科(ke)技日报记者 张晔 通(tong)讯员 蒋巍 张凤华
26日，我国自主研制的最大直径盾构(gou)机“沧渊号”在中交天和机械设备制造有限公(gong)司成功下线(xian)，它将肩(jian)负(fu)世界最长高速公(gong)路水下盾构(gou)隧道(dao)——海太长江隧道(dao)工程左线(xian)掘进施工重任。
海太长江隧道(dao)位于江苏(su)省长江入海口，北起(qi)南通(tong)市海门区，南至苏(su)州太仓市，最大埋深超过75米，最高水压超过7.5巴。隧道(dao)左线(xian)由中交隧道(dao)局承建，线(xian)路全长39.07公(gong)里(li)，其中盾构(gou)隧道(dao)长9327米。
“沧渊号”开挖直径达16.66米，整(zheng)机总长176米，总重量超5650吨，再创国产超大直径盾构(gou)机新(xin)纪录。从(cong)过去长江隧道(dao)由清一色“洋(yang)盾构(gou)”掘进施工，到中交天和自主研制国产首台超大直径盾构(gou)机“天和号”破局，到国产盾构(gou)机与(yu)“洋(yang)盾构(gou)”同场竞技，再到如今的国产超大直径盾构(gou)机在长江隧道(dao)工程建设中大显身手，彰显我国国产超大直径盾构(gou)机研制和应用(yong)实现新(xin)跨(kua)越(yue)。
掘进过程中，“沧渊号”需穿越(yue)多种(zhong)复杂地质带，特别在穿越(yue)长江及两岸大堤时，沉降需控(kong)制在毫米级，掘进难度极大，且江中地质勘探(tan)覆盖区域有限，未知区域多，犹如“摸着石头过河”。近17米的开挖直径意味着刀盘所需扭矩大，主驱动轴承负(fu)载大；穿越(yue)黏土地层，盾构(gou)机易结泥饼；高水压对主驱动密封(feng)、盾尾(wei)密封(feng)等部件承压能(neng)力要(yao)求极高，在保(bao)持高性能(neng)负(fu)载前提下，如何确保(bao)盾构(gou)机在长江底连续长距离掘进是面临的一项重大挑战。
对此，中交天和研发(fa)团队为“沧渊号”搭载三大利器：一是构(gou)建“数字大脑”搭载智能(neng)掘进系统，实现掘进全程自主控(kong)制、智能(neng)诊断维护和智能(neng)降耗；二是打造“智刃铁(tie)齿”革新(xin)高效掘进法则，可实现石英砂含(han)量约(yue)65%地层单(dan)次掘进2000米内不换刀；三是配置“智慧(hui)心脏(zang)”主动防护安全升级，实现掘进可视、可达、可控(kong)，有效避免刀盘异常导致主轴承过载。同时，“沧渊号”还配置管片连接构(gou)件智能(neng)拼装及掘进同步拼装控(kong)制系统，实现智能(neng)拼装与(yu)掘进作业同步，生产效率提高50%；集(ji)成管片上浮、盾尾(wei)间(jian)隙及管片变形监测预警系统，精准消除可能(neng)出现的误差；配备绿色换管装置及智能(neng)控(kong)制系统，保(bao)证掘进安全环(huan)保(bao)和隧道(dao)成形质量。
中交天和总工程师杨辉表示，“十隧九漏”至今依然是隧道(dao)工程建设，特别是水下隧道(dao)工程建设的世界性难题。大家结合多年水下和超大直径盾构(gou)隧道(dao)掘进经验，率先(xian)解“十隧九漏”、毫米级精度控(kong)制的世界难题，创下所建超140万平方米隧道(dao)内壁(bi)滴(di)水不漏、管片上浮量和错边量分别控(kong)制在8毫米和3毫米内、地面沉降控(kong)制在3毫米内的行(xing)业新(xin)高度。