“定海號”盾構(gòu)機擁有多項核心技術(shù)，重量相當(dāng)于3000輛小汽車

　　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(gòu)機“定海號”在湖南長沙順利下線，并將投用于世界最長、直徑最大的海底高鐵隧道——甬舟鐵路金塘海底隧道建設(shè)。

　　“定海號”榮耀下線

　　伴隨著喜慶的舞龍表演，一塊巨大的紅綢緩緩垂落，巨型盾構(gòu)機“定海號”霸氣下線，驚艷亮相——這臺盾構(gòu)機堪稱龐然大物：刀盤開挖直徑達到14.57米，相當(dāng)于5層樓高。刀盤上，噴繪著鮮艷“東海龍王”形象。據(jù)中鐵十一局城軌公司相關(guān)負責(zé)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(qū)的名稱異曲同工。而刀盤涂裝中的“東海龍王”形象，在傳統(tǒng)文化中具有“鎮(zhèn)海”寓意，表達了建設(shè)者攻堅海底高鐵隧道，挑戰(zhàn)世界級工程難題的強大決心。

　　據(jù)悉，“定海號”盾構(gòu)機的組裝調(diào)試工作自2023年10月開始，歷時86天完成，其總重量達4350噸，是普通盾構(gòu)機重量的8倍，相當(dāng)于3000輛小汽車的重量。

　　“定海號”整機由十余萬個零部件組成。這樣的“巨無霸”超大直徑盾構(gòu)機拆解、裝機、運輸也是一項大工程。盾構(gòu)機下線后，將拆解成159個部分通過水運+陸運聯(lián)合運輸，運送至1000多公里之外的施工現(xiàn)場。其中盾構(gòu)機單個部件重量超過70噸采用江海聯(lián)運，用重型液壓板、重型平板車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，由湘江進入長江，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?shù)秸憬凵酱a頭下船，再用重型液壓板轉(zhuǎn)運至卸貨現(xiàn)場。整個水陸聯(lián)運需投入3艘甲板駁船，21輛運輸車協(xié)同作業(yè)，剩余138個70噸以內(nèi)部件采用全程陸運，經(jīng)過130車次運輸至甬舟鐵路項目工地。

　　盾構(gòu)機各部件分批次進入施工現(xiàn)場后，需一臺400噸、一臺800噸履帶吊協(xié)同吊裝，進行盾構(gòu)機組裝作業(yè)，將這個龐然大物完美“復(fù)原”需要80余人共同協(xié)作，一起奮戰(zhàn)大約90個日夜才能完成。

　　挑戰(zhàn)五項世界之最

　　甬舟鐵路金塘海底隧道全長16.18千米，其中盾構(gòu)段長度11.21千米，中鐵十一局承建金塘側(cè)6.27千米的盾構(gòu)隧道，采用2臺直徑14.57米盾構(gòu)機相向掘進，并在海底完成對接和洞內(nèi)拆解。金塘海底隧道是全線控制性工程，是世界長度最長、直徑最大、地質(zhì)最復(fù)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近10公里。盾構(gòu)隧道掘進將攻克復(fù)雜海域環(huán)境下長距離、高水壓盾構(gòu)掘進等八大技術(shù)難點、創(chuàng)下五項世界之最：世界上建設(shè)長度最長、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(nèi)原位拆解工程、世界上地質(zhì)條件最復(fù)雜多變的海底高鐵隧道、世界上建設(shè)難度最大的海底高鐵隧道。

　　中鐵十一局相關(guān)負責(zé)人介紹，金塘海底隧道總的來說具有“高強度、高水壓、高精度、高風(fēng)險”，以及“巖土差異大、開挖直徑大、對接難度大”，“不良地質(zhì)復(fù)雜、水下地貌復(fù)雜”等“四高”“三大”“兩復(fù)雜”的特點。其作業(yè)難度具體表現(xiàn)在海中段位于巖土復(fù)合地層，國內(nèi)尚無超大直徑泥水平衡盾構(gòu)施工經(jīng)驗，其中金塘盾構(gòu)隧道最大埋深 (海平面以下)達到85米，承受的海水壓力高，復(fù)合地層高水壓長距離掘進難度大。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(gòu)機的刀具，另一方面又結(jié)成泥餅貼在刀盤上，大大增加了大直徑、長距離、高水壓更換刀具的風(fēng)險和施工難度。

　　首次采用兩臺盾構(gòu)機相向掘進，中途對接貫通的模式建設(shè)，金塘側(cè)盾構(gòu)機掘進長度約6270米，盾構(gòu)長距離相向掘進對接后在洞內(nèi)完成盾構(gòu)機拆解的施工方式，對接精度要求更高，技術(shù)更復(fù)雜，拆機與運輸困難，工程面臨著世界從未有過的施工困難。

　　六大核心技術(shù)加持

　　2023年6月初，以盧春房院士為組長，聶建國、繆昌文、張喜剛、龔曉南等五位中國工程院院士，以及各方專家組成的行業(yè)頂尖專業(yè)團隊蒞臨甬舟鐵路項目現(xiàn)場調(diào)研，為“一橋一隧”問診把脈。與會專家就隧道施工、盾構(gòu)機建造中的系列難題提出了建設(shè)性的意見和建議。2023年11月，國家數(shù)字建造技術(shù)創(chuàng)新中心大盾構(gòu)隧道智能建造實驗室在中鐵十一局落戶揭牌，重點開展復(fù)雜地質(zhì)大盾構(gòu)隧道全過程、全流程、全場景智能建造技術(shù)體系研究，前期在盾構(gòu)機選型、建造和技術(shù)攻關(guān)方面提供了專業(yè)技術(shù)支撐。

　　為應(yīng)對“世界級”工程難題，“定海號”盾構(gòu)機在研發(fā)中創(chuàng)新應(yīng)用了隧道智能及綠色建造新技術(shù)，率先引入盾構(gòu)機集成超前地質(zhì)預(yù)報、飽和帶壓換刀、盾尾同步雙液漿、盾體雙層殼體、管片浮動監(jiān)測和壁后注漿掃描等“六大核心”技術(shù)。同時，針對大盾構(gòu)在軟硬不均和長距離、大埋深、高水頭地層中的掘進難題，建設(shè)者還將從盾構(gòu)泥漿參數(shù)、盾構(gòu)機姿態(tài)等方面入手，強化過程控制，旨在安全、綠色、高質(zhì)高效推動工程建設(shè)。

　　近年來，中鐵十一局充分發(fā)揮盾構(gòu)施工核心競爭力，以“拳頭”產(chǎn)品積極推動產(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(qū)最大的盾構(gòu)施工服務(wù)“4S店”，系統(tǒng)掌握了智慧盾構(gòu)管控、復(fù)雜條件下盾構(gòu)超近距下穿既有線、極限狹小空間大直徑盾構(gòu)快速解體技術(shù)等30余項關(guān)鍵核心技術(shù)。現(xiàn)擁有直徑涵蓋2-15米等品類齊全的盾構(gòu)機50余臺，盾構(gòu)掘進里程超700公里，與此同時，以“聚焦大盾構(gòu)，行業(yè)爭一流”為目標，公司與國家數(shù)字建造技術(shù)創(chuàng)新中心聯(lián)合共建大盾構(gòu)隧道智能建造實驗室，全力推動大盾構(gòu)智能建造關(guān)鍵技術(shù)、裝備研發(fā)應(yīng)用，為建筑業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型與高質(zhì)量發(fā)展提供了全新動能。(呂 銳)