最聪明盾构机挑战超级穿海工程

2019/01/22 09:53科技日报

离大连市中心不远,有个梭鱼湾,正在建造的中国航母就停泊于此。大连地铁5号线要穿过这个海湾,考虑到巨轮出入,不能架设跨海桥梁,因此采用海底隧道。而这项工程催生出一台超级装备。

1月18日,“海宏号”盾构机在大连始发,它堪称中国研发的最聪明的盾构机。

据中铁一局介绍:大连地铁5号线火车站到梭鱼湾南站的海底隧道全长2870米,设计为直径12米多的单洞。隧道穿越一个海底岩溶区域,有上千个溶洞,已勘测的最大溶洞高30米。

隧道工程最怕溶洞:盾构机掘进到溶洞,可能会马失前蹄,栽下去;穿越溶洞还可能引起坍塌或涌水,威胁生命。

该隧道一路穿过硬质岩石,夹杂溶洞,很不利于施工——地层密度变化大,盾构机更容易歪头、钻偏。

海底长大隧道由于施工难,国内工程屈指可数。大连5号线项目曾召开过15次专家咨询会。多名院士和专家确定:国内尚无先例可循,是世界性难题。

全国五一劳动奖章获得者、中铁一局城轨公司副总工程师梁西军介绍说:为克服溶洞难题,先用“钻探+CT”来扫描。勘测船在海上隔十几米垂直钻下一个洞取样(就像洛阳铲),并在相邻两洞中一个放入振动装置,一个放入测量器。测量机械振波的变形,摸清海底的溶洞。接下来,施工船用混凝土或者适当材料注满溶洞。好让盾构机钻实,不钻空。

海宏号盾构机是中国中铁专门为该工程研发的,也是世界上现有功能最全的盾构机,核心部件设计全球领先。

海宏号的设计师张国良说:海宏号刀盘直径12.26米,整机长度约158米,总重约2840吨。它的一个特色,是配备了更精良的传感系统,盾构机在掘进时“感到”力量不平衡,就能尽快调整。

海宏号还搭载有地震波超前物探系统,并配备了一根注入管,前方发现未预料的溶洞,可以即时注满空洞,盾构机再向前钻。

海宏号还具备一个极有用的本事:常压换刀。盾构机有几十上百个“牙齿”,刀盘一转它们就啃掉岩石和泥土。刀齿会磨损,需要更换。但在几十米深的海底,刀盘后的空舱内,气压巨大。以往是由专业人员提前适应气压,进舱换刀。

海宏号不一样,它的牙齿向后退出时,“牙龈”可自动愈合——刀齿周边的小门,严丝合缝地闭上,隔绝外面的压力。换刀人员因此可以在常压下工作。做到这点不容易,因为即便有一颗小石子硌在门缝中间,也会给常压舱带来灾难。

海宏号在12.26米直径的较小刀盘上实现常压换刀,也创造了一个世界之最。海宏号的启用,意味着跨海隧道工程领域,中国又掌握了一项绝技,给海底长大隧道施工开辟了新天地,因此被媒体广泛关注。

责任编辑:Alice

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文章关键字盾构机 矿山机械
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