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中国自主研制的15米级超大直径泥水盾构成功穿越汕头海湾

日期: 2020-08-10
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8月7日上午8时,随着中铁工业所属中铁装备联合中铁隧道局、中信重工研制的“中铁306号”超大直径泥水盾构机刀盘缓缓到达接收井,宁静的水面泛起阵阵涟漪,“世界级挑战性工程”汕头海湾隧道正式迎来全线贯通,标志着我国自主研制的15米级超大直径盾构机成功穿越汕头海湾,掀开了我国跨江越海隧道建设新篇章,对未来中国及世界海峡隧道建设具有重要意义


中国自主研制的15米级超大直径泥水盾构成功穿越汕头海湾

汕头海湾隧道是中信集团投资、中铁隧道局设计施工总承包的国内最大直径越海盾构隧道,是我国首条兼具城市道路与一级公路功能的水下盾构隧道,同时也是我国第一条地处8度抗震设防烈度区的超大直径海底盾构隧道

国产15米级超大直径泥水盾构

超大直径泥水平衡盾构是“中国制造2025”规划中重点发展的高端装备。此前,超大直径泥水平衡盾构的核心技术一直被国外品牌的长期垄断,为了改变这种受制于人的局面,在国家“863”计划支持下,中铁装备组织优势研发团队,并联合中铁隧道局集团、中信重工,攻关突破多项核心技术。

中国自主研制的15米级超大直径泥水盾构成功穿越汕头海湾

中铁装备为汕头海湾隧道西线项目量身定制的“中铁306号”盾构机,刀盘直径达到15.03米,这是我国自主设计制造的15米级超大直径泥水平衡盾构。'中铁306号'具有超高承压能力系统集成设计、常压换刀技术、伸缩摆动式主驱动技术、双气路压力控制技术、智能化程度高等五大创新点。具有对周边环境影响小、工厂化作业程度高、地面沉降控制精度高、安全快速的特点,在我国一系列的跨江越海隧道施工中有着独特优势。

“世界级挑战性工程”

汕头海湾隧道全长6680米,双向六车道,其中海底盾构施工段长3047米,分为东、西线两座隧道。

施工综合难度和风险首屈一指,中国工程院院士钱七虎、孙钧、周福霖等多次到现场调研了解相关情况,称汕头海湾隧道为“世界级挑战性工程”

被称为“世界级挑战性工程”到底有多难?请了解下:

汕头海湾隧道具有“大、高、硬、浅、险”等特点。

“大”是指采用的泥水盾构机直径为15米级,属于超大直径;

“高”是指其处于高地震烈度区,达到8度;

“硬”是指岸上段孤石和海中基岩段,岩石的强度高;

“浅”是指盾构机上方覆盖层厚度薄,在始发地段隧道上覆土体仅为8.2米;

“险”是指海湾隧道处于软硬不均地层,地质复杂,施工难度大,安全风险高。

中国自主研制的15米级超大直径泥水盾构成功穿越汕头海湾

汕头海湾隧道的难,不仅难在已探知的五项挑战,更体现在层出不穷的未知挑战,无类似工程借鉴。

围绕汕头海湾隧道建设的种种争论贯穿了工程始终:建桥,还是建海底隧道?是盾构隧道,还是沉管隧道?是进口盾构还是国产盾构?……

特别是在盾构机选择上,无论是广东省交通厅、汕头市政府,还是建设单位中信集团,设计单位湖南省交通规划勘察设计院,施工单位中铁隧道局等,都承担了巨大的压力和风险。

中国自主研制的15米级超大直径泥水盾构成功穿越汕头海湾

盾构机诞生于国外,以德国海瑞克公司为代表的当今国际著名盾构机制造商,具有丰富的制造业绩。我国虽然在21世纪初开启了盾构国产化进程,2008年,我国自主研制的首台复合式盾构机“中铁1号”在新乡下线,但此时的国产盾构应用范围有限,而国内制造15米级的超大直径盾构尚无先例。

一边是技术成熟的进口盾构,一边是正在成长需要在实践中汲取营养的国产盾构,面对汕头海湾隧道这样的“世界级挑战性工程”,选择进口盾构无疑能降低风险。

盾构机作为一种高端复杂设备,是“大国重器”代表之一,是一个国家科研水平、工业制造水平和综合国力的重要体现,国产盾构经过几十年的追赶,取得了飞跃的发展。但国产盾构仍有许多空白需要填补,其中一个重要原因就是,许多人都倾向于选择成熟的进口盾构,而不愿承担国产盾构应用过程中所带来的风险,以至于国产盾构错失了很多成长机会。

最终在总包方技术团队的坚持下,“一中一外”两台盾构同场竞技的方案被确认,国产盾构第一次迈进15米级超大直径领域。

中国自主研制的15米级超大直径泥水盾构成功穿越汕头海湾

作为这台国产盾构制造商,中铁装备的副总经理王杜娟的心里别有一番感受:“国产盾构用几十年走过了发达国家近两百年的历程,汕头海湾隧道是时代赐予我们的舞台,我们要做的就是无愧于这个舞台、无愧于这个时代。”

2018年4月,进口盾构从汕头海湾隧道南岸始发,历时736天,穿越苏埃海湾,于2020年5月成功抵达北岸。

2018年10月,国产盾构亦从汕头海湾隧道南岸启航,历时660天,穿越苏埃海湾,于2020年8月成功抵达北岸。

国产盾构和进口盾构先后始发、同向掘进、同台竞技,在苏埃海湾20余米的水下,共同演奏了惊艳世界的壮美音符。

中国技术挺起中国制造的脊梁

自2018年10月始发以来,“中铁306号”在掘进过程中遭遇了诸多困难和挑战:盾构机上方覆盖层厚度薄,地质复杂,隧道处于软硬不均地层,给设备带来了严峻的考验。

特别突出的是,西线隧道第三段基岩凸起长度达71.8米,岩石主要为中微风化花岗岩,地勘揭露岩石最高强度达216兆帕,是东、西线盾构隧道六段基岩凸起中岩石强度最大、施工风险最高的一段。

中国自主研制的15米级超大直径泥水盾构成功穿越汕头海湾

为更有效应对超强硬岩,中铁装备现场技术服务团队积极协助施工单位,根据西线基岩掘进实际情况,最终通过试验模拟、针对性装置和信息化管理,精准地控制掘进参数,优化了刀具配置,成功克服了地质带来的各项施工难题,确保了设备顺利推进。掘进期间创下最高月进尺460米,日进尺25米,周进尺150米的好成绩不仅刷新了国产超大直径泥水平衡盾构机的施工掘进纪录,也创造了汕头海湾隧道全线隧道的月掘进纪录。

中国自主研制的15米级超大直径泥水盾构成功穿越汕头海湾

“中铁306号”在孤石、基岩、8度地震烈度区等复杂施工条件下,历时651天,成功绘出一道长达3047米的海底长虹,创造了国产高技术装备铸造超级工程的新纪录,也掀开了我国跨江越海隧道建设新篇章,对未来中国及世界海峡隧道建设具有重要的指导意义

中国工程院院士周福霖评价“汕头海湾隧道建设中形成的高烈度地区隧道建造体系,对未来中国隧道建设、世界隧道建设将起到一个示范作用,对我国未来开工建设的琼州海峡隧道、渤海海峡隧道、台湾海峡隧道等具有重要的指导意义。”

中国自主研制的15米级超大直径泥水盾构成功穿越汕头海湾

据了解汕头海湾隧道连接汕头南北两岸,建成后为双向六车道,主线设计行车速度60公里/时,内部空间分为三层,顶部为排烟通道,中部为三车道行车层,底部为救援通道及管廊。

隧道贯通后,还将进行隧道内部建设,预计将于2021年亚青会举办前实现通车。通车后,将成为汕头市第三条过海通道,能够全天候保障内海湾交通畅通,助推汕头打造高水平全国性综合交通枢纽,更圆了海内外潮人全天候通行汕头海湾两岸的百年梦想。



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