陳 饋

(1．盾構(gòu)及掘進(jìn)技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南鄭州 4 50001;2．天津大學(xué)，天津 3 00072)

0 引言

在《國(guó)家裝備制造業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》“裝備制造業(yè)技術(shù)進(jìn)步和技術(shù)改造投資方向”中，明確重點(diǎn)支持直徑≥10 m的盾構(gòu)裝備制造及技術(shù)研發(fā)。國(guó)家“十二五”規(guī)劃中已經(jīng)明確指出:“十二五”期間計(jì)劃修建的瓊州海峽跨海中線工程擬采用隧道方案。我國(guó)專家和學(xué)者對(duì)瓊州海峽跨海通道的研究已有20多年的歷史。江級(jí)輝［1］、王可鈞［2］、周心培［3］、譚忠盛等［4］對(duì)修建瓊州海峽隧道的可行性進(jìn)行了研究;程振廷等［5］提出了對(duì)修建瓊州海峽隧道采用盾構(gòu)法的意見(jiàn)和修建隧道工程的若干方案;郭陜?cè)疲?］對(duì)瓊州海峽盾構(gòu)隧道方案工程技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了研究，提出中線鐵路盾構(gòu)隧道方案為首選方案，并給出了中線鐵路盾構(gòu)隧道方案的建議。然而，以上研究未涉及到能適應(yīng)于瓊州海峽隧道施工的盾構(gòu)成套裝備關(guān)鍵技術(shù)，而攻克具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的超大直徑復(fù)合式泥水盾構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)，研制出適合于我國(guó)特長(zhǎng)跨海隧道施工的超大直徑復(fù)合式泥水盾構(gòu)，則關(guān)系到跨海通道的建成與通車。

1 工程概況

1．1 工程位置

瓊州海峽位于廣東省雷州半島和海南島之間，東西長(zhǎng)約80．3 km，南北平均寬度約為29．5 km，其最小寬度為19．4 km，在等深線50 m之間有一深槽，長(zhǎng)約70 km，平均寬度10 km，水深一般在80 m，最深處深160 m［7］。規(guī)劃及預(yù)可研階段對(duì)瓊州海峽跨海通道線位進(jìn)行了全面研究，形成了東線、中線和西線3個(gè)方案，見(jiàn)圖1。

圖1 瓊州海峽跨海通道線位Fig．1 Alignment of Qiongzhou Strait Cross-sea Tunnel

由于東線海底地形起伏劇烈，最大水深約85 m，設(shè)計(jì)施工難度大，地震烈度為Ⅷ，靠近1605年瓊州海峽大地震震中，受地震和斷裂的影響比西線和中線大，橋梁方案與?？诟壑梁０哺圯喍赏ǖ罌_突，隧道方案海峽南側(cè)與?？诔鞘幸?guī)劃不協(xié)調(diào)，對(duì)城市影響大，研究后予以舍棄。在工程方案中對(duì)西線和中線通道進(jìn)行了比選，對(duì)公鐵合建、公鐵分建的橋梁和隧道方案分別進(jìn)行了研究。就隧道而言，由于其受水深的影響較小，中線具有隧道短、與兩岸既有公路和鐵路連接順暢的明顯優(yōu)勢(shì)，因此，著重對(duì)中線隧道方案進(jìn)行研究。

公鐵合建方案盾構(gòu)直徑達(dá)19．10 m，制造難度大(目前尚不能判斷其制造的可行性)，通風(fēng)井施工難度大，運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)大，防災(zāi)救援要求高。鐵路兼顧汽車背負(fù)式運(yùn)輸隧道技術(shù)難度相對(duì)較小，運(yùn)輸可靠性高，無(wú)污染，通風(fēng)較容易解決，因此，擬推薦鐵路兼顧汽車背負(fù)式運(yùn)輸隧道方案。

1．2 工程地質(zhì)

瓊州海峽跨海通道穿越的地層主要以粉細(xì)砂、粉質(zhì)黏土及黏土為主，砂層及黏性土中石英含量高，密實(shí)膠結(jié)。其中，第四系砂層中石英含量為92%～99%，第三系砂層中石英含量為65%～96%。

1．3 方案概況

瓊州海峽跨海通道推薦采用的中線鐵路隧道方案，北接廣東湛江的粵海鐵路，在海南側(cè)接?xùn)|、西環(huán)鐵路。隧址附近海峽寬度約21 km，沿線最大水深98 m。根據(jù)運(yùn)量研究結(jié)論，隧道方案建設(shè)規(guī)模為4線鐵路，即2線客運(yùn)專線+2線貨運(yùn)專線，同時(shí)，貨運(yùn)專線在運(yùn)營(yíng)初期可兼顧汽車背負(fù)式運(yùn)輸功能。客運(yùn)專線設(shè)計(jì)速度目標(biāo)值為160～200 km/h，貨運(yùn)設(shè)計(jì)速度目標(biāo)值為160 km/h。中線鐵路隧道方案縱斷面如圖2所示。

圖2 隧道縱斷面圖Fig．2 Longitudinal profile of tunnel

隧道采用單管雙線+隔墻形式，共設(shè)置2管(見(jiàn)圖3)。在規(guī)劃研究及預(yù)可研階段，擬采用的隧道內(nèi)徑為14．6 m，設(shè)置300 mm內(nèi)襯和750 mm厚管片，隧道外徑16．7 m，救援通道寬度為1 500 mm。在可研究階段對(duì)隧道橫斷面進(jìn)行了優(yōu)化，優(yōu)化后的隧道內(nèi)徑為13．5 m，設(shè)置300 mm內(nèi)襯和700 mm厚的管片，隧道外徑15．5 m，客線救援通道寬度為1 250 mm，貨線救援通道寬度為1 000 mm，利用隧道上部閑余空間設(shè)置專用排煙通道。中線鐵路隧道方案有貨線鐵路隧道和客線鐵路隧道2種，其主要參數(shù)對(duì)比如表1所示。

圖3 隧道結(jié)構(gòu)示意圖Fig．3 Structure of tunnel

表1 貨線鐵路隧道方案和客線鐵路隧道方案主要參數(shù)對(duì)比Table 1 Parameters of passenger-dedicated tube and freight-dedicated tube of Qiongzhou Strait Tunnel

中線鐵路隧道方案在兩岸設(shè)置2座工作井，初步規(guī)劃擬采用4臺(tái)直徑為15．9 m的超大直徑泥水盾構(gòu)自兩岸工作井兩兩向海中掘進(jìn)，最終在海中地層實(shí)現(xiàn)對(duì)接。

2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

復(fù)合式泥水盾構(gòu)泥水壓力通過(guò)氣壓間接控制，與直接控制型泥水盾構(gòu)相比，其精度高，具有對(duì)周圍環(huán)境影響小、地表變形容易控制等優(yōu)勢(shì)，能適用于不同類型的地層條件，具有良好的地層適應(yīng)性和開挖面高精度平衡控制性能。因此，復(fù)合式泥水盾構(gòu)被廣泛地應(yīng)用于復(fù)雜地質(zhì)條件下的大直徑水底隧道工程施工中。

國(guó)外已將高端計(jì)算機(jī)技術(shù)、激光導(dǎo)向技術(shù)、機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)等一系列智能化技術(shù)成功地應(yīng)用于大直徑泥水平衡盾構(gòu)施工中。如:1998年建成運(yùn)營(yíng)的日本東京灣道路隧道采用8臺(tái)φ14．14 m泥水盾構(gòu)施工，2003年建成的德國(guó)易北河第四隧道采用1臺(tái)φ14．2 m泥水盾構(gòu)施工，2004年貫通的荷蘭綠色心臟隧道采用1臺(tái)φ14．87 m泥水盾構(gòu)施工。目前，國(guó)外超大直徑泥水盾構(gòu)直徑已達(dá)15．43 m，集成了相關(guān)領(lǐng)域的高新技術(shù)，體現(xiàn)了超大直徑和智能化的發(fā)展趨勢(shì)。國(guó)際上，在盾構(gòu)技術(shù)先進(jìn)的國(guó)家中，超大直徑泥水盾構(gòu)的設(shè)計(jì)、制造和施工技術(shù)已達(dá)到相當(dāng)先進(jìn)的水平，許多高科技應(yīng)用于超大直徑泥水盾構(gòu)中，使得超大直徑泥水盾構(gòu)及其施工技術(shù)愈加完備、科學(xué)、安全可靠。

我國(guó)盾構(gòu)的開發(fā)與應(yīng)用始于1953年，東北阜新煤礦用手掘式盾構(gòu)修建了直徑為2．6 m的疏水巷道。上海隧道工程股份有限公司于1992年從日本引進(jìn)了1臺(tái)φ11．22 m大直徑泥水平衡盾構(gòu)，完成了上海延安東路復(fù)線越江隧道工程的施工;2004年從荷蘭引進(jìn)了1臺(tái)法國(guó)制造的φ14．87 m泥水盾構(gòu)，用于上海中環(huán)線越江隧道施工。2005年，中鐵隧道集團(tuán)有限公司與法國(guó)NFM公司聯(lián)合設(shè)計(jì)了2臺(tái)φ11．38 m大直徑泥水盾構(gòu)，由沈陽(yáng)北方重工組裝后，投入武漢長(zhǎng)江公路隧道施工中。2006年，中鐵隧道集團(tuán)有限公司采購(gòu)了1臺(tái)法國(guó)NFM與北方重工聯(lián)合制造的φ11．97 m泥水盾構(gòu)，用于北京鐵路地下直徑線施工，但由于刀盤刀具的設(shè)計(jì)與地質(zhì)不適應(yīng)，僅掘進(jìn)66 m就無(wú)法繼續(xù)掘進(jìn)，而后通過(guò)在刀盤前方開挖臨時(shí)豎井對(duì)刀盤進(jìn)行了改造。2007年法國(guó)NFM與北方重工聯(lián)合制造了4臺(tái)φ11．18 m泥水盾構(gòu)，用于廣深港獅子洋隧道施工。

國(guó)家科技部于2005年7月將泥水盾構(gòu)的研究列入國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(“863”計(jì)劃)進(jìn)行專題立項(xiàng)，依托武漢長(zhǎng)江公路隧道φ11．38 m大直徑泥水盾構(gòu)及上海上中路引進(jìn)的φ14．87 m大直徑泥水盾構(gòu)進(jìn)行“大直徑泥水盾構(gòu)消化吸收與設(shè)計(jì)”科研攻關(guān)，該“863”項(xiàng)目由中鐵隧道集團(tuán)有限公司牽頭承擔(dān);2007年，上海隧道股份有限公司、中鐵隧道集團(tuán)有限公司和浙江大學(xué)聯(lián)合承擔(dān)了國(guó)家“863”項(xiàng)目“泥水平衡盾構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)與樣機(jī)研制”，并成功研制了φ11．22 m直接控制型泥水盾構(gòu)。目前，應(yīng)用于軟土地層的大直徑泥水盾構(gòu)樣機(jī)(φ11．22 m)已由上海隧道股份有限公司、中鐵隧道集團(tuán)有限公司和浙江大學(xué)聯(lián)合研制成功，但適用于復(fù)雜地層施工的超大直徑復(fù)合式泥水盾構(gòu)仍依賴于進(jìn)口。

3 面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)

“十五”和“十一五”期間，國(guó)家“863”計(jì)劃先進(jìn)制造與自動(dòng)化領(lǐng)域?qū)⑷珨嗝嫠淼谰蜻M(jìn)機(jī)確立為重點(diǎn)項(xiàng)目，結(jié)合城市地鐵工程建設(shè)，啟動(dòng)了盾構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)及裝備的研究，主要包括針對(duì)特定地層的盾構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、樣機(jī)研制、試驗(yàn)技術(shù)與裝備、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范編制等。近10年來(lái)，在盾構(gòu)刀盤刀具設(shè)計(jì)制造技術(shù)、液壓驅(qū)動(dòng)與控制技術(shù)、盾構(gòu)模擬試驗(yàn)技術(shù)、測(cè)控技術(shù)及整機(jī)系統(tǒng)集成技術(shù)等方面取得了突破性進(jìn)展，基本掌握了土壓平衡盾構(gòu)、直接控制型泥水平衡盾構(gòu)和復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)，完成了樣機(jī)的制造，初步形成了盾構(gòu)設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試的成套工藝技術(shù);研制出了功能相對(duì)齊全的盾構(gòu)模擬試驗(yàn)平臺(tái)，初步具備了基礎(chǔ)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)條件;在盾構(gòu)及施工技術(shù)方面，國(guó)內(nèi)已取得專利500余項(xiàng)。這些創(chuàng)新成果縮小了我國(guó)盾構(gòu)技術(shù)與國(guó)外的差距，為盾構(gòu)技術(shù)攻關(guān)和裝備研制創(chuàng)造了條件。

在大直徑泥水盾構(gòu)的研制方面，我國(guó)各大盾構(gòu)制造企業(yè)主要通過(guò)與國(guó)外盾構(gòu)生產(chǎn)廠家合作制造過(guò)程中進(jìn)行引進(jìn)、消化、吸收，具備了大直徑泥水平衡盾構(gòu)制造、安裝和調(diào)試能力，也成功試制了應(yīng)用于軟土地層的大直徑泥水盾構(gòu)樣機(jī)(直徑11．22 m);但尚未掌握超大直徑(12～16 m)復(fù)合式泥水盾構(gòu)的總體設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試和系統(tǒng)集成技術(shù)，尤其是大埋深超大直徑復(fù)合式泥水盾構(gòu)的總體設(shè)計(jì)、系統(tǒng)集成技術(shù)和高水壓條件下的盾構(gòu)密封技術(shù)。用于大埋深、高滲透地層施工的超大直徑盾構(gòu)，國(guó)外也沒(méi)有類似的盾構(gòu)施工實(shí)例，在技術(shù)上面臨諸多挑戰(zhàn)。

結(jié)合瓊州海峽的建設(shè)條件，用于瓊州海峽隧道工程的高水壓超大直徑(16 m級(jí))盾構(gòu)有以下特點(diǎn):1)直徑16 m級(jí)(15．9 m);2)單機(jī)最大掘進(jìn)長(zhǎng)度13 km;3)最大抵抗水壓1．7 MPa;4)具備海中土木對(duì)接條件。

3．1 挑戰(zhàn)1:超大直徑盾構(gòu)設(shè)計(jì)制造技術(shù)

結(jié)構(gòu)剛度要求高，設(shè)計(jì)時(shí)須考慮盾構(gòu)的分塊，分塊必須合理，要考慮分塊制造，但組裝后，必須保證整體的制造與定位精度，要考慮分塊的起吊與運(yùn)輸;超大直徑盾構(gòu)大推力設(shè)計(jì);超大直徑盾構(gòu)大功率、大扭矩、高性能、節(jié)能、環(huán)保型變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)。日本日立造船已成功制造出直徑為17．48 m的土壓盾構(gòu)，用于西雅圖地下隧道施工，其設(shè)計(jì)理念可供參考。

3．2 挑戰(zhàn)2:超高水壓條件下盾構(gòu)的密封技術(shù)

需解決主軸承密封、盾尾刷密封、管片接縫密封等耐超高壓的技術(shù)瓶頸。美國(guó)米德湖取水隧道工程實(shí)際承受的最大水壓為1．7 MPa，現(xiàn)有科學(xué)技術(shù)水平可完全解決本工程最大水壓力所帶來(lái)的防水與施工難題。

3．3 挑戰(zhàn)3:盾構(gòu)特長(zhǎng)距離掘進(jìn)技術(shù)

需解決刀具的高耐磨和超高水壓條件下安全快速更換刀具的技術(shù)瓶頸。英吉利海峽隧道單機(jī)推進(jìn)距離達(dá)到19．9 km?？稍O(shè)計(jì)采用預(yù)留備用刀具、高水壓下常壓換刀、伸縮刀具、分層布刀等方法實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離掘進(jìn)。

3．4 挑戰(zhàn)4:特長(zhǎng)隧道在超高水壓條件下的水下對(duì)接技術(shù)

需解決水下對(duì)接高可靠加固技術(shù)和高精度定位技術(shù)等技術(shù)瓶頸。水下對(duì)接隧道國(guó)外有東京灣海底隧道，國(guó)內(nèi)有廣深港獅子洋客運(yùn)專線隧道。瓊州海峽隧道的地層以軟土為主，可采用類似于東京灣海底隧道的加固手段，加大冷凍力度和范圍，也可采用機(jī)械對(duì)接和輔助工法對(duì)接相結(jié)合的工藝，以提高對(duì)接的可靠性，減少風(fēng)險(xiǎn)。

4 盾構(gòu)新技術(shù)展望

針對(duì)瓊州海峽隧道超大埋深、超高水壓、超大斷面、特長(zhǎng)距離及地質(zhì)復(fù)雜多變的特點(diǎn)，在對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)調(diào)研的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究高效破巖的長(zhǎng)壽命刀盤刀具優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)、超高水壓條件下盾構(gòu)防水密封設(shè)計(jì)與制造技術(shù)、大功率高性能節(jié)能環(huán)保型變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)、高水壓長(zhǎng)距離掘進(jìn)地中對(duì)接施工裝備技術(shù)等設(shè)計(jì)、制造、控制及施工關(guān)鍵技術(shù)。

4．1 高效破巖、長(zhǎng)壽命刀盤刀具制造技術(shù)

針對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)過(guò)程中多變復(fù)雜的工程地質(zhì)和多場(chǎng)耦合及突變載荷的盾構(gòu)施工工況等工程環(huán)境所導(dǎo)致的刀盤刀具損壞，甚至發(fā)生安全事故的問(wèn)題，需研發(fā)長(zhǎng)壽命、高耐磨刀盤刀具材料，以大幅提高盾構(gòu)掘進(jìn)的地質(zhì)適應(yīng)性、可靠性和安全性。

4．2 超高水壓條件下盾構(gòu)防水密封設(shè)計(jì)與制造技術(shù)

在海底等超高水壓環(huán)境下的盾構(gòu)掘進(jìn)，主軸承密封、盾尾密封、管片接縫密封的可靠性將決定其成敗。針對(duì)大埋深超高水壓條件下(水壓最高將達(dá)到1．7 MPa)盾構(gòu)密封的高防水要求，通過(guò)研究主軸承密封、盾尾密封、管片接縫密封的材料、制造工藝及密封結(jié)構(gòu)形式，開發(fā)新型高黏度密封油脂，研究多道高效密封技術(shù)，以確保超高水壓下的盾構(gòu)施工安全。

4．3 超高水壓條件下常壓換刀裝置設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

采用帶壓換刀技術(shù)，人體能承受的水壓一般在0．45 MPa以下，而瓊州海峽隧道埋深大，土艙內(nèi)水壓將高達(dá) 1．7 MPa，需潛水作業(yè)［8-9］。針對(duì)超高水壓(＞0．45 MPa)條件下的刀具快速更換難題，設(shè)計(jì)在常壓條件下進(jìn)入刀盤輪幅的常壓換刀裝置，實(shí)現(xiàn)超高水壓下的常壓換刀，有效提高施工效率。

4．4 大埋深超大直徑盾構(gòu)總體設(shè)計(jì)及集成技術(shù)

針對(duì)跨江越海隧道超大埋深、超高水壓、超大斷面、超大載荷、特長(zhǎng)距離及地質(zhì)復(fù)雜多變的特點(diǎn)，基于國(guó)內(nèi)施工企業(yè)已有的相關(guān)施工數(shù)據(jù)，通過(guò)采用數(shù)值仿真、模擬試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)等方法進(jìn)行研究，提出超大直徑復(fù)合式泥水盾構(gòu)總體設(shè)計(jì)方案，自主創(chuàng)新形成一套針對(duì)特長(zhǎng)海底隧道復(fù)雜地質(zhì)條件的超大泥水盾構(gòu)設(shè)計(jì)理論、系統(tǒng)集成方法和總體集成設(shè)計(jì)制造技術(shù)。

4．5 超大直徑盾構(gòu)制造工藝技術(shù)

針對(duì)超大直徑盾構(gòu)對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性及方便運(yùn)輸?shù)囊?，在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮盾構(gòu)的分塊，且分塊必須合理，既要考慮分塊制造，又要考慮分塊在組裝時(shí)的定位精度。針對(duì)國(guó)內(nèi)超大直徑泥水盾構(gòu)制造技術(shù)的發(fā)展滯后于施工技術(shù)的現(xiàn)狀，應(yīng)突破性地解決超大直徑盾構(gòu)的制造工藝技術(shù)，提高泥水盾構(gòu)制造業(yè)的水平，加快高端泥水盾構(gòu)國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程，提升我國(guó)超大直徑盾構(gòu)裝備制造業(yè)的自主創(chuàng)新能力與核心競(jìng)爭(zhēng)力。

4．6 大功率高性能節(jié)能環(huán)保型變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)

針對(duì)超大直徑盾構(gòu)對(duì)大功率變頻電機(jī)的需求，以及目前國(guó)內(nèi)的變頻電機(jī)功率小、體積大的現(xiàn)狀，為適應(yīng)超大直徑盾構(gòu)工況復(fù)雜、空間有限、功率大的特點(diǎn)，研究大功率、小體積、高性能節(jié)能環(huán)保型變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)，完成對(duì)高防護(hù)等級(jí)、大功率、小體積水冷變頻節(jié)能電機(jī)的技術(shù)研究，并開發(fā)出符合超大直徑盾構(gòu)需求的、具有同步功能的、高效率的變頻驅(qū)動(dòng)器，以適應(yīng)超大直徑盾構(gòu)掘進(jìn)施工過(guò)程的柔順控制需求。

4．7 智能化檢測(cè)與控制技術(shù)

大埋深超大直徑盾構(gòu)整機(jī)控制集成化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化要求較高，可在吸收國(guó)外超大直徑泥水盾構(gòu)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的盾構(gòu)控制系統(tǒng)，并確保開發(fā)的控制系統(tǒng)能滿足超大直徑復(fù)合式泥水盾構(gòu)整機(jī)控制的要求，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制和狀態(tài)檢測(cè)的集成化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。

4．8 高水壓特長(zhǎng)距離掘進(jìn)地中對(duì)接施工裝備技術(shù)

瓊州海峽隧道施工時(shí)，超大直徑盾構(gòu)在1．7 MPa的高水壓條件下通過(guò)刀具更換(常壓進(jìn)艙與減壓限排帶壓進(jìn)艙相結(jié)合)進(jìn)行超長(zhǎng)距離掘進(jìn)后，在高水壓條件下實(shí)現(xiàn)海中對(duì)接。針對(duì)高可靠對(duì)接加固技術(shù)和高精度定位技術(shù)的難題，研究采用機(jī)械對(duì)接裝備和輔助工法對(duì)接相結(jié)合的工藝，以提高對(duì)接的可靠性，減小盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)。

4．9 開挖面高精度平衡控制技術(shù)

開挖面的穩(wěn)定性控制是超大直徑盾構(gòu)施工的重難點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)之一，控制不好會(huì)引起地面沉降、房屋塌陷等工程事故。開挖面的穩(wěn)定是由地質(zhì)條件、推進(jìn)系統(tǒng)、刀盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及泥水循環(huán)系統(tǒng)等共同作用的結(jié)果，高精度的泥水壓力檢測(cè)技術(shù)、用于泥水循環(huán)等系統(tǒng)的變轉(zhuǎn)速泵控技術(shù)、刀盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與推進(jìn)系統(tǒng)等多系統(tǒng)之間的參數(shù)協(xié)調(diào)控制技術(shù)等，都是需要進(jìn)一步研究和掌握的技術(shù)。

4．10 新型破巖(切削)技術(shù)

高壓水射流破巖速度是常規(guī)刀具破巖速度的2～3倍。激光法屬于熔融和氣化方式，具有其他常規(guī)破巖方法所沒(méi)有的效率優(yōu)勢(shì)，因此，需研究高壓水射流法［10-11］、激光法等在盾構(gòu)破巖應(yīng)用中的可行性。高壓水射流法和激光法破巖將是今后最具發(fā)展?jié)摿Φ男滦推茙r方法，而新型破巖技術(shù)的實(shí)現(xiàn)必將促進(jìn)盾構(gòu)法技術(shù)的飛躍發(fā)展。

5 討論

21世紀(jì)是地下空間被快速開發(fā)利用的時(shí)期，隨著我國(guó)城市建設(shè)的發(fā)展，道路交通網(wǎng)絡(luò)，特別是跨江越海高速鐵路隧道、跨江越海公路隧道的建設(shè)任務(wù)越來(lái)越重。為適應(yīng)跨江越海隧道工程建設(shè)不斷發(fā)展的需要，盾構(gòu)正在向超大直徑、超長(zhǎng)距離、超大埋深方向發(fā)展，要求盾構(gòu)技術(shù)更大(更大的隧道斷面)、更快(能高效掘進(jìn)，滿足工期要求)、更可靠(適應(yīng)深埋、高水壓及多種復(fù)雜地質(zhì))，能應(yīng)對(duì)各種地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，有效解決施工中遇到的各種難題。

目前，與需求不相適應(yīng)的是國(guó)內(nèi)所有的超大直徑復(fù)合式泥水盾構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)和裝備均從國(guó)外引進(jìn)，國(guó)內(nèi)制造企業(yè)只能作為國(guó)外制造商的分包，僅做一些技術(shù)含量低、能耗大的結(jié)構(gòu)件加工和組裝等工作，沒(méi)有真正涉及核心技術(shù)，與市場(chǎng)需求形成較大反差。因此，研制出能適應(yīng)于超高埋深、超高水壓、特長(zhǎng)距離和復(fù)雜多變地質(zhì)條件下的超大直徑復(fù)合式泥水盾構(gòu)，對(duì)于提升我國(guó)重大裝備制造水平、掌握超大盾構(gòu)的自主設(shè)計(jì)與制造工藝技術(shù)具有重大的戰(zhàn)略意義，同時(shí)，也關(guān)系著跨海通道能否盡早建成。通過(guò)對(duì)大埋深超大直徑復(fù)合式泥水盾構(gòu)的研制，可實(shí)現(xiàn)核心關(guān)鍵技術(shù)的突破，掌握大埋深超大直徑復(fù)合式泥水盾構(gòu)的總體設(shè)計(jì)和制造的集成技術(shù)，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，使我國(guó)盾構(gòu)成套裝備整體技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，最終使我國(guó)在國(guó)際盾構(gòu)技術(shù)行業(yè)中具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

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