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“興業號”邊掘進邊拼裝,施工速度提升25%
2023/01/13 18:04:29瀏覽51|回應0|推薦1


在剛剛過去的2023年元旦假期,珠海興業快線隧道工程現場,一臺重4500噸、超5層樓高的超大直徑盾構機正奮勇掘進,隨著刀頭轉動,隧道一米一米向前推進,管片一片一片拼裝……這臺盾構機就是由中交天和機械設備製造有限公司(以下簡稱中交天和)自主研製的全球首臺超大直徑同步掘進機“興業號”,它首次實現了在掘進過程中同步完成拼裝管片。


常規盾構機的刀頭由油缸推動,刀頭向前推進後就要拼裝管片,油缸推動距離為2米多,一環管片寬2米。因而,掘進2米後必須停下來拼裝一環管片,每掘進一環耗時近60分鐘,拼裝管片一環耗時近45分鐘。而“興業號”改變了傳統油缸設計,其推動距離可達4米,可一邊掘進一邊拼裝管片,施工速度較國內外同類掘進機提升25%—35%。


實現一機多用、同步掘進


珠海興業快線隧道工程是未來連通港珠澳大橋和深中通道,把珠海市打造成為“粵港澳交通樞紐”的重要工程。



該工程盾構隧道長度僅1740米,但地質情況極為複雜,其中硬岩段占比超過70%,且為首個國內直徑最大雙層疊落盾構工程,雙層疊落長約604米,採用盾構法施工面臨不少世界級難題。


為順利完成這項重大工程,中交天和立足自主研發,著眼科技創新,為在硬岩地質條件中提高掘進速度,實現隧道掘進和管片拼裝同步施工,成功研製中國首臺超大直徑同步掘進機“興業號”。該掘進機刀盤直徑15.76米,全長超130米。


截至目前,“興業號”已累計掘進260環,隧道成型520米,歷經淤泥質土層、液化砂層、斷裂帶、孤石群、不同強度花崗岩(強度最高達158兆帕)等地質。不同地層掘進需採用不同類型盾構機,淤泥質土層、液化砂層一般採用軟土盾構機,不同風化程度花崗岩地層一般選用硬岩掘進機(TBM),而“興業號”則成功實現一機多用和同步掘進。


配置多種刀具應對高強度孤石


作為國內直徑最大雙層疊落盾構工程,珠海興業快線隧道上下層隧道最近間隔僅6米,對主隧道施工,尤其對管片成圓收斂、管片注漿、土層擾動沉降等品質要求極高。


因此,隧道主線與匝道採用了雙層疊落盾構施工方式,先下後上,同向推進。其中,主線隧道直徑15.2米,匝道隧道直徑11.73米,主線由“興業號”掘進。在設計方面,中交天和為盾尾每個注漿系統增設流量、壓力控制裝置,確保每個區域注漿均勻精准,最終把管片錯邊量、沉降精度控制在毫米級範圍內;同時,他們自主研製圓度收斂測量系統,做到“一環一檢測”。


盾構機掘進過程中,孤石通常難以固定,會因土體擠壓而移動,不足以為盾構機破碎孤石提供反力。如不能及時處理,輕則產生掉刀、刀具偏磨、刀盤磨損等情況,重則造成刀盤卡死,或導致隧道軸線偏移、地面突然沉降等危險。


過去,遭遇孤石時,團隊常採用豎井開挖、爆破、人工挖孔等方式排除,為盾構機掘進清障。但這種方式不僅花費高、耗時長,且風險大。面對無數孤石群,中交天和對“興業號”開展適應性設計,在旋轉刀盤配裝滾刀152把、常壓切刀256把、刀箱保護刀824把,大大增強了破岩能力,確保“興業號”順利通過圍岩強度158兆帕、長度160米的花崗岩孤石群落。


“數字大腦”控制方向和精度


為適應隧道小半徑轉彎,隧道單環管片楔形量必須多於常規尺寸60毫米以上。如此大的單環偏轉量和先導角度,對盾構機掘進保平及管片拼裝累積誤差糾偏來說是一個全新的考驗。


為此,中交天和為“興業號”配備“數字大腦”,用自主巡航技術和管片智能化拼裝等全新技術控制掘進方向和精度,即時把各項動態參數傳送至監控中心,即時監管地層數據回饋鏈和動態參數調整,及時糾正出現的問題;在施工過程中,專家坐鎮後臺,嚴格按“決策指導層、診斷指令層、分析回饋層、操作執行層”四個層級指揮施工,做到“一環一研判”“一環一總結”。


珠海興業快線隧道設計最小轉彎半徑僅599.5米,這對於超大直徑盾構機施工來說是大難題。作為超大直徑盾構機,“興業號”如何在岩層中實現自由轉向?對此,中交天和應用主動鉸接技術,把超大直徑盾構機最小轉彎半徑控制在450米內,這在世界超大直徑盾構機施工中尚屬首次。中交天和總經理助理、執行總工楊輝介紹:“中交天和設計團隊研發主動鉸接技術,相當於給刀頭加了一個關節,既能活動,承受巨大壓力,還能防水防泥。”為破解系列技術難題,中交天和還採用刀盤伸縮機構、逆洗循環系統、刀具全狀態監測等核心技術,確保“興業號”施工進度,創造了國內外同類裝備科技創新和同步掘進的新高度。
( 時事評論政治 )
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