國(guó)產(chǎn)首臺(tái)常壓換刀式超大直徑泥水平衡盾構(gòu)機(jī)順利驗(yàn)收成功下線

9月23日，由鐵建重工和中鐵十四局聯(lián)合研制，具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)產(chǎn)首臺(tái)常壓換刀式超大直徑泥水平衡盾構(gòu)機(jī)“沅安號(hào)”順利驗(yàn)收成功下線，實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)自主盾構(gòu)研制技術(shù)的又一次大跨越，填補(bǔ)了我國(guó)在盾構(gòu)機(jī)常壓換刀技術(shù)領(lǐng)域的空白。

“沅安號(hào)”的刀盤(pán)設(shè)計(jì)猶如一朵綻放的桃花，為平素剛勁的國(guó)之重器憑添了一份柔美的藝術(shù)氣息，是目前國(guó)內(nèi)顏值最高的盾構(gòu)機(jī)之一，其開(kāi)挖直徑11.75m、整機(jī)長(zhǎng)度132m、總重約3000t，裝機(jī)功率6100kW。預(yù)計(jì)9月底陸續(xù)運(yùn)抵常德沅江過(guò)江隧道施工現(xiàn)場(chǎng)，開(kāi)啟“穿江河、越湖海”的使命，為湖湘大地的軌道交通建設(shè)作出貢獻(xiàn)。

據(jù)了解，常德沅江過(guò)江隧道是湖南沅江流域中的第一條城市交通跨江隧道，也是首條大直徑過(guò)江盾構(gòu)隧道。隧道總投資25.44億元，設(shè)計(jì)全長(zhǎng)2240米，設(shè)計(jì)時(shí)速60公里/小時(shí)，工期3年，建成后兩岸車(chē)輛最快5分鐘即可過(guò)江。隧道由中鐵十四局施工建設(shè)，采用泥水盾構(gòu)法施工，其中江中盾構(gòu)段長(zhǎng)1680米 。據(jù)地質(zhì)勘測(cè)結(jié)果顯示，常德沅江過(guò)江隧道具有開(kāi)挖斷面大、水文地質(zhì)條件復(fù)雜、穿越地層強(qiáng)度高、滲透系數(shù)大、高水壓等特點(diǎn)。沅江防洪大堤為人工填筑而成，含有大量塊石、卵石，不利于隧道施工。隧道地質(zhì)層富含卵石，均勻性較差，主要為石英質(zhì)，點(diǎn)載荷強(qiáng)度為0.51-5.21Mpa，將對(duì)盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)施工作業(yè)造成不利影響。

通常情況下，壓力平衡式盾構(gòu)機(jī)必須是帶壓力施工的，只有保持壓力平衡，才能控制施工掌子面沉降，保證施工安全，所以無(wú)論工作還是不工作，盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)后的壓力艙都要保持與外部相當(dāng)?shù)膲毫?。盾?gòu)機(jī)更換刀具需要在高于正常條件下2倍的高壓環(huán)境中作業(yè)，這個(gè)過(guò)程十分危險(xiǎn)。此前該項(xiàng)工作一般都是由資深潛水員擔(dān)當(dāng)，勞動(dòng)報(bào)酬每小時(shí)約1萬(wàn)元，工作時(shí)間短，準(zhǔn)備周期長(zhǎng)，進(jìn)入壓力艙到出艙的過(guò)程最少需要6個(gè)小時(shí)，每次只能更換部分刀具。出艙過(guò)程至少需要2小時(shí)逐步減壓，否則溶解在血液內(nèi)的高濃度氮?dú)鈺?huì)在迅速降低的壓力下釋放并膨脹，把作業(yè)人員的肺吹爆，具有很大的危險(xiǎn)性，場(chǎng)外甚至還需專(zhuān)門(mén)配備救護(hù)車(chē)。人員奇缺，勞動(dòng)報(bào)酬高，工作效率低是長(zhǎng)期困擾盾構(gòu)機(jī)帶壓換刀的難題。

針對(duì)盾構(gòu)機(jī)施工過(guò)程中刀具更換難度高、風(fēng)險(xiǎn)大這一行業(yè)難題，鐵建重工在該設(shè)備上采用自主研發(fā)的常壓換刀技術(shù)，可有效避免泥水盾構(gòu)由工作人員帶壓進(jìn)行換刀作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)，大大提高了換刀作業(yè)效率，降低了帶壓條件下?lián)Q刀成本，使換刀作業(yè)更安全更可靠更便捷，將高強(qiáng)度、高風(fēng)險(xiǎn)、高污染的隧道掘進(jìn)工程作業(yè)轉(zhuǎn)變成為相對(duì)安全、可靠、高效的綠色施工模式。

除了常壓換刀這一“獨(dú)門(mén)絕技”以外，“沅安號(hào)”集許多先進(jìn)技術(shù)于一身。它融合了鐵建重工自主研發(fā)的集成控制技術(shù)，整機(jī)性能先進(jìn)可靠，采用了集成箱涵同步拼裝技術(shù)，掘進(jìn)施工過(guò)程中可進(jìn)行預(yù)制箱涵同步拼裝，縮短工期，大大提高了隧道整體施工效率;通過(guò)高精度氣液壓力平衡控制技術(shù)的應(yīng)用，保證了掘進(jìn)開(kāi)挖過(guò)程中掌子面持續(xù)高精度穩(wěn)壓控制;采用大功率泥漿環(huán)流沖刷系統(tǒng)優(yōu)化匹配技術(shù)，為系統(tǒng)高效開(kāi)挖和輸送提供了一體化保障措施，便于靈活操控和實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)調(diào)整，充分滿(mǎn)足隧道建設(shè)快速、優(yōu)質(zhì)、高效、安全、環(huán)保、集成化程度高的要求，代表了我國(guó)隧道施工現(xiàn)代化發(fā)展方向。

目前，鐵建重工泥水平衡盾構(gòu)機(jī)系列開(kāi)挖直徑覆蓋3~17米，憑借優(yōu)異的施工性能、極高的技術(shù)水準(zhǔn)推動(dòng)了我國(guó)隧道掘進(jìn)裝備產(chǎn)業(yè)升級(jí)，提升了我國(guó)裝備制造業(yè)水平和重大裝備國(guó)際核心競(jìng)爭(zhēng)力，標(biāo)志著我國(guó)現(xiàn)代化大型隧道施工裝備已經(jīng)達(dá)到世界領(lǐng)先水平。