“江城先鋒号”盾構機掘進突破1000環創新技術助“基建蛟龍”下穿長江
發布日期：2023-09-07
“江城先鋒号”盾構機作業人員正在清理設備。袁永華攝
近日，在長江江底30米處，随着又一環管片拼裝完成，“江城先鋒号”盾構機掘進順利突破第1000環（環，即盾構掘進的距離單位，該盾構機屬于大直徑盾構機，1環為2米）。這标志着武漢地鐵12号線全線控制性工程——國博中心南站至淩吳村站（以下簡稱淩國區間）越江盾構區間已完成大半。淩國區間為單洞雙線隧道，設計全長3373.667米，隧頂最大埋深42.8米，水壓最高達0.5兆帕。江底地質情況複雜，業内公認掘進困難的泥岩等高黏性地層段總長約2.2千米，盾構機需在高水壓條件下，長距離穿越江底複雜地層，同時需下穿鹦鹉堤、武金堤等多個風險源，施工難度大、風險高。淩國區間由武漢地鐵集團有限公司、中鐵開發投資集團有限公司參與投資建設，中鐵隧道局集團有限公司承建。2022年7月，“江城先鋒号”盾構機開始掘進，到今年3月初突破500環，如今不到半年就突破千環大關，取得裡程碑式突破。這一結果離不開盾構機制造團隊和項目施工團隊的辛勤付出，也印證了我國盾構裝備制造和盾構工程水平達到國際先進水平。武漢地鐵業主代表雷凱介紹，針對角礫土地層刀具磨損過快問題，團隊聯合刀具廠家對刀具進行針對性設計，提高刀具整體性能，延長其使用壽命；針對泥岩地層刀盤結泥餅這一世界性難題，團隊對盾構機前期刀盤、刀具進行了針對性設計，創造了全斷面泥岩地層單天掘進18米的施工紀錄。武漢地鐵12号線全長59.9公裡，設站37座，經過7個中心城區，可與18條線路實現換乘，線路兩次穿越長江、一次穿越漢江。建成後，将有效提升環線客流吸引力，緩解中心城區客流壓力，對加快城市經濟發展、完善城市綜合交通體系具有重要意義。本次下穿長江的“江城先鋒号”為大直徑泥水平衡盾構機，開挖直徑為12.56米，相當于4層樓高，開挖斷面是常規地鐵盾構機的4倍；總功率約為7000千瓦，與和諧号動車組的總功率相當；整機推力約為16000噸，相當于長征五号運載火箭的11倍；整機重達2900噸，總長約105米，是名副其實的“基建蛟龍”。“江城先鋒号”盾構機由中鐵隧道局集團有限公司與中鐵工程裝備集團有限公司共同研發制造，采用中國技術、中國标準，在武漢生産組裝。這是武漢地鐵建設史上第一次采用國産大直徑盾構機下穿長江。由于需穿越長江江底，地質條件複雜，盾構區間長，水土壓力大，給盾構機刀盤掘進和環流出渣帶來極大挑戰，增加了整機設計及制造難度。在加工制造過程中，建造團隊使用數控雙柱立式車銑床、數控火焰切割機、數控等離子切割機等多個大型專用設備，針對50%以上的泥岩地層特性，增大開口率，有效降低結泥餅的概率。同時，建造團隊為盾構機配置了壓力自動補償、高效泥漿循環出渣系統等，通過改良刀盤環流系統，安裝高壓水刀裝置，增強刀盤的洩渣能力。2021年12月，為武漢地鐵12号線下穿長江定制化研發的“江城先鋒号”在武漢順利下線。在20世紀90年代，國内盾構機幾乎全部依賴進口，關鍵設備、技術受制于人，相關建設項目進度也常常被擱置。在科研人員和專家學者的共同努力下，如今與“江城先鋒号”類似的國産盾構機不僅服務于國内的多項工程，還出口全球多個國家。
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