國(guó)內(nèi)自主研制最大直徑盾構(gòu)機(jī)“滄淵號(hào)”在中交天和成功下線

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

大海古稱滄淵，有“龍起于淵”的典故。海太長(zhǎng)江隧道位于江蘇省長(zhǎng)江入海口，北起南通市海門(mén)區(qū)，南至蘇州太倉(cāng)市，左線由中交隧道局承建，線路全長(zhǎng)39.07公里，其中：盾構(gòu)隧道長(zhǎng)9327米。“滄淵號(hào)”是繼中交天和自主研制刀盤(pán)直徑16.07米“運(yùn)河號(hào)”超大直徑盾構(gòu)機(jī)順利應(yīng)用后，自主研制成功的又一超大直徑盾構(gòu)機(jī)，開(kāi)挖直徑達(dá)16.66米，整機(jī)總長(zhǎng)176米，總重量超5650噸，再創(chuàng)國(guó)產(chǎn)超大直徑盾構(gòu)機(jī)新紀(jì)錄。從過(guò)去長(zhǎng)江隧道由清一色“洋盾構(gòu)”掘進(jìn)施工，到中交天和自主研制國(guó)產(chǎn)首臺(tái)超大直徑盾構(gòu)機(jī)“天和號(hào)”破局，到國(guó)產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)與“洋盾構(gòu)”同場(chǎng)競(jìng)技，再到如今的國(guó)產(chǎn)超大直徑盾構(gòu)機(jī)在長(zhǎng)江隧道工程建設(shè)中大顯身手，彰顯我國(guó)國(guó)產(chǎn)超大直徑盾構(gòu)機(jī)研制和應(yīng)用實(shí)現(xiàn)新跨越。

海太長(zhǎng)江隧道最大埋深超過(guò)75米，最高水壓超過(guò)7.5巴。始發(fā)后，“滄淵號(hào)”需穿越多種復(fù)雜地質(zhì)帶，特別在穿越長(zhǎng)江及兩岸大堤時(shí)，沉降需控制在毫米級(jí)，掘進(jìn)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(guò)河”。近17米的開(kāi)挖直徑意味著刀盤(pán)所需扭矩大，主驅(qū)動(dòng)軸承負(fù)載大；穿越黏土地層，盾構(gòu)機(jī)易結(jié)泥餅；高水壓對(duì)主驅(qū)動(dòng)密封、盾尾密封等部件承壓能力要求極高，在保持高性能負(fù)載前提下，如何確保盾構(gòu)機(jī)在長(zhǎng)江底連續(xù)長(zhǎng)距離掘進(jìn)是面臨的一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。

對(duì)此，中交天和研發(fā)團(tuán)隊(duì)為“滄淵號(hào)”搭載三大利器：一是“數(shù)字大腦”構(gòu)建智能掘進(jìn)生態(tài)。搭載智能掘進(jìn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)一鍵啟動(dòng)、自主巡航掘進(jìn)、姿態(tài)自主控制、泥水環(huán)流智能控制、同步注漿自動(dòng)控制及自動(dòng)注油注脂，實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)全程自主控制；智能診斷與維護(hù)系統(tǒng)從感知和診斷異常、應(yīng)對(duì)和自動(dòng)控制，到維修和教學(xué)全覆蓋，實(shí)現(xiàn)全生命周期護(hù)理，有效降低故障率，提高生產(chǎn)效率；能耗實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及控制系統(tǒng)推動(dòng)節(jié)能降耗，打造綠色掘進(jìn)閉環(huán)。二是“智刃鐵齒”革新高效掘進(jìn)法則。配置常壓換刀功能的軟土刀盤(pán)搭配梯度分布的合金刀具構(gòu)成“超硬龍齒矩陣”，可實(shí)現(xiàn)石英砂含量約65%地層單次掘進(jìn)2000米內(nèi)不換刀。刀盤(pán)43%超高開(kāi)口率，配置高壓力、大流量中心沖刷系統(tǒng)及刀盤(pán)結(jié)泥餅預(yù)警系統(tǒng)，搭配伸縮攝像裝置，無(wú)需人工帶壓進(jìn)艙即可觀察刀盤(pán)作業(yè)狀況。刀盤(pán)中心面板設(shè)置12個(gè)沖洗口，及時(shí)沖洗刀盤(pán)刀具，有效降低刀盤(pán)結(jié)泥餅風(fēng)險(xiǎn)。三是“智慧心臟”主動(dòng)防護(hù)安全升級(jí)。全球首套具備主動(dòng)防護(hù)功能的智慧心臟，實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)可視、可達(dá)、可控，即：配置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，連續(xù)監(jiān)控主驅(qū)動(dòng)運(yùn)行，感知刀盤(pán)整體受力，有效避免刀盤(pán)異常導(dǎo)致主軸承過(guò)載。主驅(qū)動(dòng)端面密封設(shè)計(jì)保證長(zhǎng)距離掘進(jìn)安全性，具備驅(qū)動(dòng)密封更換和主動(dòng)伸縮功能，有效應(yīng)對(duì)換刀作業(yè)、刀盤(pán)脫困等情況。還配置管片連接構(gòu)件智能拼裝及掘進(jìn)同步拼裝控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能拼裝與掘進(jìn)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(cè)預(yù)警系統(tǒng)，精準(zhǔn)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(jìn)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(shè)，特別是水下隧道工程建設(shè)的世界性難題。我們結(jié)合多年水下和超大直徑盾構(gòu)隧道掘進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，率先解“十隧九漏”、毫米級(jí)精度控制的世界難題，創(chuàng)下所建超140萬(wàn)平方米隧道內(nèi)壁滴水不漏、管片上浮量和錯(cuò)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(zhǎng)江隧道是國(guó)家《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，也是江蘇省“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，可有效分流蘇通長(zhǎng)江大橋車(chē)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)展具有重大意義。（蔣巍  張鳳華）