國產(chǎn)首臺常壓換刀式超大直徑泥水平衡盾構(gòu)機順利驗收成功下線

9月23日，由鐵建重工和中鐵十四局聯(lián)合研制，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)首臺常壓換刀式超大直徑泥水平衡盾構(gòu)機“沅安號”順利驗收成功下線，實現(xiàn)了國產(chǎn)自主盾構(gòu)研制技術(shù)的又一次大跨越，填補了我國在盾構(gòu)機常壓換刀技術(shù)領(lǐng)域的空白。

“沅安號”的刀盤設(shè)計猶如一朵綻放的桃花，為平素剛勁的國之重器憑添了一份柔美的藝術(shù)氣息，是目前國內(nèi)顏值最高的盾構(gòu)機之一，其開挖直徑11.75m、整機長度132m、總重約3000t，裝機功率6100kW。預(yù)計9月底陸續(xù)運抵常德沅江過江隧道施工現(xiàn)場，開啟“穿江河、越湖海”的使命，為湖湘大地的軌道交通建設(shè)作出貢獻。

據(jù)了解，常德沅江過江隧道是湖南沅江流域中的第一條城市交通跨江隧道，也是首條大直徑過江盾構(gòu)隧道。隧道總投資25.44億元，設(shè)計全長2240米，設(shè)計時速60公里/小時，工期3年，建成后兩岸車輛最快5分鐘即可過江。隧道由中鐵十四局施工建設(shè)，采用泥水盾構(gòu)法施工，其中江中盾構(gòu)段長1680米 。據(jù)地質(zhì)勘測結(jié)果顯示，常德沅江過江隧道具有開挖斷面大、水文地質(zhì)條件復(fù)雜、穿越地層強度高、滲透系數(shù)大、高水壓等特點。沅江防洪大堤為人工填筑而成，含有大量塊石、卵石，不利于隧道施工。隧道地質(zhì)層富含卵石，均勻性較差，主要為石英質(zhì)，點載荷強度為0.51-5.21Mpa，將對盾構(gòu)機刀盤施工作業(yè)造成不利影響。

通常情況下，壓力平衡式盾構(gòu)機必須是帶壓力施工的，只有保持壓力平衡，才能控制施工掌子面沉降，保證施工安全，所以無論工作還是不工作，盾構(gòu)機刀盤后的壓力艙都要保持與外部相當?shù)膲毫?。盾?gòu)機更換刀具需要在高于正常條件下2倍的高壓環(huán)境中作業(yè)，這個過程十分危險。此前該項工作一般都是由資深潛水員擔當，勞動報酬每小時約1萬元，工作時間短，準備周期長，進入壓力艙到出艙的過程最少需要6個小時，每次只能更換部分刀具。出艙過程至少需要2小時逐步減壓，否則溶解在血液內(nèi)的高濃度氮氣會在迅速降低的壓力下釋放并膨脹，把作業(yè)人員的肺吹爆，具有很大的危險性，場外甚至還需專門配備救護車。人員奇缺，勞動報酬高，工作效率低是長期困擾盾構(gòu)機帶壓換刀的難題。

針對盾構(gòu)機施工過程中刀具更換難度高、風(fēng)險大這一行業(yè)難題，鐵建重工在該設(shè)備上采用自主研發(fā)的常壓換刀技術(shù)，可有效避免泥水盾構(gòu)由工作人員帶壓進行換刀作業(yè)的風(fēng)險，大大提高了換刀作業(yè)效率，降低了帶壓條件下?lián)Q刀成本，使換刀作業(yè)更安全更可靠更便捷，將高強度、高風(fēng)險、高污染的隧道掘進工程作業(yè)轉(zhuǎn)變成為相對安全、可靠、高效的綠色施工模式。

除了常壓換刀這一“獨門絕技”以外，“沅安號”集許多先進技術(shù)于一身。它融合了鐵建重工自主研發(fā)的集成控制技術(shù)，整機性能先進可靠，采用了集成箱涵同步拼裝技術(shù)，掘進施工過程中可進行預(yù)制箱涵同步拼裝，縮短工期，大大提高了隧道整體施工效率;通過高精度氣液壓力平衡控制技術(shù)的應(yīng)用，保證了掘進開挖過程中掌子面持續(xù)高精度穩(wěn)壓控制;采用大功率泥漿環(huán)流沖刷系統(tǒng)優(yōu)化匹配技術(shù)，為系統(tǒng)高效開挖和輸送提供了一體化保障措施，便于靈活操控和實時運行參數(shù)調(diào)整，充分滿足隧道建設(shè)快速、優(yōu)質(zhì)、高效、安全、環(huán)保、集成化程度高的要求，代表了我國隧道施工現(xiàn)代化發(fā)展方向。

目前，鐵建重工泥水平衡盾構(gòu)機系列開挖直徑覆蓋3~17米，憑借優(yōu)異的施工性能、極高的技術(shù)水準推動了我國隧道掘進裝備產(chǎn)業(yè)升級，提升了我國裝備制造業(yè)水平和重大裝備國際核心競爭力，標志著我國現(xiàn)代化大型隧道施工裝備已經(jīng)達到世界領(lǐng)先水平。