）內(nèi)；配備綠色環(huán)保管路延長裝置，杜絕隧道內(nèi)泥水溢出對作業(yè)環(huán)境的污染，自覺維護(hù)周邊環(huán)境及生物的多樣性。

江陰靖江過江通道北起靖江公新公路，南至江陰芙蓉大道，按照雙向六車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)行車速度80公里/小時(shí)，對緩解江陰長江大橋交通壓力、增強(qiáng)長江干線過江通道通行能力、促進(jìn)長三角高質(zhì)量一體化發(fā)展等具有重大意義。

據(jù)中交天和總經(jīng)理助理?xiàng)钶x介紹，江陰靖江過江通道工程作為交通強(qiáng)國建設(shè)江蘇樣板標(biāo)志性工程、中國高水壓大直徑盾構(gòu)隧道建設(shè)創(chuàng)新工程，預(yù)計(jì)將于2023年底實(shí)現(xiàn)整體貫通。

關(guān)鍵詞：穿越長江

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