超級裝備 最聰明盾構機挑戰穿海工程

2019年1月18日，海宏號盾構機在大連始發，這一被稱為最聰明的盾構機完全由中國研發，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？

難題1：

在近50米深的海底掘進，水土壓力高，施工人員帶壓作業，有風險效率低。

破解：設計常壓刀艙，讓施工人員在常壓狀態下更換刀具。“這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。“以往，換刀要在到刀盤最前端，不但需要專業的潛水減壓裝置，而且在巨大的壓強下，只能工作兩個小時。”設計師張國良說，通過常壓刀艙的設計就可以徹底解決這個問題。

難題2：

溶洞群多發，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及超前地質預報系統。“國內其他盾構機還沒有擁有這樣的系統。”張國良說，這兩個系統都裝置在刀盤后的1號機組上，其中超前地質預報系統可以發出地震波，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，可以讓盾構井平穩穿越溶洞群。

難題3：

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。“如果拿汽車打比方，就相當于發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。”張國良說。

難題4：

大量泥漿混雜，傳送一旦堵塞排渣不暢，就會導致作業面壓力升高，作業面失穩，增加施工危險性。

破解：采用雙破碎機系統提高主機段攜渣能力，降低前倉滯排概率。“這套系統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，同時也在環保方面有所作用。”張國良說。

值得一提的是，它配備了更精良的傳感系統，盾構機在掘進時“感到”力量不平衡，就能盡快調整。