“定海號”盾構機擁有多項核心技術(shù)，重量相當于3000輛小汽車(chē)
騰龍定海，盾起金塘。日前，由中鐵十一局和鐵建重工聯(lián)合打造的超大直徑盾構機“定海號”在湖南長(cháng)沙順利下線(xiàn)，并將投用于世界最長(cháng)、直徑最大的海底高鐵隧道——甬舟鐵路金塘海底隧道建設。
“定海號”榮耀下線(xiàn)
伴隨著(zhù)喜慶的舞龍表演，一塊巨大的紅綢緩緩垂落，巨型盾構機“定海號”霸氣下線(xiàn)，驚艷亮相——這臺盾構機堪稱(chēng)龐然大物：刀盤(pán)開(kāi)挖直徑達到14.57米，相當于5層樓高。刀盤(pán)上，噴繪著(zhù)鮮艷“東海龍王”形象。據中鐵十一局城軌公司相關(guān)負責人介紹，古有定海神龍，今有穿海鐵龍。此次“定海號”的命名與工程所在地——舟山市定海區的名稱(chēng)異曲同工。而刀盤(pán)涂裝中的“東海龍王”形象，在傳統文化中具有“鎮海”寓意，表達了建設者攻堅海底高鐵隧道，挑戰世界級工程難題的強大決心。
據悉，“定海號”盾構機的組裝調試工作自2023年10月開(kāi)始，歷時(shí)86天完成，其總重量達4350噸，是普通盾構機重量的8倍，相當于3000輛小汽車(chē)的重量。
“定海號”整機由十余萬(wàn)個(gè)零部件組成。這樣的“巨無(wú)霸”超大直徑盾構機拆解、裝機、運輸也是一項大工程。盾構機下線(xiàn)后，將拆解成159個(gè)部分通過(guò)水運+陸運聯(lián)合運輸，運送至1000多公里之外的施工現場(chǎng)。其中盾構機單個(gè)部件重量超過(guò)70噸采用江海聯(lián)運，用重型液壓板、重型平板車(chē)裝運至湘江的鐵牛埠碼頭上船，采用700噸甲板駁船分批次裝載，由湘江進(jìn)入長(cháng)江，運輸至張家港重機碼頭，在張家港重機碼頭吊裝至海洋船舶，然后運輸到浙江舟山碼頭下船，再用重型液壓板轉運至卸貨現場(chǎng)。整個(gè)水陸聯(lián)運需投入3艘甲板駁船，21輛運輸車(chē)協(xié)同作業(yè)，剩余138個(gè)70噸以?xún)炔考捎萌剃戇\，經(jīng)過(guò)130車(chē)次運輸至甬舟鐵路項目工地。
盾構機各部件分批次進(jìn)入施工現場(chǎng)后，需一臺400噸、一臺800噸履帶吊協(xié)同吊裝，進(jìn)行盾構機組裝作業(yè)，將這個(gè)龐然大物完美“復原”需要80余人共同協(xié)作，一起奮戰大約90個(gè)日夜才能完成。
挑戰五項世界之最
甬舟鐵路金塘海底隧道全長(cháng)16.18千米，其中盾構段長(cháng)度11.21千米，中鐵十一局承建金塘側6.27千米的盾構隧道，采用2臺直徑14.57米盾構機相向掘進(jìn)，并在海底完成對接和洞內拆解。金塘海底隧道是全線(xiàn)控制性工程，是世界長(cháng)度最長(cháng)、直徑最大、地質(zhì)最復雜、施工難度最大的海底高鐵隧道，比港珠澳大橋越海隧道長(cháng)近10公里。盾構隧道掘進(jìn)將攻克復雜海域環(huán)境下長(cháng)距離、高水壓盾構掘進(jìn)等八大技術(shù)難點(diǎn)、創(chuàng )下五項世界之最：世界上建設長(cháng)度最長(cháng)、直徑最大海底高鐵隧道、世界上最大直徑的海中對接工程、世界上最大直徑的海底洞內原位拆解工程、世界上地質(zhì)條件最復雜多變的海底高鐵隧道、世界上建設難度最大的海底高鐵隧道。
中鐵十一局相關(guān)負責人介紹，金塘海底隧道總的來(lái)說(shuō)具有“高強度、高水壓、高精度、高風(fēng)險”，以及“巖土差異大、開(kāi)挖直徑大、對接難度大”，“不良地質(zhì)復雜、水下地貌復雜”等“四高”“三大”“兩復雜”的特點(diǎn)。其作業(yè)難度具體表現在海中段位于巖土復合地層，國內尚無(wú)超大直徑泥水平衡盾構施工經(jīng)驗，其中金塘盾構隧道最大埋深 (海平面以下)達到85米，承受的海水壓力高，復合地層高水壓長(cháng)距離掘進(jìn)難度大。強度極高的破巖好比“鉆石層”，粘粉粒含量高的地層好比“年糕團”，軟硬不均的地層一方面快速磨損盾構機的刀具，另一方面又結成泥餅貼在刀盤(pán)上，大大增加了大直徑、長(cháng)距離、高水壓更換刀具的風(fēng)險和施工難度。
首次采用兩臺盾構機相向掘進(jìn)，中途對接貫通的模式建設，金塘側盾構機掘進(jìn)長(cháng)度約6270米，盾構長(cháng)距離相向掘進(jìn)對接后在洞內完成盾構機拆解的施工方式，對接精度要求更高，技術(shù)更復雜，拆機與運輸困難，工程面臨著(zhù)世界從未有過(guò)的施工困難。
六大核心技術(shù)加持
2023年6月初，以盧春房院士為組長(cháng)，聶建國、繆昌文、張喜剛、龔曉南等五位中國工程院院士，以及各方專(zhuān)家組成的行業(yè)頂尖專(zhuān)業(yè)團隊蒞臨甬舟鐵路項目現場(chǎng)調研，為“一橋一隧”問(wèn)診把脈。與會(huì )專(zhuān)家就隧道施工、盾構機建造中的系列難題提出了建設性的意見(jiàn)和建議。2023年11月，國家數字建造技術(shù)創(chuàng )新中心大盾構隧道智能建造實(shí)驗室在中鐵十一局落戶(hù)揭牌，重點(diǎn)開(kāi)展復雜地質(zhì)大盾構隧道全過(guò)程、全流程、全場(chǎng)景智能建造技術(shù)體系研究，前期在盾構機選型、建造和技術(shù)攻關(guān)方面提供了專(zhuān)業(yè)技術(shù)支撐。
為應對“世界級”工程難題，“定海號”盾構機在研發(fā)中創(chuàng )新應用了隧道智能及綠色建造新技術(shù)，率先引入盾構機集成超前地質(zhì)預報、飽和帶壓換刀、盾尾同步雙液漿、盾體雙層殼體、管片浮動(dòng)監測和壁后注漿掃描等“六大核心”技術(shù)。同時(shí)，針對大盾構在軟硬不均和長(cháng)距離、大埋深、高水頭地層中的掘進(jìn)難題，建設者還將從盾構泥漿參數、盾構機姿態(tài)等方面入手，強化過(guò)程控制，旨在安全、綠色、高質(zhì)高效推動(dòng)工程建設。
近年來(lái)，中鐵十一局充分發(fā)揮盾構施工核心競爭力，以“拳頭”產(chǎn)品積極推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈向上下游延伸，先后建成投產(chǎn)了武漢、舟山等多家大型管片生產(chǎn)中心，成立了華中地區最大的盾構施工服務(wù)“4S店”，系統掌握了智慧盾構管控、復雜條件下盾構超近距下穿既有線(xiàn)、極限狹小空間大直徑盾構快速解體技術(shù)等30余項關(guān)鍵核心技術(shù)?，F擁有直徑涵蓋2-15米等品類(lèi)齊全的盾構機50余臺，盾構掘進(jìn)里程超700公里，與此同時(shí)，以“聚焦大盾構，行業(yè)爭一流”為目標，公司與國家數字建造技術(shù)創(chuàng )新中心聯(lián)合共建大盾構隧道智能建造實(shí)驗室，全力推動(dòng)大盾構智能建造關(guān)鍵技術(shù)、裝備研發(fā)應用，為建筑業(yè)數字化轉型與高質(zhì)量發(fā)展提供了全新動(dòng)能。(呂 銳)
