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国内自主研制最大直径盾构机“沧渊号”成功下线

来源:光明网2025-03-26 16:55

  3月26日,我国自主研制的最大直径盾构机“沧渊号”在中交天和常熟制造中心成功下线,将肩负世界最长高速公路水下盾构隧道——海太长江隧道工程左线掘进施工任务。

国内自主研制最大直径盾构机“沧渊号”成功下线

  大海古称沧渊,有“龙起于渊”的典故。“沧渊号”是继中交天和自主研制刀盘直径16.07米“运河号”超大直径盾构机顺利应用后,自主研制成功的又一超大直径盾构机,开挖直径达16.66米,整机总长176米,总重量超5650吨,再创国产超大直径盾构机新纪录。

  从过去长江隧道由清一色“洋盾构”掘进施工,到中交天和自主研制国产首台超大直径盾构机“天和号”破局,到国产盾构机与“洋盾构”同场竞技,再到如今的国产超大直径盾构机在长江隧道工程建设中大显身手,彰显我国国产超大直径盾构机研制和应用实现新跨越。

国内自主研制最大直径盾构机“沧渊号”成功下线

  海太长江隧道位于江苏省长江入海口,北起南通市海门区,南至苏州太仓市,左线由中交隧道局承建,线路全长39.07公里,其中:盾构隧道长9327米。海太长江隧道最大埋深超过75米,最高水压超过7.5巴。

  始发后,“沧渊号”需穿越多种复杂地质带,特别在穿越长江及两岸大堤时,沉降需控制在毫米级,掘进难度极大,且江中地质勘探覆盖区域有限,未知区域多,犹如“摸着石头过河”。近17米的开挖直径意味着刀盘所需扭矩大,主驱动轴承负载大;穿越黏土地层,盾构机易结泥饼;高水压对主驱动密封、盾尾密封等部件承压能力要求极高,在保持高性能负载前提下,如何确保盾构机在长江底连续长距离掘进是面临的一项重大挑战。

国内自主研制最大直径盾构机“沧渊号”成功下线

  对此,中交天和研发团队为“沧渊号”搭载三大利器:

  一是“数字大脑”构建智能掘进生态。搭载智能掘进系统,实现一键启动、自主巡航掘进、姿态自主控制、泥水环流智能控制、同步注浆自动控制及自动注油注脂,实现掘进全程自主控制;智能诊断与维护系统从感知和诊断异常、应对和自动控制,到维修和教学全覆盖,实现全生命周期护理,有效降低故障率,提高生产效率;能耗实时监测及控制系统推动节能降耗,打造绿色掘进闭环。

  二是“智刃铁齿”革新高效掘进法则。配置常压换刀功能的软土刀盘搭配梯度分布的合金刀具构成“超硬龙齿矩阵”,可实现石英砂含量约65%地层单次掘进2000米内不换刀。刀盘43%超高开口率,配置高压力、大流量中心冲刷系统及刀盘结泥饼预警系统,搭配伸缩摄像装置,无需人工带压进舱即可观察刀盘作业状况。刀盘中心面板设置12个冲洗口,及时冲洗刀盘刀具,有效降低刀盘结泥饼风险。

  三是“智慧心脏”主动防护安全升级。全球首套具备主动防护功能的智慧心脏,实现掘进可视、可达、可控,即:配置监测系统,连续监控主驱动运行,感知刀盘整体受力,有效避免刀盘异常导致主轴承过载。主驱动端面密封设计保证长距离掘进安全性,具备驱动密封更换和主动伸缩功能,有效应对换刀作业、刀盘脱困等情况。还配置管片连接构件智能拼装及掘进同步拼装控制系统,实现智能拼装与掘进作业同步,生产效率提高50%;集成管片上浮、盾尾间隙及管片变形监测预警系统,精准消除可能出现的误差;配备绿色换管装置及智能控制系统,保证掘进安全环保和隧道成形质量。

国内自主研制最大直径盾构机“沧渊号”成功下线

  中交天和总工程师杨辉表示,“十隧九漏”至今依然是隧道工程建设,特别是水下隧道工程建设的世界性难题。我们结合多年水下和超大直径盾构隧道掘进经验,率先解“十隧九漏”、毫米级精度控制的世界难题,创下所建超140万平方米隧道内壁滴水不漏、管片上浮量和错边量分别控制在8毫米和3毫米内、地面沉降控制在3毫米内的行业新高度。

  据悉,海太长江隧道是国家《长江干线过江通道布局规划(2020-2035年)》和《江苏省长江经济带综合立体交通运输走廊规划》重点推动建设项目,也是江苏省“十四五”重点推进的过江通道项目,计划于2028年基本建成。建成后,可有效分流苏通长江大桥车流量,对落实长三角区域一体化发展和长江经济带发展国家战略,优化长江干线过江通道布局,推动沿江城市群跨江融合发展具有重大意义。(蒋巍 张凤华)

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