2019年1月18日,海宏號盾構機在大連始發(fā),這一被稱為最聰明的盾構機完全由中國研發(fā),為此次施工量身打造。
梭魚灣,正在建造的中國航母就停泊于此。大連地鐵5號線要穿過這個海灣,考慮到巨輪的出入,不能架設跨海橋梁,因此采用海底隧道。但是隧道會穿越一個海底巖溶區(qū)域,有上千個溶洞,其中最大溶洞高30米,這使得施工必須一路穿過硬質巖石,夾雜溶洞——地層密度變化大,盾構機更容易歪頭、鉆偏。而盾構機掘進到溶洞,可能會馬失前蹄,栽下去;穿越溶洞還可能引起坍塌或涌水,威脅生命。這次施工國內尚無先例可循,是世界性難題,于是這一超級裝備應運而生。
海宏號盾構是目前世界上功能最全的盾構機,核心部件設計全球領先,刀盤直徑12.26米,整機長度約158米,總重約2840噸。
那它是如何解決這些世界性的難題的呢?
在近50米深的海底掘進,水土壓力高,施工人員帶壓作業(yè),有風險效率低。
破解:設計常壓刀艙,讓施工人員在常壓狀態(tài)下更換刀具?!斑@是這臺盾構機最先進的地方。走進刀艙,在狹小空間里,刀具都安裝在刀筒內,可提出刀筒,升起閥門,更換刀具,整個流程中操作人員都可在刀艙內完成?!耙酝?,換刀要在到刀盤最前端,不但需要專業(yè)的潛水減壓裝置,而且在巨大的壓強下,只能工作兩個小時?!痹O計師張國良說,通過常壓刀艙的設計就可以徹底解決這個問題。
溶洞群多發(fā),最大溶洞相當于30層樓高。盡管已進行了預處理,但仍可能存在風險。
破解:設計搭載式超前高效鉆注系統(tǒng)及超前地質預報系統(tǒng)。“國內其他盾構機還沒有擁有這樣的系統(tǒng)?!睆垏颊f,這兩個系統(tǒng)都裝置在刀盤后的1號機組上,其中超前地質預報系統(tǒng)可以發(fā)出地震波,對軟弱帶、破碎帶、斷層、空洞等不良地層進行探測,而超前鉆注系統(tǒng)則可進行360度的鉆探,同時澆注混凝土加固,可以讓盾構井平穩(wěn)穿越溶洞群。
在狹小空間內更換刀具,刀盤不能活動,更換效率降低。
破解:主驅動采用伸縮擺動形式,當需要更換刀具時,可將刀盤縮回,提升換刀的便捷性,能夠有效適應上軟下硬地層,提升對主軸承的保護?!叭绻闷嚧虮确剑拖喈斢诎l(fā)動機前面的裝置是可以轉動和伸縮的,不但更換部件變得很方便,最大限度保護軸承,同時還提高了工作效率?!睆垏颊f。
大量泥漿混雜,傳送一旦堵塞排渣不暢,就會導致作業(yè)面壓力升高,作業(yè)面失穩(wěn),增加施工危險性。
破解:采用雙破碎機系統(tǒng)提高主機段攜渣能力,降低前倉滯排概率?!斑@套系統(tǒng)可將渣土粉碎的更加徹底,并配備了大功率的泵機,可迅速排渣,同時也在環(huán)保方面有所作用?!睆垏颊f。
值得一提的是,它配備了更精良的傳感系統(tǒng),盾構機在掘進時“感到”力量不平衡,就能盡快調整。