推進粵港澳大灣區建設,是推動「一國兩制」事業發展的新實踐。當前,在粵港澳大灣區正興建許多大型、特大型工程。中交天和僅為珠海興業快線、廣州地鐵12號線、深惠城際地鐵大鵬支線工程提供的盾構機高達37台,涵蓋當前國內外常用的土壓、泥水、複合式、雙模(土壓/泥水、土壓/TBM、泥水/TBM)、同步掘進等盾構機機種。
全國首台超大直徑同步掘進機「興業號」下線
珠海興業快線隧道工程是未來連通港珠澳大橋和深中通道,把珠海市打造成為「粵港澳交通樞紐」的重要工程。該工程盾構隧道長度僅1740米,但地質情況極為複雜,其中硬岩段佔比超過70%,且為首個國內直徑最大雙層疊落盾構工程,雙層疊落長約604米,採用盾構法施工面臨不少世界級難題。
中交天和為該工程提供中國首台超大直徑同步掘進拼裝機「興業號」。「興業號」刀盤直徑15.76米,全長超130米,重約4500噸,攻克了許多世界級難題,採用的同步掘進、創新性主動鉸接等技術創造了國內外同類盾構機新高度。實現掘進與拼裝同步,掘進速度較國內外同類盾構機提高了30-50%;突破國內外超大直徑盾構機最小轉彎半徑約750米極限,把最小轉彎半徑控制在450米內。
據悉,「興業號」已累計掘進330環,隧道成型660米,穿越淤泥質土層、液化砂層、斷裂帶、孤石群、不同強度花崗岩(強度最高達158兆帕)地層及既有隧道、城市主幹道等重大風險源8處。不同地層掘進需採用不同類型盾構機,淤泥質土層、液化砂層一般採用軟土盾構機,不同風化程度花崗岩地層一般選用硬岩掘進機(TBM),而「興業號」則成功實現一機多用和同步掘進。

「興業號」挖掘進中
「量身定製」使得每台盾構機「個性十足」
廣州位於珠江三角洲沖積平原,屬獨特地質斷裂構造,素有「地質博物館」之稱。廣州地鐵12號線工程全長37.6公里,為廣州城市軌道交通線網構架的骨幹網線,並將成為廣州第一條無人駕駛地鐵線路。通常情況下,一台盾構機可累計掘進10公里。中交天和為該工程一次性投入並運營盾構機22台,這主要與廣州特殊的地質情況有關。該工程下穿河流、地鐵既有線、村莊和房屋群等風險源,不同區間地質情況和作業環境千差萬別,對盾構機選型要求各不相同,依靠單一盾構機型根本無法完成掘進任務。因此,需因地制宜研發設計、量身定製盾構機,每台盾構機「個性十足」。
自主研製新「技術」將掘進速度提高3倍
廣州地鐵12號線工程棠溪站——南航新村站區間地質為岩溶發育複合地層,掘進施工極易引發滯排和地表沉陷問題。廣州地鐵8、9號線工程在掘進施工時,岩溶發育複合地層綜合掘進施工速度為日均1.5環(2.25米)。中交天和通過技術創新,自主研製新一代土壓/泥水雙模盾構機,不僅解決了岩溶發育複合地層極易引發滯排和地表沉陷問題,還將掘進速度提高了3倍,達到日均7環(10.5米)。
2022年5月26日,中國岩石力學與工程學會相關專家親臨現場,近距離考察了新一代土壓/泥水雙模盾構機在岩溶發育複合地層的應用情況,並對應用成果予以高度肯定。希望中交天和不斷創新求新,繼續尋求土壓/泥水雙模盾構機在岩溶發育複合地層的最佳結構配置,把應用成果推廣到類似工程建設,確保岩溶發育複合地層盾構隧道實現安全、穩定、高效地掘進。

廣州地鐵12線官洲——侖頭站右線隧道貫通
中交天和「工具包」助力深圳「東進戰略」
深惠城際地鐵大鵬支線工程全長39.4公里,是粵港澳大灣區城際鐵路網的重要組成部分,也是深圳實施「東進戰略」的有力支撐。該工程地質情況非常複雜,盾構機不僅要面臨黏土層;強、中、微風化粉砂岩;微風化灰岩等地質狀況,還需穿越多條斷裂帶地層、孤石群、高架橋和房屋群等重大風險源。面對複雜地質條件和掘進施工難度,中交天不僅提供該工程全部所需14台開挖直徑為9.13米的盾構機,還準備了為應對一切困難和挑戰的「工具包」。

中交天和為項目常規配備的常用配件
深惠城際地鐵大鵬支線工程所需每台盾構機都被裝上100多把刀,刀具就像人的「牙齒」,用於破石嚼岩。盾構機在硬岩、孤石等地層中掘進,刀具磨損非常大。為此,中交天和採用獨有、超長距離不換刀技術和通過優化刀具布局等手段,提高刀具的抗衝擊性和耐磨性。據中交天和副總工程師、設計研發總院院長靳黨鵬介紹:目前,中交天和研發建造的盾構機在灰岩(強度24.3-113MPa)地質中掘進施工,每掘進300多米才更換一次刀具,行業內類似地質條件下通常每掘進約100米就需更換一次刀具。
針對盾構機掘進施工可能遭遇的棘手問題,中交天和科研人員提前謀劃,作了專門考慮和針對性設計。為盾構機配置渣土改良系統、刀盤清洗及注入裝置,在盾構機吞吐泥石前將前方掌子面泡得蓬鬆,讓盾構機邊掘進邊「刷牙漱口」,不讓盾構機有被「粘牙」的機會,避免掘進施工出現結泥餅現象。對盾構機採用冷凍刀盤技術,把碎岩層冷凍成一個「罩殼式」安全體,就像為盾構機定製一款安全帽,穩定周圍地質環境,便於掘進施工,防止隧道塌方。為盾構機配置超前鑽注、雙液注漿、推進油缸智能化分區控制及慢速推進等系統,確保地面沉降控制精度在毫米級範圍內,很好地解決了盾構機穿越溶岩地面、斷裂帶、房屋群、地鐵既有線、地下管線及沉降敏感地層對地面沉降控制要求非常高的難題。
「三位一體」體系保障隧道高效建設
僅一年多時間,中交天和就完成了廣州地鐵12號線、深惠城際地鐵大鵬支線工程掘進進度。據了解,中交天和成熟的研發技術、強大的建造能力和高效的售後服務的「三位一體」體系密切相關。目前,中交天和擁有一支近200人的盾構機設計研發團隊和世界最大、最完善的盾構機建造基地,年均研發和建造盾構機160台以上(最大刀盤直徑超過18米),幾乎涵蓋TBM、泥水、土壓、雙模、複合式、敞開式、豎向掘進、救援掘進盾構機等全部機型。中交天和在各盾構隧道工程派駐由盾構機長和液壓、電氣、土建、檢測等專業工程師組成的技術服務團隊,全天候提供現場保駕服務,提前做好故障風險預測、分析和控制,盾構機運行故障率遠低於行業平均水平。同時,配置配(部)件倉庫,盾構機一旦遭遇突發情況需更換配(部)件,3小時內即可滿足需要,極大地提升了盾構機的掘進施工效率。
截止目前,中交天和已相繼為粵港澳大灣區建設提供85台盾構機,其中43台盾構機貫通掘進隧道,總長度超過80公里,大機群、多機種盾構機將持續助力粵港澳大灣區建設,為粵港澳大灣區經濟社會發展貢獻智慧和科技力量。
頂圖:「興業號」下線