科技日報記者 張曄?通訊員?張鳳華

近日，由中交天和自主研發(fā)制造、用于上海機場聯(lián)絡(luò)線工程的“東方號”超大直徑盾構(gòu)機完成接收，實現(xiàn)該工程浦東段最長區(qū)間隧道（張江站—度假區(qū)站）順利貫通。

至此，在上海機場聯(lián)絡(luò)線工程中，中交天和自主研制的3臺超大直徑盾構(gòu)機“東方號”“明珠號”“虹浦號”均已順利完成掘進任務(wù)。未來，乘客往來虹橋、浦東兩大機場的通行時間將由原來的2小時縮減至40分鐘。

【資料圖】

截至目前，中交天和已相繼為長三角一體化研制和投入了近200臺不同直徑、類型各異的盾構(gòu)機，其中，約130臺盾構(gòu)機已完成現(xiàn)場掘進作業(yè)，掘進貫通的隧道總長度已超過200公里。

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國產(chǎn)盾構(gòu)機打隧道“零滲漏”

長三角地區(qū)是中國經(jīng)濟發(fā)展最活躍、開放程度最高、創(chuàng)新能力最強的區(qū)域之一，在國家現(xiàn)代化建設(shè)大局和全方位開放格局中具有舉足輕重的戰(zhàn)略地位。

“東方號”“明珠號”“虹浦號”是由中交天和自主研制的孿生“三兄弟”，刀盤直徑均為14.04米、總長114米、總重約3174噸，采用刀具光纖磨損檢測及中交天和獨有超長距離掘進不換刀（在高承壓水粉砂地層可實現(xiàn)連續(xù)掘進7000米不換刀）等先進技術(shù)，整機國產(chǎn)化率達98%以上。

為確保超大直徑盾構(gòu)機高效掘進，中交天和為每臺盾構(gòu)機配備了一支專業(yè)技術(shù)團隊。技術(shù)團隊?wèi)?yīng)用智能監(jiān)測系統(tǒng)，依托可視化智慧施工系統(tǒng)、BIM協(xié)同管理平臺等智能化手段，對周邊環(huán)境、地質(zhì)變化等進行實時監(jiān)控和精確分析，及時調(diào)整盾構(gòu)機切口壓力、掘進速度和泥水參數(shù)等，確保掘進施工平穩(wěn)有序。

目前，三臺超大直徑盾構(gòu)機掘進隧道的管片錯臺、管片間隙均控制在3毫米內(nèi)，管片上浮量控制穩(wěn)定，地表沉降控制在3毫米內(nèi)，掘進貫通約60萬平方米的隧道內(nèi)壁幾近完美地做到了“零滲漏”。其中，“虹浦號”創(chuàng)造了超大直徑盾構(gòu)機最高日掘進32米及最高月掘進650米的世界紀(jì)錄。

國內(nèi)最難隧道是這樣貫通的

2023年是長三角一體化發(fā)展上升為國家戰(zhàn)略五周年，在滬蘇浙皖，重大交通工程星羅棋布，交通運輸一體化有力推進，越織越密的高速公路和高鐵網(wǎng)，讓長三角成為我國交通最便捷的地區(qū)之一。

2022年12月28日，由中交天和自主研制的超大直徑盾構(gòu)機“振興號”掘進貫通的南京和燕路過江通道通車運營，至目前車流量累計超過1500萬輛，單日最大車流量超過8.8萬輛，對完善區(qū)域交通網(wǎng)絡(luò)、促進長三角一體化、構(gòu)建南京都市圈具有重大意義。

南京和燕路過江通道盾構(gòu)隧道工程具有“高、薄、險”等顯著特征，被錢七虎等多名院士和知名專家認為是國內(nèi)難度最大的盾構(gòu)隧道工程之一。其所承受的水壓高達0.79兆帕，相當(dāng)于一個手指甲需承受7.9公斤重量；盾構(gòu)機下穿新生河流，最薄覆土厚度5.97米；隧道地質(zhì)狀況極其復(fù)雜，土巖復(fù)合地層掘進總長約1865米，還需穿越5條大型斷裂帶，為國內(nèi)超大直徑盾構(gòu)隧道工程之最。

南京和燕路過江通道的順利通車，得益于國產(chǎn)超大直徑盾構(gòu)機的研制和水下隧道施工技術(shù)的發(fā)展。中交天和自主研制的刀盤直徑15.03米的“振興號”盾構(gòu)機，先后穿越了長距離砂層、上軟下硬地層、全斷面硬巖層、破碎帶及巖溶地層，創(chuàng)造了盾構(gòu)機掘進施工14余萬平方米“滴水不漏”的世界先例，在世界工程建設(shè)史上極為罕見。

“振興號”是國內(nèi)首臺采用自主技術(shù)和多項國產(chǎn)核心零部件設(shè)計建造的復(fù)合地層超大直徑泥水平衡盾構(gòu)機。科研人員在主驅(qū)動裝設(shè)球鉸軸承，保證主驅(qū)動伸縮與擺動功能，增強對復(fù)雜掘進環(huán)境適應(yīng)能力，實現(xiàn)2976米長隧道管片錯邊量控制在2—3毫米，遠低于12毫米行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，還創(chuàng)造了超大直徑盾構(gòu)機掘進3千米與設(shè)計線路相差不足1厘米的業(yè)內(nèi)奇跡。

量身定制盾構(gòu)機可防坍塌

杭州機場軌道快線設(shè)計運行時速120公里，不僅連接杭州西站、杭州東站及蕭山機場等重要交通樞紐，實現(xiàn)各大交通樞紐的快速互通互聯(lián)，未來還將與多條在建或規(guī)劃中的地鐵線路實現(xiàn)快速換乘，因而被稱為“杭州中軸快線”。

中交天和為杭州機場軌道快線自主研制6臺直徑7.14米土壓平衡盾構(gòu)機，掘進穿越的主要地質(zhì)為砂質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土夾粉砂、粉砂夾砂質(zhì)粉土、粉砂，還需下穿大量房屋群以及雨水、供電、飲用水、天然氣和電信等地下管線。面對復(fù)雜的地質(zhì)條件和極高的掘進施工難度，中交天和準(zhǔn)備了為應(yīng)對一切困難和挑戰(zhàn)的“工具包”。

針對杭州機場軌道快線掘進施工可能遭遇的棘手問題，中交天和科研人員統(tǒng)籌考慮，提前謀劃，為盾構(gòu)機作了許多針對性甚至前瞻性設(shè)計。配置刀盤清洗及注入裝置，讓盾構(gòu)機邊掘進邊“刷牙漱口”，不讓盾構(gòu)機有被“粘牙”的機會，避免掘進施工出現(xiàn)結(jié)泥餅現(xiàn)象。采用冷凍刀盤技術(shù)，把碎巖層冷凍成一個“罩殼式”安全體，就像為盾構(gòu)機定制一款安全帽，穩(wěn)定周圍地質(zhì)環(huán)境，防止隧道出現(xiàn)坍塌，便于組織連續(xù)性掘進施工。為盾構(gòu)機配置超前鉆注、雙液注漿、推進油缸智能化分區(qū)控制及慢速推進等系統(tǒng)，確保地面沉降控制精度在毫米級范圍內(nèi)，有效地解決了穿越大量房屋群、地下管線和沉降敏感地層對地面沉降控制要求非常高的難題。

便捷的交通網(wǎng)絡(luò)點綴著長三角百姓的出行路，不僅突破了區(qū)域發(fā)展瓶頸，讓各地人才充分交流，資源要素加速流動，商貿(mào)合作愈加緊密，生產(chǎn)活動生機蓬勃。200臺盾構(gòu)機正在以前所未有的“加速度”改變著長三角人民的生活，為經(jīng)濟發(fā)展提供了新的動力，為人民群眾創(chuàng)造了美好生活的新時空。

?（中交天和供圖）

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