“振兴号”超大直径盾构实现南京和燕路过江通道右线隧道贯通！

4月7日上午9时58分，经过800多个日夜，中国首台采用自主技术和多项国产核心部件设计制造的超大直径盾构机“振兴号”，成功贯通近3千米的南京和燕路过江通道右线。至此，该项目隧道实现双线全线贯通，为年底建成奠定坚实的基础。“振兴号”刀盘直径15.03米，总长135米，重达4000吨，应用了常压换刀装置、刀盘伸缩摆动装置等国产核心部件。

“振兴号”超大直径盾构实现南京和燕路过江通道右线隧道贯通

和燕路过江通道右线盾构隧道全长2976米，隧道施工具有“高”“薄”“险”的特点。“高”，施工水压高达0.79兆帕，相当于一个指甲盖大小承受7.9公斤的重量；隧道覆土“薄”，盾构下穿新生河，最小覆土仅5.97米，在江中最低点的覆土厚度也仅有10.25米；“险”，施工地质极其复杂，土岩复合地层掘进距离长达约1865米，并还要穿越5条断裂带，为国内超大直径盾构隧道之最。以钱七虎为组长，5位中国工程院院士和业内16名专家组成的南京过江隧道技术专家组一致认为，和燕路过江通道是目前国内在建穿越长江最复杂、最困难的大直径隧道。

和燕路过江通道分为左右两条盾构隧道，“振兴号”在与国外品牌盾构机同台竞技中不仅经受住了所有严峻的考验，还解决世界难题、刷新行业记录，为盾构机实现无人化操作创造了条件，表现精彩！

“振兴号”盾构机

解决世界难题

“十隧九漏”，渗漏水现象是困扰世界盾构隧道施工的技术难题。渗漏水不仅影响隧道施工正常进行，增加施工成本，如果处置不当，还会增加隧道运营期的安全风险。管片上浮问题和拼装水平直接影响管片拼接质量，极易导致渗漏发生，为此中交天和采取了针对措施，采用增加配重的方式将管片的上浮力与配重产生的重力保持住了动态的平衡；在上软下硬地层掘进时，采用提高刀盘转速、降低掘进速度、加强沉降监测等方式控制施工；在穿越断裂带时，采用预先对断裂带注浆加固、优化掘进参数等方式控制风险源；在岩溶段，配备超前探测与超前注浆系统，具备超前探测和处理溶洞的功能等。与进口盾构机不同，“振兴号”在功能设计、运输方式等方面都作出了自主创新。不止于此，在“振兴号”的“心脏”——主驱动上，通过装设球铰轴承保证主驱动在复杂施工环境下，除伸缩功能外，还能进行摆动等，增强了盾构机对于江底复杂施工环境的适应能力。“振兴号”不仅实现了长2976米隧道管片错边量均控制在2—3毫米，远低于12毫米的行业标准，还创造了盾构施工隧道14万平方米“滴水不漏”的先例。

施工现场

创造行业新记录

盾构机宛如穿行地下、吞石吐泥的巨龙，刀具就是它的牙齿，对隧道的顺利贯通至关重要，特别是在超大直径盾构机穿江过海的过程中。“振兴号”世界范围内首次采用超大直径盾构超长不换刀技术，及刀具全状态监测系统。超大直径盾构超长不换刀技术不仅可为中国盾构节约以亿计的成本，还降低了因换刀而导致的隧道坍塌和人身伤害风险。在上软下硬的砂卵石地层，同等地质条件下，超大直径盾构机200米左右就需要更换刀具。“振兴号”施工中连续掘进了1500米，而未换刀。在掘进到800米时，刀具最大磨损量仅5毫米，刀具允许磨损量是50毫米；掘进到1500米时，刀具最大磨损量仅9毫米。

刀具全状态监测系统，盾构机进入不同地质层，面对不同掘进环境，技术人员通过刀具全状态监测系统及时观察不同特点的46把刀具，防止因刀具异常磨损导致掘进偏离等。截止目前，掘进了2976米与设计图纸相比线路偏差也不到1厘米，均达到了令人惊叹的水准。

技术人员进行现场检测

为实现盾构机无人化操作创造了条件

在城市深邃的地下，无须工程师人工决策、手动操作，重达数千吨、长达百米以上的盾构机能够通过“人工智能”，在无人驾驶的情况下自动挖掘出一条条地铁、公路隧道。这是所有盾构人非常大的梦想，实现这个梦想我们不需十年，中交天和有望今年率先取得突破。

实现盾构机无人化掘进必须实现三个硬性要求。一是必须实现盾构机智能化管片拼装及能实现智慧化远程精准监控；二是实现盾构机“自主巡航”掘进；三是这两者完美结合一台盾构机上实现真正“枪弹合一”。目前一二两个硬性要求中交天和已经完全具备，两者完美结合在一台盾构机技术也已经取得了突破性进展。

“振兴号”配备的全智能化管片拼装系统，只需一个按钮，盾构机就能实现隧道内管片的自动运输抓举拼装，可以大幅提高管片拼装质量，更可减轻工人作业强度；智慧化远程安全监控管理系统，可实时记录盾构掘进数据，管理风险边界，及时报警并提供解决措施预案，还可实现盾构机远程故障诊断及远程控制，实现盾构机全生命周期管控。这两项技术在“振兴号”上应用得非常成功，为盾构机实现无人化操作创造了条件。

2021年4月，中交天和就已在天津地铁11号线开展了盾构的‘自主巡航’（智能化掘进）应用。应用中盾构在精准感知施工信息的基础上，快速判断自身状态并认知周边环境特征，在特定工况下按照既定轴线实现自主掘进，过程中不需要人工介入。

据中交天和负责无人化掘进盾构机研究的吴志洋博士介绍其实在很多年前欧洲人、日本人都提出想做这件事情，但因为它难度非常大，也需要大量数据的积累，所以其实国外并没有做成，但现在的我们一是有大量的工程实践，二是有这样技术实力，所以我们做成这件事情的条件已成熟了。

“振兴号”作为国产超大直径盾构机重要代表，对助力南京和燕路过江通道施工建设、推动落实拥江发展战略、增强南京对周边地区的影响力和辐射带动有着重要意义；是以科技创新引领设计制造、以装备制造引领重大工程建设的又一实践。和燕路过江通道建成通车后，将与浦仪公路西段、长江五桥组成“公路一环+井字快速路”的快速路网布局，极大地促进南京都市圈的建设及南京经济的发展。

（来源：中交天和）

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