◎本报记者 矫 阳
不久前,在深圳妈湾跨海通道南线,“妈湾号”盾构机精准驶出预先设计好的接收洞,至此,妈湾跨海通道2标段隧道顺利贯通。
妈湾跨海通道是粤港澳大湾区互联互通交通建设重点示范工程,也是深圳首条跨海通道,隧道管片外径15米,为我国在建最大直径的采用盾构法施工的跨海隧道。
为妈湾跨海通道海底隧道建设量体定制的“妈湾号”盾构机,由中铁工程装备集团有限公司(以下简称中铁装备))研发,开挖直径15.53米,相当于五层楼高,全长约140米、重量达4650吨。
掘进应对“长、难、深、大”四项挑战
妈湾跨海通道工程位于广东省深圳市南山区,分为地面道路和地下道路两部分,其中地下道路规划等级为城市快速路,双向6车道,设计时速80公里,地下隧道全长6280米。
“妈湾号”盾构机施工段全长2063米,在掘进过程中需应对“长、难、深、大”四项挑战。
“长”,指设备穿越高强度岩层距离长,考验刀盘破岩能力的同时也使得刀具因磨损需要频繁更换。
“难”,指施工段中一半的地形存在软硬不均岩层,容易导致盾构上部切削过快而造成盾构机整体姿态上抬,进而偏离预设轨迹。
“深”,指海底隧道位于水下40多米深处,最大水压达500千帕,施工风险高。
“大”,指隧道断面大,管片外径15米,是目前国内在建的最大直径海底隧道,对设备性能和施工技术要求极高。
如何应对这四大挑战,成了研发团队面临的难关。
盾构机搭载多项先进技术
“为高质量建设妈湾海底隧道,中铁装备研制了气垫式泥水平衡盾构机‘妈湾号’。该盾构机搭载了多项先进技术。”中铁装备掘进机研究院工程师张鹏豪说。
“我们运用了一种首创的滚刀安装专利技术,改善了滚刀受力情况,大大提高了滚刀的使用寿命。”张鹏豪说。
超大直径盾构机在软土地层掘进,容易引起刀盘结泥,无法有效掘进,这是行业性难题。为解决这一难题,研发团队为“妈湾号”配备了高精度保压系统、高效渣石筛分处理系统、大流量泥浆循环系统等。
研发团队还为“妈湾号”搭载了刀具状态实时监测系统,可对滚刀的旋转状态、磨损状况进行检测,并且可以实时反馈开挖地层的图像信息,全方位提高了泥水盾构机的可感可知能力。“这套刀具状态实时监测系统可靠性高、准确度达95%以上,免除了人工对刀具的频繁抽检。”张鹏豪说。
最大推力超《869彩虹多多》“复兴号”牵引动力10%
“妈湾号”盾构机在海下40米施工,承受的压力有5公斤左右,相当于盾构机实时推进时,要克服5公斤的压力,否则就会发生海水倒灌的严重安全事故。
“这台盾构机设计的承载压力是10公斤,相当于普通人不带任何辅助设备,潜水100米所承受的压力。为克服这个压力,我们设计的这台盾构机的最大推力达到了2.5万吨,装机总功率超过1.15万千瓦,比‘复兴号’动车的总牵引动力还要高10%。”张鹏豪说。
2021年1月18日,“妈湾号”超大直径泥水平衡盾构机在中铁装备顺德基地成功下线。为了把这个庞然大物运输到现场,工程师把刀盘分成了13块,壳体分成了10块,大大小小上万块零件,通过上百辆运输车运输至现场。2021年7月15日,“妈湾号”如期始发。
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本报记者 高桥 【编辑:傅瑜 】