我國(guó)自主研制最大直徑盾構(gòu)機(jī)下線

10月31日，一臺(tái)最大開(kāi)挖直徑達(dá)16.64米的超大直徑盾構(gòu)機(jī)在湖南長(zhǎng)沙下線，將應(yīng)用于目前世界最長(zhǎng)公路水下盾構(gòu)隧道——海太長(zhǎng)江隧道施工，這是我國(guó)迄今自主研制的最大直徑盾構(gòu)機(jī)，標(biāo)志著國(guó)產(chǎn)超大直徑盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)業(yè)化取得新突破。

這臺(tái)盾構(gòu)機(jī)取名為“江海號(hào)”，由鐵建重工、中鐵十四局、鐵四院聯(lián)合打造，整機(jī)長(zhǎng)約145米，總重量約5000噸。“江海號(hào)”是以海太長(zhǎng)江隧道工程跨越長(zhǎng)江、毗鄰大海兩個(gè)意向融合命名，其刀盤(pán)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。

盾構(gòu)機(jī)下線現(xiàn)場(chǎng)

海太長(zhǎng)江隧道位于江蘇省長(zhǎng)江入?？趨^(qū)域，北起南通海門區(qū)，南至蘇州太倉(cāng)市。工程線路全長(zhǎng)39.07公里，過(guò)江隧道長(zhǎng)11.185公里，采用雙向六車道高速公路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)速100公里。其中盾構(gòu)隧道段長(zhǎng)9315米，最大開(kāi)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(zhǎng)距離、超大直徑、超高水壓、超大埋深、復(fù)雜工況等特點(diǎn)。

設(shè)備預(yù)演動(dòng)畫(huà)

“江海號(hào)”將在長(zhǎng)江水下完成超長(zhǎng)距離獨(dú)頭掘進(jìn)，特別是在穿越長(zhǎng)江及兩岸大堤時(shí)，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(guò)河”。超16.6米超大直徑意味著盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)開(kāi)挖所需扭矩大，對(duì)主驅(qū)動(dòng)軸承負(fù)載大；7.5巴超高水壓對(duì)主驅(qū)動(dòng)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(duì)面臨的主要挑戰(zhàn)和難題。

針對(duì)項(xiàng)目施工風(fēng)險(xiǎn)和難點(diǎn)，研制團(tuán)隊(duì)通過(guò)創(chuàng)新攻關(guān)，在刀盤(pán)刀具、主驅(qū)動(dòng)等關(guān)鍵部件上采取針對(duì)性設(shè)計(jì)，配置具有常壓換刀功能的軟土刀盤(pán)和合金大、硬度高、覆蓋廣、耐磨強(qiáng)的切削刀具，主驅(qū)動(dòng)配置伸縮功能，可感知刀盤(pán)整體受力，有效避免特殊情況下刀盤(pán)異常受力造成的主軸承過(guò)載，方便換刀作業(yè)、輔助刀盤(pán)脫困，并配置主驅(qū)動(dòng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)主驅(qū)動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控。同時(shí)，因地制宜設(shè)計(jì)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。

工程預(yù)演動(dòng)畫(huà)

據(jù)介紹，研制團(tuán)隊(duì)還結(jié)合多年來(lái)在水下和大直徑盾構(gòu)隧道施工經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)加大盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)開(kāi)口率，配置高壓力、大流量的中心沖刷系統(tǒng)及刀盤(pán)結(jié)泥餅預(yù)警系統(tǒng)，并搭配伸縮攝像裝置，無(wú)需人員帶壓進(jìn)艙即可觀察刀盤(pán)工作區(qū)域情況，有效判別和降低刀盤(pán)結(jié)泥餅風(fēng)險(xiǎn)，提高底部排渣效率。同時(shí)還應(yīng)用自主研發(fā)的第四代同步注雙液漿技術(shù)，實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)隧道沉降的毫米級(jí)精度控制，保證施工安全及效率。

“江海號(hào)”盾構(gòu)機(jī)

據(jù)了解，業(yè)界通常把直徑14米及以上盾構(gòu)機(jī)稱為超大直徑盾構(gòu)機(jī)。“江海號(hào)”是繼直徑16.07米“京華號(hào)”成功下線并應(yīng)用后，我國(guó)企業(yè)自主研制的又一超大直徑盾構(gòu)機(jī)。“江海號(hào)”的成功下線，標(biāo)志著我國(guó)在16米級(jí)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(zhǎng)江隧道是《長(zhǎng)江干線過(guò)江通道布局規(guī)劃（2020-2035年）》和《江蘇省長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶綜合立體交通運(yùn)輸走廊規(guī)劃》重點(diǎn)推動(dòng)建設(shè)項(xiàng)目，也是江蘇“十四五”重點(diǎn)推進(jìn)的過(guò)江通道項(xiàng)目，計(jì)劃于2028年基本建成。建成后，可以有效分流蘇通長(zhǎng)江大橋的流量，對(duì)落實(shí)長(zhǎng)三角區(qū)域一體化發(fā)展和長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展國(guó)家戰(zhàn)略，優(yōu)化長(zhǎng)江干線過(guò)江通道布局，推動(dòng)沿江城市群跨江融合發(fā)展等具有重要意義。

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