超級(jí)裝備 最聰明盾構(gòu)機(jī)挑戰(zhàn)穿海工程

2019年1月18日，海宏號(hào)盾構(gòu)機(jī)在大連始發(fā)，這一被稱為最聰明的盾構(gòu)機(jī)完全由中國研發(fā)，為此次施工量身打造。

梭魚灣，正在建造的中國航母就停泊于此。大連地鐵5號(hào)線要穿過這個(gè)海灣，考慮到巨輪的出入，不能架設(shè)跨海橋梁，因此采用海底隧道。但是隧道會(huì)穿越一個(gè)海底巖溶區(qū)域，有上千個(gè)溶洞，其中最大溶洞高30米，這使得施工必須一路穿過硬質(zhì)巖石，夾雜溶洞——地層密度變化大，盾構(gòu)機(jī)更容易歪頭、鉆偏。而盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)到溶洞，可能會(huì)馬失前蹄，栽下去；穿越溶洞還可能引起坍塌或涌水，威脅生命。這次施工國內(nèi)尚無先例可循，是世界性難題，于是這一超級(jí)裝備應(yīng)運(yùn)而生。

海宏號(hào)盾構(gòu)是目前世界上功能最全的盾構(gòu)機(jī)，核心部件設(shè)計(jì)全球領(lǐng)先，刀盤直徑12.26米，整機(jī)長(zhǎng)度約158米，總重約2840噸。

那它是如何解決這些世界性的難題的呢？

難題1：

在近50米深的海底掘進(jìn)，水土壓力高，施工人員帶壓作業(yè)，有風(fēng)險(xiǎn)效率低。

破解：設(shè)計(jì)常壓刀艙，讓施工人員在常壓狀態(tài)下更換刀具。“這是這臺(tái)盾構(gòu)機(jī)最先進(jìn)的地方。走進(jìn)刀艙，在狹小空間里，刀具都安裝在刀筒內(nèi)，可提出刀筒，升起閥門，更換刀具，整個(gè)流程中操作人員都可在刀艙內(nèi)完成?！耙酝?，換刀要在到刀盤最前端，不但需要專業(yè)的潛水減壓裝置，而且在巨大的壓強(qiáng)下，只能工作兩個(gè)小時(shí)。”設(shè)計(jì)師張國良說，通過常壓刀艙的設(shè)計(jì)就可以徹底解決這個(gè)問題。

難題2：

溶洞群多發(fā)，最大溶洞相當(dāng)于30層樓高。盡管已進(jìn)行了預(yù)處理，但仍可能存在風(fēng)險(xiǎn)。

破解：設(shè)計(jì)搭載式超前高效鉆注系統(tǒng)及超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)?！皣鴥?nèi)其他盾構(gòu)機(jī)還沒有擁有這樣的系統(tǒng)?！睆垏颊f，這兩個(gè)系統(tǒng)都裝置在刀盤后的1號(hào)機(jī)組上，其中超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)可以發(fā)出地震波，對(duì)軟弱帶、破碎帶、斷層、空洞等不良地層進(jìn)行探測(cè)，而超前鉆注系統(tǒng)則可進(jìn)行360度的鉆探，同時(shí)澆注混凝土加固，可以讓盾構(gòu)井平穩(wěn)穿越溶洞群。

難題3：

在狹小空間內(nèi)更換刀具，刀盤不能活動(dòng)，更換效率降低。

破解：主驅(qū)動(dòng)采用伸縮擺動(dòng)形式，當(dāng)需要更換刀具時(shí)，可將刀盤縮回，提升換刀的便捷性，能夠有效適應(yīng)上軟下硬地層，提升對(duì)主軸承的保護(hù)。“如果拿汽車打比方，就相當(dāng)于發(fā)動(dòng)機(jī)前面的裝置是可以轉(zhuǎn)動(dòng)和伸縮的，不但更換部件變得很方便，最大限度保護(hù)軸承，同時(shí)還提高了工作效率。”張國良說。

難題4：

大量泥漿混雜，傳送一旦堵塞排渣不暢，就會(huì)導(dǎo)致作業(yè)面壓力升高，作業(yè)面失穩(wěn)，增加施工危險(xiǎn)性。

破解：采用雙破碎機(jī)系統(tǒng)提高主機(jī)段攜渣能力，降低前倉滯排概率?！斑@套系統(tǒng)可將渣土粉碎的更加徹底，并配備了大功率的泵機(jī)，可迅速排渣，同時(shí)也在環(huán)保方面有所作用?！睆垏颊f。

值得一提的是，它配備了更精良的傳感系統(tǒng)，盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)時(shí)“感到”力量不平衡，就能盡快調(diào)整。