8月19日,在深江鐵路珠江口隧道施工現場,由中鐵十四局負責的“深江1號”盾構機,順利抵達海底106米處,完成既定3590米掘進任務。這是中國盾構水下掘進的最深紀錄,也是中國高鐵盾構隧道到達的海底最深紀錄。
現場人員慶祝盾構機抵達106米(宋明駿 攝)
全長13.69公里的珠江口隧道是深江鐵路重點控制工程,采用礦山法+盾構法組合施工。其中,中鐵十四局采用一臺開挖直徑13.42米的“深江1號”盾構機,從東莞虎門向廣州南沙方向掘進3590米。掘進過程中,盾構機先后穿越13種地層、5種復合地質,全斷面硬巖掘進長達2.75公里,花崗巖強度最高達124.6兆帕,還連續穿越17條斷裂帶,區間工程復雜的水文及地質條件,為工程帶來了極大的難度。
隧道盾構段最低點位于珠江口水面下106米,具有埋深大、水壓高的特點,最低點最大承受水土壓力可達10.6巴,相當于指甲蓋大小的面積上承受10.6公斤的壓力,稍有不慎就會出現主驅動密封承壓不足、盾尾密封滲漏等風險。同時,該區域為F1分支斷裂帶影響范圍,巖層破碎、裂隙發育,容易出現掌子面易失穩、坍塌風險,并且斷層內破碎塊石容易卡死刀盤,造成刀具異常損壞導致異常停機風險。此外,盾構機掘進到最低點時,累計進尺超3公里,長距離下坡狀態、大埋深掘進為設備排污、物料運輸、通風、降溫等盾構施工造成了極大困難。
管片拼裝手復緊管片螺栓(劉福昌 攝)
針對施工難題,項目團隊量身定制了“深江1號”盾構機,總長130多米,總重3800噸,開挖直徑13.42米。刀盤上涂有的“醒獅”元素,是廣東地區文化發展的獨特代表,也賦予“深江1號”以“神獸”保駕護航、奮勇前行、勇奪佳績的寓意。盾構機配置了常-帶壓重型復合刀盤、可伸縮主驅動、雙層殼體,同時集成了高效重載物料運輸、盾尾間隙測量、管片自動選型及浮動檢測、隧道通風制冷等一系列智能化系統,尤其是盾構機配置了主驅動密封自動加壓系統,密封承壓能力達到1.2兆帕,同時對盾構機盾尾密封進行針對性設計,采用“4道盾尾刷+1道鋼板束”的盾尾密封結構,確保盾構機在超高水壓、超大埋深、裂隙發育的不良地質段連續、穩定、安全掘進。
項目團隊加強智能建造技術的研發和應用,采用刀具磨損監測系統、HSP超前地質預報技術、管道自動焊接機器人等精益建造技術,集中開展超高水壓、長距離硬巖掘進刀具快速更換、海底小空間盾構機原位拆解等7項的科技創新研究課題。針對受斷裂帶影響盾構機掌子面易坍塌風險,項目團隊加密HSP超前地質預報,結合地勘精確研判識別盾構前方掌子面地層情況,同時合理設置掘進參數,嚴格控制,降低貫入度,關注扭矩波動,設置合適的切口壓力,保證掌子面穩定。項目團隊還通過自主研發的盾構機刀盤及刀具磨損監測系統,對刀盤面板的磨損和溫度、滾刀的旋轉、溫度及磨損量的實時監測,根據采集到的參數,結合掘進過程中扭矩、推力等掘進參數變化,實時判斷刀盤刀具磨損情況,做到精準換刀,避免大規模抽刀檢查,減少刀具異常磨損風險,極大地提高了施工效率。
目前,項目先后申請發明專利5項、實用新型專利7項,形成工法2項,發表論文17篇,也為同類地層施工積累了寶貴經驗。
珠江口隧道盾構段成型隧道(劉福昌 攝)
據悉,深江鐵路位于粵港澳大灣區中心,是全國“八縱八橫”高速鐵路網沿海通道的重要組成部分,建成開通后有利于打造粵港澳大灣區半小時生活圈、經濟圈,深圳的前海自貿片區與廣州的南沙自貿片區將實現半小時高鐵互聯互通。
【編輯:劉佳】
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