“蘇州造”盾構(gòu)機征服掘進禁區(qū)
記者近日獲悉，為深度融入成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟圈建設(shè)，常熟企業(yè)中交天和機械設(shè)備制造有限公司積極下好“先手棋”，唱好“雙城記”，連續(xù)為成都地鐵17號、19號、30號及13號線，都四山地軌道快線，重慶軌道交通15號、18號、27號線和重慶電力隧道等工程項目提供各類型盾構(gòu)機70余臺套，助力成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟圈軌道交通建設(shè)，并在多項極限挑戰(zhàn)中闖關(guān)成功。
配齊掘進“工具包”，創(chuàng)造“中交天和成都模式”
成都地鐵17號線項目盾構(gòu)隧道全長約26公里，掘進地層主要為砂卵石，卵石含量達75%，夾雜的大漂石最大粒徑達1100毫米，并伴隨粉細砂層透鏡體；而且，地下水豐富，水位高，補給迅速。掘進過程中，盾構(gòu)機猶如“在流動的卵石堆里鉆洞”。
中交天和提供該項目盾構(gòu)隧道全部所需的20臺盾構(gòu)機，并針對現(xiàn)場地質(zhì)情況開展了創(chuàng)造性、適應(yīng)性設(shè)計，配備解決所有可能出現(xiàn)難題的掘進“工具包”，把盾構(gòu)機掘進難題一一化解，創(chuàng)造了“中交天和成都模式”。
在掘進過程中，砂卵石地層造成刀盤、刀具、渣土輸送系統(tǒng)等磨損嚴重，并帶來高頻率換刀的困擾。為此，中交天和顛覆傳統(tǒng)思路，運用“以排為主、破碎為輔”理念，采用自主首創(chuàng)大開口刀盤（開口率達45%）、無軸帶式螺旋機及重型撕裂刀組合配置，將排石粒徑由500毫米提高至1100毫米。大開口刀盤讓被剝離的大粒徑卵石進入土倉，通過無軸帶式螺旋排出。
在成都地區(qū)，以往盾構(gòu)機掘進150米即需換刀，一次換刀需停機5至7天，每次換刀耗費超過20萬元。相較傳統(tǒng)盾構(gòu)機掘進先破碎卵石再“吞食”，中交天和的盾構(gòu)機在掘進中遭遇卵石無需破碎，可直接“吞食”，月最高掘進278環(huán)（417米），可連續(xù)掘進750余米不換刀，刀具利用率提升數(shù)倍，僅此一項便可節(jié)約成本5000余萬元。隨著成都地鐵17號線項目貫通，所用盾構(gòu)機大部分轉(zhuǎn)入成都地鐵19號線項目，并創(chuàng)造了月最高掘進408環(huán)（612米）的新紀錄。
沉降可控對盾構(gòu)機掘進過程至關(guān)重要，一毫一厘，肉眼難以察覺，但稍有不慎，極易造成高架橋樁基位移、地面沉降超限、鐵路軌道偏移等嚴重問題。對此，中交天和對盾構(gòu)機開展“剛?cè)岵?rdquo;式設(shè)計。所謂“剛”，即每臺盾構(gòu)機采用超大功率、超大扭矩配置，大扭矩、大推力提供強大動力，使盾構(gòu)機在卵石堆中遇強則強。所謂“柔”，即每臺盾構(gòu)機配置同步注漿、渣土改良系統(tǒng)和微速推進系統(tǒng)，在不穩(wěn)定地層或復雜地層環(huán)境中如和風細雨般勻速推進。中交天和盾構(gòu)機僅用25天即成功下穿成雅鐵路，鐵路橋墩單次最大沉降0.9毫米，完全符合“最大沉降2毫米”的設(shè)計控制標準。
克服高海拔山地挑戰(zhàn)，創(chuàng)造“極限地層”掘進紀錄
都四山地軌道交通項目為全國首條以齒軌作為運行軌道的高海拔山地軌道項目，也是四川省重點打造的軌道交通旅游觀光試點扶貧工程。該項目起自成灌高鐵都江堰站，終于阿壩州小金縣四姑娘山鎮(zhèn)，全長123.18公里，設(shè)計運行時速120千米，多數(shù)路段為高架橋或隧道，橋隧占比超過98%。
中交天和為該項目提供“蜀光號”“蜀新號”2臺盾構(gòu)機。項目地質(zhì)主要為高富水砂卵石、漂石地層，直徑200至1400毫米的漂石占卵石比重60%至80%，強度高達150兆帕。卵石漂石占比高、粒徑大、強度高的地層特點可能帶來刀盤頻繁卡頓、刀具磕裂脫落、螺機卡死斷軸等挑戰(zhàn)。由此，該項目成為國內(nèi)在建卵石地層盾構(gòu)機掘進難度最大的工程，被業(yè)內(nèi)稱為砂卵石地層的“極限地層”和盾構(gòu)機掘進禁區(qū)。
中交天和根據(jù)該項目地質(zhì)地層狀況，按照“以排為主、破碎為輔、排破并用”思路，對盾構(gòu)機進行針對性、適應(yīng)性設(shè)計。刀盤采用“6輻條+6面板”布局，刀盤開口率40%，配備各型號刀具352把，配置渣土改良系統(tǒng)、帶式（無軸）螺旋及穩(wěn)定輸送系統(tǒng)，對盾構(gòu)機各部位與卵石接觸面進行整體耐磨處理，以應(yīng)對復雜地質(zhì)地層掘進。在掘進中，實現(xiàn)日均掘進9環(huán)（14.4米）、單月掘進321環(huán)（513.6米），創(chuàng)造富水大粒徑卵石、漂石“極限地層”下掘進的新紀錄。目前，“蜀光號”已累計掘進1181環(huán)，完成盾構(gòu)隧道掘進任務(wù)的57%；“蜀新號”已累計掘進1545環(huán)，完成盾構(gòu)隧道掘進任務(wù)的72%。
制定“組合拳”，刷新“山城”盾構(gòu)機掘進新速度
重慶軌道交通15號線項目全長71.5公里，最高設(shè)計運行時速140公里，為大直徑、高時速的城市軌道快線，是重慶加快“一小時經(jīng)濟圈”發(fā)展的重要組成部分，對緩解重慶軌道交通客流壓力、優(yōu)化市民出行環(huán)境具有重大意義。
中交天和為該項目投入10臺各類型盾構(gòu)機。據(jù)了解，該項目有重慶在建軌道交通施工難度較大的長大盾構(gòu)隧道；盾構(gòu)隧道段最淺覆土僅為8.5米，40%區(qū)域為超淺埋隧道；1.5公里掘進區(qū)間平面走向為S形線路，為先下坡再上坡，縱坡達4.4%，區(qū)間高差達55米，相當于1000米區(qū)間隧道兩端的垂直高度落差達18層樓高；同時，需下穿河流、立交橋、建筑群等100多處風險源，掘進參數(shù)精度控制要求高，對盾構(gòu)機性能和技術(shù)團隊組織能力、專業(yè)水準是個極大考驗。
針對該項目地層地質(zhì)狀況，中交天和定制一套“組合拳”。前期，優(yōu)化盾構(gòu)機選型、刀盤刀具設(shè)計，讓盾構(gòu)機集地層超前加固、掘進、出渣等功能于一體，配置533毫米“升級版”刃口滾刀，增強破巖能力，確保連續(xù)超長距離掘進不換刀。依托智能化、全方位遠程安全監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)對復雜地層地質(zhì)狀況，做到精準掌控，實現(xiàn)對掘進全過程、無差別的智能化、標準化控制。目前，盾構(gòu)機月均掘進340米，其中，龍俊大道站至兩江大道站右線單日最高掘進12環(huán)（21.6米）、單月掘進248環(huán)（446.4米），刷新“山城”盾構(gòu)機掘進新速度，為類似地層地質(zhì)條件下同類型軌道交通盾構(gòu)機掘進提供“中交天和樣本”。
據(jù)悉，接下來，中交天和將繼續(xù)深度融入成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟圈建設(shè)大潮，不斷提供更多“高、精、尖、新”的工程裝備，為推動成渝地區(qū)經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展作出新貢獻。（蘇報駐常熟記者 陳潔 蘇報通訊員 張鳳華）
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