(通訊員劉福昌)12月,冬日暖陽。在南京建寧西路過江通道工程現場,“創新號”盾構機內一片繁忙景象——戴上安全帽,走數十級台階下井,再乘擺渡車深入正在掘進的隧道深處,比5層樓還高的大盾構機豁然呈現在眼前,規律的轟鳴聲嗡嗡作響。“聽到這樣的聲音,我們就安心了,說明盾構機正在全速掘進,一切運行正常。”建寧西路過江通道A1標項目機電部部長盛正楊說。
建寧西路過江通道又被稱為南京長江大橋的“姊妹通道”,兩者距離僅2400米。因此,自立項起,建寧西路過江通道就肩負著分流長江大橋交通壓力、緩解長久以來過江擁堵難題的重任。據了解,該工程起於江北大道,沿興浦路向南跨越津浦鐵路,穿越長江、建寧路,止於金川河西路,路線全長8.4公裏。隧道設計為雙向6車道,日通行車輛9萬輛,是長江大橋yabo80 日通行量的2至3倍。
如此寬的車道穿越江底,必然需要如蛟龍潛行的大直徑盾構機來進行隧道掘進。此前,中鐵十四局的大盾構機已在南京長江隧道、南京地鐵10號線過江隧道、蘇通GIL綜合管廊過江隧道、南京五橋夾江隧道、和燕路過江隧道等多個重大工程中大顯身手,在公路隧道、軌道交通、電力隧道等多領域積累了豐富的施工經驗。但是這次,大盾構機又遇到了新的挑戰。
據了解,建寧西路過江通道工程是目前國內施工難度與技術要求最高的過江通道工程之一。為什麼這麼說?
盛正楊指著工程圖分析道,工程穿越地層複雜多變,其中長江江北段以粉砂層為主,江中段為上軟下硬、斷層破碎帶等複合地層,江南段以粉質黏土夾粉砂層為主,地質強度差異大,隧道埋深大、水壓高,施工風險極高。
以中鐵十四局大盾構公司承建的左線盾構隧道來說,其長約2349米,大盾構機要先後穿越始發淺覆土、DN1400水廠主取水管道、北岸大堤、江底淺覆土層、上軟下硬圓礫層、硬岩層、液化地層、斷裂破碎帶,再切削南岸大堤抗滑樁,還要下穿地鐵5號線建寧路站,同時側穿文物建築及居民社區。“特別是盾構機即將穿越的770米長複合地層,其中斷裂破碎帶裂隙極度發育,岩層上軟下硬,石英含量超80%,最大岩層單軸抗壓強度高達125MPa,盾構難度極大。”盛正楊說。
解決困難的過程就是創新的過程。針對複雜地質難題,中鐵十四局在錢七虎院士為組長的專家團隊指導下,對盾構機進行了針對性研究和創新性設計,量身打造出最佳配置的“創新號”盾構機。其總長155米,總重4800噸,刀盤開挖直徑15.07米;主驅動核心由16個變頻電機組成,總功率達5600千瓦;推進係統共有28組油缸,最大推力為216604千牛,為目前世界上配置最先進的泥水平衡盾構機之一。
刀盤是盾構機的工作核心。“創新號”盾構機的刀盤具備常壓換刀及滾齒互換功能。巨大的紅色圓形刀盤上共配備226把刀,其中可進行常壓更換的刀具為90把,實現了對刀盤開挖軌跡的“全覆蓋”。為了增強滾刀在硬岩地層中的破岩效率,刀盤正麵滾刀刀間距由常規的100毫米縮減至90毫米。為防止掘進過程中大塊石頭進入艙內,刀盤限徑尺寸由原直徑860毫米減小至直徑600毫米。
“創新號”在設計上還進行了一係列優化:針對斷裂帶碎石地質,為防止排漿泵被碎石堵塞,減小了吸漿口格柵開口尺寸;為方便工作人員帶壓進倉,增加了艙門的數量,氣墊艙和開挖艙內均設置有攝像頭及照明設備,可以實時觀察氣墊艙和開挖艙內的狀態,同時配有清洗功能……
高科技帶來高效率。如今的大盾構機,在數字技術等新技術的加持下如虎添翼。盛正楊告訴記者,在即將進入最複雜地層的時候,“創新號”的刀盤上還將配備DCIM係統用於監控滾刀旋轉,其每把刀的刀筒上將安裝傳感器,通過一係列技術分析來判斷刀具是否正常旋轉,再實時反饋到操作室。“一個刀盤上那麼多把刀,你不知道哪一把壞了。以前為了找出損壞的刀具,需要停機五到六天出刀換刀,使用DCIM係統後,停機時間隻需要一天,大大提高了工程效率。”
傳感器還應用在盾構機油脂消耗量的測量上。當盾構機穩定掘進時,需要測算油脂的消耗量,以前都是人工用尺子測量後再進行計算;現在有了繩式液位傳感器,隨著蓋板的下降,傳感器自動測量出高度,再由計算機直接算出油脂消耗量。而為了實時監控盾構機內的液壓油、齒輪油等油品是否被汙染,“創新號”還配置了一套實時監控係統,用於監控油品油樣的狀態。
爭分奪秒、全力以赴,大盾構正向著更安全、更環保、更高科技挺進。從8月15日始發掘進至今,“創新號”盾構機已滿負荷工作120個日夜,掘進424環(848米)。預計2025年建寧西路過江通道將建成通車,屆時自江北到江南建寧路僅需6分鍾,從而實現江北新區與江南主城區的高效連接。