就在昨天(19日),我国自主研发的海底隧道盾构机“深江1号”,完成掘进任务,顺利抵达海平面下106米,这也标志着中国大盾构创下水下掘进新纪录。
打破世界纪录的中国大盾构“深江1号”有怎样的绝技?珠江口水域下106米处建高铁隧道需要哪些突破和创新?
全体注意全体注意,我们已经打破世界纪录,中国高铁盾构隧道已抵达海底106米,感谢所有人的辛苦付出......
8月19日,在珠江口水域下106米处,随着“深江1号”盾构机顺利完成3590米既定掘进任务,深江铁路珠江口隧道顺利抵达海底最深处,这是中国大盾构水下掘进的最深纪录,也是世界高铁盾构隧道海底掘进的最深纪录。工程建成后,中国高铁将在百米海底飞驰。
全长13.69公里的珠江口隧道是深江铁路重点控制工程,采用矿山法+盾构法组合施工。其中,中铁十四局采用的是一台开挖直径13.42米的“深江1号”盾构机,从东莞虎门向广州南沙方向掘进3590米。
中铁十四局深江铁路项目负责人 李兵:我们盾构机在穿越过程中,需要下穿珠江口主航道,先后穿越13种地层、5种复合地质,全断面硬岩掘进长达2.75公里,而且最大强度达到124.6兆帕,在花岗岩地层中需要连续穿越17条断裂带及其分支,整个区间的地质条件、水文条件极其复杂,为工程的施工带来了极大的难度和极大的挑战。
李兵说,由于隧道盾构段最低点位于珠江口水面下106米,“深江1号”盾构机最大承受水土压力可达10.6巴。
李兵:就是就相当于在成人的指甲盖大小的面积上,需要承受10.6公斤的压力,这个在国内尚无同等条件的工程经验和设计标准可以参考。
中铁十四局深江铁路项目总工程师 陈兴飞:我们这个“深江1号”盾构机,配置了常-带压重型复合刀盘、可伸缩主驱动、双层壳体等,同时也集成了高精度大流量环流系统、高效重载物料运输系统、主驱动密封自动加压系统,盾尾间隙测量和管片自动选型及浮动检测、隧道通风制冷等一系列智能化系统,确保盾构机在这种超高水压、超大埋深、裂隙发育的不良地质段连续、稳定、安全、高效地盾构掘进施工。
中铁十四局深江铁路项目盾构经理贾文宪说,将“深江1号”这个庞然大物从地面“投送”到珠江口水下,考验着项目团队的智慧。
中铁十四局深江铁路项目盾构经理 贾文宪:“深江1号”盾构机总长是130多米,总重3300吨,我们通过分块组装的形式,就像拼积木一样把盾构机在地下组装成型,尤其是直径13.42米的盾构机刀盘,它重达554吨,属超重、超大部件,吊装时存在旋转幅度大、场地狭小、翻身困难等难点,我们也是经过了多次的评审论证,保障拼装的工效和质量。
就这样,在完成了对“深江1号”盾构机的组装后,2021年12月“深江1号”正式始发,历时969天一路下坡掘进后,最终抵达最低点106米处。
中铁十四局深江铁路项目盾构经理 贾文宪:“深江1号”掘进一直处于全程长距离下坡状态,最大坡度达25‰,不仅洞内水平运输的安全风险比较大,而且泥浆管路也会呈现水锤效应,让盾构机泥浆管路瞬间压力过大造成损坏。另外,我们掘进过程中,有长达490米的断裂带及分支,是地质最复杂、施工难度最大的区间,其中最宽的15号断裂带宽达32.5米,区间岩层不均一、软硬不均、埋深大、水压高,施工风险是非常高的。
“深江1号”成功完成了珠江口隧道的掘进任务,这一壮举不仅标志着我国在大盾构领域创下了水下掘进的新纪录,更彰显了我国科技力量的强大与自信。中铁十四局深江铁路项目总工程师陈兴飞说,“深江1号”在研制时很多的工法和技术都是国内首创。
中铁十四局深江铁路项目总工程师 陈兴飞:“深江1号”盾构机采用刀具磨损监测系统、HSP超前地质预报技术、刀盘自动焊接机器人、管道自动焊接机器人等这些精益建造技术,我们也是集中开展超高水压、长距离硬岩掘进刀具快速更换、海底小空间盾构机原位拆解等7项科技创新研究课题,也是总结了施工中的各项新技术,先后申请多项发明专利、实用新型专利,同时也为同类地层施工积累了宝贵经验。
深江铁路位于粤港澳大湾区中心,是全国“八纵八横”高速铁路网沿海通道的重要组成部分,建成开通后有利于打造粤港澳大湾区半小时生活圈、经济圈,深圳的前海自贸片区与广州的南沙自贸片区将实现半小时高铁互联互通。