“苏州造”盾构机征服掘进禁区

　　记者近日获悉，为深度融入成渝地区双城经济圈建设，常熟企业中交天和机械设备制造有限公司积极下好“先手棋”，唱好“双城记”，连续为成都地铁17号、19号、30号及13号线，都四山地轨道快线，重庆轨道交通15号、18号、27号线和重庆电力隧道等工程项目提供各类型盾构机70余台套，助力成渝地区双城经济圈轨道交通建设，并在多项极限挑战中闯关成功。

　　配齐掘进“工具包”，创造“中交天和成都模式”

　　成都地铁17号线项目盾构隧道全长约26公里，掘进地层主要为砂卵石，卵石含量达75%，夹杂的大漂石最大粒径达1100毫米，并伴随粉细砂层透镜体；而且，地下水丰富，水位高，补给迅速。掘进过程中，盾构机犹如“在流动的卵石堆里钻洞”。

　　中交天和提供该项目盾构隧道全部所需的20台盾构机，并针对现场地质情况开展了创造性、适应性设计，配备解决所有可能出现难题的掘进“工具包”，把盾构机掘进难题一一化解，创造了“中交天和成都模式”。

　　在掘进过程中，砂卵石地层造成刀盘、刀具、渣土输送系统等磨损严重，并带来高频率换刀的困扰。为此，中交天和颠覆传统思路，运用“以排为主、破碎为辅”理念，采用自主首创大开口刀盘（开口率达45%）、无轴带式螺旋机及重型撕裂刀组合配置，将排石粒径由500毫米提高至1100毫米。大开口刀盘让被剥离的大粒径卵石进入土仓，通过无轴带式螺旋排出。

　　在成都地区，以往盾构机掘进150米即需换刀，一次换刀需停机5至7天，每次换刀耗费超过20万元。相较传统盾构机掘进先破碎卵石再“吞食”，中交天和的盾构机在掘进中遭遇卵石无需破碎，可直接“吞食”，月最高掘进278环（417米），可连续掘进750余米不换刀，刀具利用率提升数倍，仅此一项便可节约成本5000余万元。随着成都地铁17号线项目贯通，所用盾构机大部分转入成都地铁19号线项目，并创造了月最高掘进408环（612米）的新纪录。

　　沉降可控对盾构机掘进过程至关重要，一毫一厘，肉眼难以察觉，但稍有不慎，极易造成高架桥桩基位移、地面沉降超限、铁路轨道偏移等严重问题。对此，中交天和对盾构机开展“刚柔并济”式设计。所谓“刚”，即每台盾构机采用超大功率、超大扭矩配置，大扭矩、大推力提供强大动力，使盾构机在卵石堆中遇强则强。所谓“柔”，即每台盾构机配置同步注浆、渣土改良系统和微速推进系统，在不稳定地层或复杂地层环境中如和风细雨般匀速推进。中交天和盾构机仅用25天即成功下穿成雅铁路，铁路桥墩单次最大沉降0.9毫米，完全符合“最大沉降2毫米”的设计控制标准。

　　克服高海拔山地挑战，创造“极限地层”掘进纪录

　　都四山地轨道交通项目为全国首条以齿轨作为运行轨道的高海拔山地轨道项目，也是四川省重点打造的轨道交通旅游观光试点扶贫工程。该项目起自成灌高铁都江堰站，终于阿坝州小金县四姑娘山镇，全长123.18公里，设计运行时速120千米，多数路段为高架桥或隧道，桥隧占比超过98%。

　　中交天和为该项目提供“蜀光号”“蜀新号”2台盾构机。项目地质主要为高富水砂卵石、漂石地层，直径200至1400毫米的漂石占卵石比重60%至80%，强度高达150兆帕。卵石漂石占比高、粒径大、强度高的地层特点可能带来刀盘频繁卡顿、刀具磕裂脱落、螺机卡死断轴等挑战。由此，该项目成为国内在建卵石地层盾构机掘进难度最大的工程，被业内称为砂卵石地层的“极限地层”和盾构机掘进禁区。

　　中交天和根据该项目地质地层状况，按照“以排为主、破碎为辅、排破并用”思路，对盾构机进行针对性、适应性设计。刀盘采用“6辐条+6面板”布局，刀盘开口率40%，配备各型号刀具352把，配置渣土改良系统、带式（无轴）螺旋及稳定输送系统，对盾构机各部位与卵石接触面进行整体耐磨处理，以应对复杂地质地层掘进。在掘进中，实现日均掘进9环（14.4米）、单月掘进321环（513.6米），创造富水大粒径卵石、漂石“极限地层”下掘进的新纪录。目前，“蜀光号”已累计掘进1181环，完成盾构隧道掘进任务的57%；“蜀新号”已累计掘进1545环，完成盾构隧道掘进任务的72%。

　　制定“组合拳”，刷新“山城”盾构机掘进新速度

　　重庆轨道交通15号线项目全长71.5公里，最高设计运行时速140公里，为大直径、高时速的城市轨道快线，是重庆加快“一小时经济圈”发展的重要组成部分，对缓解重庆轨道交通客流压力、优化市民出行环境具有重大意义。

　　中交天和为该项目投入10台各类型盾构机。据了解，该项目有重庆在建轨道交通施工难度较大的长大盾构隧道；盾构隧道段最浅覆土仅为8.5米，40%区域为超浅埋隧道；1.5公里掘进区间平面走向为S形线路，为先下坡再上坡，纵坡达4.4%，区间高差达55米，相当于1000米区间隧道两端的垂直高度落差达18层楼高；同时，需下穿河流、立交桥、建筑群等100多处风险源，掘进参数精度控制要求高，对盾构机性能和技术团队组织能力、专业水准是个极大考验。

　　针对该项目地层地质状况，中交天和定制一套“组合拳”。前期，优化盾构机选型、刀盘刀具设计，让盾构机集地层超前加固、掘进、出渣等功能于一体，配置533毫米“升级版”刃口滚刀，增强破岩能力，确保连续超长距离掘进不换刀。依托智能化、全方位远程安全监控系统，应对复杂地层地质状况，做到精准掌控，实现对掘进全过程、无差别的智能化、标准化控制。目前，盾构机月均掘进340米，其中，龙俊大道站至两江大道站右线单日最高掘进12环（21.6米）、单月掘进248环（446.4米），刷新“山城”盾构机掘进新速度，为类似地层地质条件下同类型轨道交通盾构机掘进提供“中交天和样本”。

　　据悉，接下来，中交天和将继续深度融入成渝地区双城经济圈建设大潮，不断提供更多“高、精、尖、新”的工程装备，为推动成渝地区经济社会高质量发展作出新贡献。（苏报驻常熟记者 陈洁 苏报通讯员 张凤华）