11月20日，由中鐵二十二局與鐵建重工聯(lián)合打造的超大直徑泥水平衡盾構(gòu)機“強國號”，在鐵建重工園區(qū)準備向穗莞深城際“前海至皇崗口岸段三工區(qū)”項目運發(fā)。

中鐵二十二局供圖

“強國號”是目前國內(nèi)最先進的超大直徑盾構(gòu)機，被譽為同類產(chǎn)品的“天花板”和集大成者。“強國號”有哪些新功能？

“‘強國號’總長126米，總重3300噸，采用常壓復(fù)合式刀盤，配備國內(nèi)最先進的電氣系統(tǒng)、泥水環(huán)流系統(tǒng)。開挖直徑13.27米，多項配置為全國之最。同時首次在國內(nèi)采用掘進開挖管理系統(tǒng)，大大提高了盾構(gòu)操作智能化水平，通過精密分析、精確計算掘進開挖出土量，可以有效避免盾構(gòu)機超挖問題。”中鐵二十二局集團軌道分公司穗莞深城際項目負責(zé)人劉自明說。

中鐵二十二局供圖

據(jù)介紹，穗莞深城際前皇段三工區(qū)盾構(gòu)隧道，是深圳市城際鐵路首個大直徑盾構(gòu)隧道。“盾構(gòu)區(qū)間全長3511米，為雙線隧道，具有開挖斷面大、地質(zhì)條件差、建設(shè)標準高、關(guān)鍵技術(shù)多等特點，沿線中高風(fēng)險源28處，下穿管線多達一百余處，多次上跨、下穿、并行既有線路，施工難度在國內(nèi)盾構(gòu)施工中首屈一指。”劉自明說，盾構(gòu)機下穿的地層為海沖積至沖洪積平原地貌，靠近深圳灣、深圳河，下穿新洲河，場區(qū)屬于填海造陸區(qū)域，建筑密布。在這種情況下，盾構(gòu)下穿作業(yè)，猶如在“豆腐塊”里挖隧道。

然而，采用超大直徑盾構(gòu)機在上軟下硬地層中掘進，極易出現(xiàn)地表沉降、刀具磨損等難題。如何在上軟下硬地層中控制掘進參數(shù)、判斷刀具磨損及倉內(nèi)狀況，成為盾構(gòu)施工管理的最大難點。

面對挑戰(zhàn)，中鐵二十二局集團聯(lián)合鐵建重工研發(fā)團隊，有針對性地為“強國號”搭載了多項智能化、人性化創(chuàng)新設(shè)計。

針對地層巖體不均勻，裂隙發(fā)育，局部因裂隙密集程度及充填情況差異較大的問題，設(shè)計選用了泥水平衡盾構(gòu)機，靠閉路管路輸送渣土，極大提升了密封性能。

在盾構(gòu)機刀盤設(shè)計上，研發(fā)團隊采用了高耐磨和抗沖擊設(shè)計。“縱深方向開口采用倒錐形設(shè)計，即‘嚴進寬出’結(jié)構(gòu)。”劉自明說，這個設(shè)計利于渣土進入泥水艙，達到提高渣土流動效率的目標，繼而降低滯磨率。

“強國號”配裝了一系列頂尖的智慧化系統(tǒng)，擁有一個“最強大腦”。

“刀盤上的每把滾刀，都配裝了一系列傳感器、簡易信息浮窗和報警系統(tǒng)等一系列裝置。”劉自明說，每把刀具如同長了“眼睛和耳朵”，確保操作人員及時準確地獲得刀具工作狀態(tài)、磨損情況等信息。

施工作業(yè)及指揮，也全部實現(xiàn)智能化。

據(jù)技術(shù)人員介紹，注漿智能監(jiān)控系統(tǒng)則利用探測雷達和智能分析軟件，實現(xiàn)隧道壁后注漿圖像自動識別，代替?zhèn)鹘y(tǒng)靠人工、經(jīng)驗進行的判斷，實現(xiàn)對壁后注漿的精細化控制。而在地面盾構(gòu)指揮中心，技術(shù)人員則利用盾構(gòu)施工大數(shù)據(jù)平臺和智能數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，實現(xiàn)項目智能管理、設(shè)備狀態(tài)智能監(jiān)測、施工風(fēng)險管控、智能輔助掘進等功能。

“掘進期間，‘強國號’還將采用專業(yè)設(shè)計的控制箱進行全站儀的通訊和電源管理，實現(xiàn)真正的無線纜作業(yè)。”劉自明說。

據(jù)悉，全長21.167公里的穗莞深城際前海至皇崗口岸段，途經(jīng)深圳市前海合作區(qū)、南山區(qū)、福田區(qū)，建成后，對完善深圳濱海地區(qū)城際軌道骨干網(wǎng)絡(luò)，支持前海自貿(mào)區(qū)、東莞濱海新城等重點發(fā)展片區(qū)快速建設(shè)，打造粵港澳大灣區(qū)城際鐵路網(wǎng)具有重要意義。