集國產超大直徑盾構機大成 “強國號”又有新功能
◎本報記者 矯 陽
11月20日，由中鐵二十二局與鐵建重工聯合打造的超大直徑泥水準衡盾構機“強國號”，在鐵建重工園區準備向穗莞深城際“前海至皇崗口岸段三工區”項目運發。
“強國號”是目前國內最先進的超大直徑盾構機，被譽為同類產品的“天花板”和集大成者。“強國號”有哪些新功能？
“‘強國號’總長126米，總重3300噸，採用常壓複合式刀盤，配備國內最先進的電氣系統、泥水環流系統。開挖直徑13.27米，多項配置為全國之最。同時首次在國內採用掘進開挖管理系統，大大提高了盾構操作智慧化水準，通過精密分析、精確計算掘進開挖出土量，可以有效避免盾構機超挖問題。”中鐵二十二局集團軌道分公司穗莞深城際項目負責人劉自明說。
據介紹，穗莞深城際前皇段三工區盾構隧道，是深圳市城際鐵路首個大直徑盾構隧道。“盾構區間全長3511米，為雙線隧道，具有開挖斷面大、地質條件差、建設標準高、關鍵技術多等特點，沿線中高風險源28處，下穿管線多達一百餘處，多次上跨、下穿、並行既有線路，施工難度在國內盾構施工中首屈一指。”劉自明說，盾構機下穿的地層為海沖積至衝洪積平原地貌，靠近深圳灣、深圳河，下穿新洲河，場區屬於填海造陸區域，建築密布。在這種情況下，盾構下穿作業，猶如在“豆腐塊”裏挖隧道。
然而，採用超大直徑盾構機在上軟下硬地層中掘進，極易出現地表沉降、刀具磨損等難題。如何在上軟下硬地層中控制掘進參數、判斷刀具磨損及倉內狀況，成為盾構施工管理的最大難點。
面對挑戰，中鐵二十二局集團聯合鐵建重工研發團隊，有針對性地為“強國號”搭載了多項智慧化、人性化創新設計。
針對地層岩體不均勻，裂隙發育，局部因裂隙密集程度及充填情況差異較大的問題，設計選用了泥水準衡盾構機，靠閉路管路輸送渣土，極大提升了密封性能。
在盾構機刀盤設計上，研發團隊採用了高耐磨和抗衝擊設計。“縱深方向開口採用倒錐形設計，即‘嚴進寬出’結構。”劉自明說，這個設計利於渣土進入泥水艙，達到提高渣土流動效率的目標，繼而降低滯磨率。
“強國號”配裝了一系列頂尖的智慧化系統，擁有一個“最強大腦”。
“刀盤上的每把滾刀，都配裝了一系列感測器、簡易資訊浮窗和報警系統等一系列裝置。”劉自明說，每把刀具如同長了“眼睛和耳朵”，確保操作人員及時準確的獲得刀具工作狀態、磨損情況等資訊。
施工作業及指揮，也全部實現智慧化。
據技術人員介紹，注漿智慧監控系統則利用探測雷達和智慧分析軟體，實現隧道壁後注漿圖像自動識別，代替傳統靠人工、經驗進行的判斷，實現對壁後注漿的精細化控制。而在地面盾構指揮中心，技術人員則利用盾構施工大數據平臺和智慧數據分析系統，實現項目智慧管理、設備狀態智慧監測、施工風險管控、智慧輔助掘進等功能。
“掘進期間，‘強國號’還將採用專業設計的控制箱進行全站儀的通訊和電源管理，實現真正的無線纜作業。”劉自明說。
據悉，全長21.167公里的穗莞深城際前海至皇崗口岸段，途經深圳市前海合作區、南山區、福田區，建成後，對完善深圳濱海地區城際軌道骨幹網路，支援前海自貿區、東莞濱海新城等重點發展片區快速建設，打造粵港澳大灣區城際鐵路網具有重要意義。
