國內(nèi)自主研制最大直徑盾構機“滄淵號”在中交天和成功下線

3月26日，我國迄今為止自主研制的最大直徑盾構機“滄淵號”在中交天和常熟制造中心成功下線，將肩負世界最長高速公路水下盾構隧道——海太長江隧道工程左線掘進施工重任，引發(fā)業(yè)界廣泛關注。

大海古稱滄淵，有“龍起于淵”的典故。海太長江隧道位于江蘇省長江入海口，北起南通市海門區(qū)，南至蘇州太倉市，左線由中交隧道局承建，線路全長39.07公里，其中：盾構隧道長9327米。“滄淵號”是繼中交天和自主研制刀盤直徑16.07米“運河號”超大直徑盾構機順利應用后，自主研制成功的又一超大直徑盾構機，開挖直徑達16.66米，整機總長176米，總重量超5650噸，再創(chuàng)國產(chǎn)超大直徑盾構機新紀錄。從過去長江隧道由清一色“洋盾構”掘進施工，到中交天和自主研制國產(chǎn)首臺超大直徑盾構機“天和號”破局，到國產(chǎn)盾構機與“洋盾構”同場競技，再到如今的國產(chǎn)超大直徑盾構機在長江隧道工程建設中大顯身手，彰顯我國國產(chǎn)超大直徑盾構機研制和應用實現(xiàn)新跨越。

海太長江隧道最大埋深超過75米，最高水壓超過7.5巴。始發(fā)后，“滄淵號”需穿越多種復雜地質(zhì)帶，特別在穿越長江及兩岸大堤時，沉降需控制在毫米級，掘進難度極大，且江中地質(zhì)勘探覆蓋區(qū)域有限，未知區(qū)域多，猶如“摸著石頭過河”。近17米的開挖直徑意味著刀盤所需扭矩大，主驅(qū)動軸承負載大；穿越黏土地層，盾構機易結泥餅；高水壓對主驅(qū)動密封、盾尾密封等部件承壓能力要求極高，在保持高性能負載前提下，如何確保盾構機在長江底連續(xù)長距離掘進是面臨的一項重大挑戰(zhàn)。

對此，中交天和研發(fā)團隊為“滄淵號”搭載三大利器：一是“數(shù)字大腦”構建智能掘進生態(tài)。搭載智能掘進系統(tǒng)，實現(xiàn)一鍵啟動、自主巡航掘進、姿態(tài)自主控制、泥水環(huán)流智能控制、同步注漿自動控制及自動注油注脂，實現(xiàn)掘進全程自主控制；智能診斷與維護系統(tǒng)從感知和診斷異常、應對和自動控制，到維修和教學全覆蓋，實現(xiàn)全生命周期護理，有效降低故障率，提高生產(chǎn)效率；能耗實時監(jiān)測及控制系統(tǒng)推動節(jié)能降耗，打造綠色掘進閉環(huán)。二是“智刃鐵齒”革新高效掘進法則。配置常壓換刀功能的軟土刀盤搭配梯度分布的合金刀具構成“超硬龍齒矩陣”，可實現(xiàn)石英砂含量約65%地層單次掘進2000米內(nèi)不換刀。刀盤43%超高開口率，配置高壓力、大流量中心沖刷系統(tǒng)及刀盤結泥餅預警系統(tǒng)，搭配伸縮攝像裝置，無需人工帶壓進艙即可觀察刀盤作業(yè)狀況。刀盤中心面板設置12個沖洗口，及時沖洗刀盤刀具，有效降低刀盤結泥餅風險。三是“智慧心臟”主動防護安全升級。全球首套具備主動防護功能的智慧心臟，實現(xiàn)掘進可視、可達、可控，即：配置監(jiān)測系統(tǒng)，連續(xù)監(jiān)控主驅(qū)動運行，感知刀盤整體受力，有效避免刀盤異常導致主軸承過載。主驅(qū)動端面密封設計保證長距離掘進安全性，具備驅(qū)動密封更換和主動伸縮功能，有效應對換刀作業(yè)、刀盤脫困等情況。還配置管片連接構件智能拼裝及掘進同步拼裝控制系統(tǒng)，實現(xiàn)智能拼裝與掘進作業(yè)同步，生產(chǎn)效率提高50%；集成管片上浮、盾尾間隙及管片變形監(jiān)測預警系統(tǒng)，精準消除可能出現(xiàn)的誤差；配備綠色換管裝置及智能控制系統(tǒng)，保證掘進安全環(huán)保和隧道成形質(zhì)量。

中交天和總工程師楊輝表示，“十隧九漏”至今依然是隧道工程建設，特別是水下隧道工程建設的世界性難題。我們結合多年水下和超大直徑盾構隧道掘進經(jīng)驗，率先解“十隧九漏”、毫米級精度控制的世界難題，創(chuàng)下所建超140萬平方米隧道內(nèi)壁滴水不漏、管片上浮量和錯邊量分別控制在8毫米和3毫米內(nèi)、地面沉降控制在3毫米內(nèi)的行業(yè)新高度。

海太長江隧道是國家《長江干線過江通道布局規(guī)劃（2020-2035年）》和《江蘇省長江經(jīng)濟帶綜合立體交通運輸走廊規(guī)劃》重點推動建設項目，也是江蘇省“十四五”重點推進的過江通道項目，計劃于2028年基本建成。建成后，可有效分流蘇通長江大橋車流量，對落實長三角區(qū)域一體化發(fā)展和長江經(jīng)濟帶發(fā)展國家戰(zhàn)略，優(yōu)化長江干線過江通道布局，推動沿江城市群跨江融合發(fā)展具有重大意義。（蔣巍  張鳳華）