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每日速读!克服高水压大直径难题 我国自主研制盾构机平稳穿越长江
发布时间：2022-11-09 08:35:00 文章来源：科技日报
克服高水压大直径难题我国自主研制盾构机平稳穿越长江

日前，记者来到位于长江下游的江阴靖江过江通道隧道。江底深处，一台我国直径最大、性能最先进的泥水平衡盾构机，正在奋力前行，穿越长江。

沿着已经成型的江阴靖江过江通道左线隧道，科技日报记者自北向南前行约1500米，伴随着轻微低沉的轰鸣声，一台直径16.09米、长约170米、重约5000吨、高约6层楼的“钢铁巨兽”映入我们的眼帘，这就是由中交天和自主研制的“聚力一号”盾构机。


(相关资料图)

工程技术人员告诉记者，这台“钢铁巨兽”每天最多可掘进20米，且误差极小，在已成型的近1500米隧道中，管片错边量不超过3毫米，管片上浮量控制在5毫米以内，远远低于行业内5—10毫米的隧道掘进数据。

超强盾构机让穿越长江变得容易

让“钢铁巨兽”般的盾构机轻松穿越长江，绝不是一件容易的事。长距离、高水压、复杂的地质环境对盾构机的设计研发、生产制造和掘进技术都会带来极其严峻的考验。

江阴靖江过江通道隧道全长6445米，其中盾构段全长4937米，总长度在长江隧道中排名第二。盾构机在掘进过程中，需多次下穿敏感建构筑物、有害气体集聚区域，不良地质掘进距离长，对盾构机的系统性、可靠性要求极高。为确保隧道掘进的快捷性、安全性和环保性，江阴靖江过江通道隧道采用了复合式泥水平衡盾构机。

“聚力一号”最大总推力为268800千牛（kN），最大程度优化了刀盘冲洗装置，有效避免了在同等地质条件下盾构机掘进过程中聚结泥饼的难题，掘进速度达到甚至超过设计速度。以2022年8月为例，“聚力一号”最大日掘进速度为10环（20米），月总掘进215环（430米）。

“聚力一号”穿越长江的最大水压达0.87兆帕，相当于每个指甲盖大小面积需承受8.7公斤压力，是国内在建承受水压最高的公路盾构隧道。复杂的掘进作业环境，对盾构机密封系统和机体耐压力等提出更高要求。为此，研发人员为盾构机配置了专门的气垫舱，把掌子面压力精准控制在±0.02兆帕以内，随时控制掘进过程中的泥水压力，防止地层出现沉降，确保盾构机掘进姿态平稳优美。

“聚力一号”需下穿富含胶结物的粉细砂、中粗砂、石英含量高地层等复杂地层，且江底段为断层破碎带，覆土最薄处仅11米，透水性强，施工难度大，仅刀盘刀具磨损就为同类型软土的3倍。但经采用特有技术，可实现长距离不换刀。

“聚力一号”还配备了智能化导向、智能化地质超前预报、刀具磨损光纤监测、盾尾间隙自动测量、管片上浮及收敛自动监测、高精度有害气体监测和同步双液注浆等系统，确保隧道掘进做到“可视、可测、可控、可达”，使高强度、高风险、高污染的隧道掘进作业转变为安全、高效、节能、环保的绿色掘进模式。

“钢铁巨兽”与“微笑天使”和谐共处

除了“钢铁巨兽”刚硬的一面，“聚力一号”也有温柔的一面。其刀盘涂装了江豚图案。江豚是国家一级保护动物，被称为“水中大熊猫”，也因为亲切友好的微笑形象而被称为“微笑天使”。作为世代以长江为家园的江豚，对水质和噪声异常敏感。刀盘涂装“微笑天使”图案，不仅凸显了江苏的地域文化特色，也蕴含了对长江生态保护的高标准和严要求。从设计研发、生产制造到掘进作业，中交天和始终把爱护江豚、保护长江生态摆在最突出位置，把大保护理念渗透到各个环节，始终将绿色研发、绿色设计、绿色制造和绿色掘进作为初心使命。

中交天和设计研发团队围绕长江生态保护，无数次修正和完善方案，把对江豚家族生存延续的影响降至最低，积极寻求保护江豚和珍稀鱼类的最优参数，为它们提供一个健康、安全、优质的生活环境。基于水下噪声监测技术，建立刀盘转速、掘进速度与作业噪声间的关系模型，实时监测掘进过程产生的噪声，确保控制在设计阈值（80分贝）内；配备绿色环保管路延长装置，杜绝隧道内泥水溢出对作业环境的污染，自觉维护周边环境及生物的多样性。

江阴靖江过江通道北起靖江公新公路，南至江阴芙蓉大道，按照双向六车道高速公路标准建设，设计行车速度80公里/小时，对缓解江阴长江大桥交通压力、增强长江干线过江通道通行能力、促进长三角高质量一体化发展等具有重大意义。

据中交天和总经理助理杨辉介绍，江阴靖江过江通道工程作为交通强国建设江苏样板标志性工程、中国高水压大直径盾构隧道建设创新工程，预计将于2023年底实现整体贯通。 

关键词： 穿越长江

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