沿着当前已经成型的江阴靖江过江通道左线隧道自南向北前行约1400m,伴随着轻微低沉的轰鸣声,一台直径16.09m、长约170m、重约5000t、高约6层楼的钢铁巨兽映入我们的眼帘,这就是由中交天和自主研制的中国直径最大、性能最先进的泥水平衡盾构机聚力一号正在默默开展它的穿越长江之旅。
聚力一号(央广网发 通讯员供图)
超强盾构机性能配置,让穿越长江变得容易
让钢铁巨兽的盾构机轻松穿越长江,那是一件绝对不容易的事。长距离、高水压、复杂的地质环境对盾构机的设计研发、生产制造和掘进技术都会带来极其严峻的考验。
江阴靖江过江通道隧道全长6445m,其中:盾构段全长4937m,是目前国内总长度排名第二的长江隧道。盾构机在掘进过程中,需多次下穿敏感构建筑物、有害气体集聚区域,不良地质掘进距离长,对盾构机的系统性、可靠性要求极高。为确保隧道掘进的快捷性、安全性和环保性,江阴靖江过江通道隧道采用了复合式泥水平衡盾构机。
聚力一号最大总推力为268800KN,最大程度优化了刀盘冲洗装置,有效避免了在同等地质条件下盾构机掘进过程中聚结泥饼的难题,掘进速度达到甚至超过设计速度。以2022年8月为例,聚力一号最大日掘进速度为10环(20m),月总掘进215环(430m)。截至2022年9月末,累计已掘进720环,共计1440m。
项目现场(央广网发 通讯员供图)
聚力一号穿越长江的最大水压高达0.87Mpa,相当于每个指甲盖大小面积需承受8.7kg压力,是国内在建承受水压最高的公路盾构隧道。复杂的掘进作业环境,对盾构机密封系统和机体耐压力等提出更高要求。为此,配置了专门的气垫舱,把掌子面压力精准控制在±0.02兆帕以内,随时控制掘进过程中的泥水压力,防止地层出现沉降,确保盾构机掘进姿态平稳优美。
聚力一号需下穿富含胶结物的粉细砂、中粗砂、石英含量高地层等复杂地层,且江底段为断层破碎带,覆土最薄处仅11m,透水性强,施工难度大,仅刀盘刀具磨损就为同类型软土的3倍。但经采用特有技术,可实现长距离不换刀。
聚力一号还配备了智能化导向、智能化地质超前预报、刀具磨损光纤监测、盾尾间隙自动测量、管片上浮及收敛自动监测、高精度有害气体监测和同步双液注浆等系统,确保隧道掘进做到可视、可测、可控、可达,使高强度、高风险、高污染的隧道掘进作业转变为安全、高效、节能、环保的绿色掘进模式。
项目现场(央广网发 通讯员供图)
截至2022年9月底,在成型的1440米隧道,管片错边量被严格控制在3mm内,管片上浮量被严格控制在5mm以内,远远低于行业内5-10mm的隧道掘进案例数据。
从设计研发、生产制造到掘进作业,中交天和始终把爱护江豚、保护长江生态摆在最突出位置,把大保护理念渗透到各个环节,始终将绿色研发、绿色设计、绿色制造和绿色掘进作为初心使命。
中交天和设计研发团队围绕长江生态保护,无数次修正和完善方案,把对江豚家族生存延续的影响降至最低,积极寻求保护江豚和珍稀鱼类的最优参数,为它们提供一个健康、安全、优质的生活环境。基于水下噪声监测技术建立刀盘转速、掘进速度与作业噪声间的关系模型,实时监测掘进过程产生的噪声,确保控制在设计阈值(80分贝)内;配备绿色环保管路延长装置,杜绝隧道内泥水溢出对作业环境的污染,自觉维护良好周边环境及生物的多样性。
项目现场(央广网发 通讯员供图)
江阴靖江过江通道北起靖江公新公路,南至江阴芙蓉大道,按照双向六车道高速公路标准建设,设计行车速度80km/小时,对缓解江阴长江大桥交通压力、增强长江干线过江通道通行能力、促进长三角高质量一体化发展等具有重大意义。聚力一号穿越长江之旅让不可能的工程成为现实,为今后类似的地质盾构掘进作业积累了宝贵经验。
据中交天和总经理助理杨辉介绍,江阴靖江过江通道工程作为交通强国建设江苏样板标志性工程、中国高水压大直径盾构隧道建设创新工程,预计于2023年底实现整体贯通。
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