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集国产超大直径盾构机大成 “强国号”又有新功能

时间:2022-11-21来源:科技日报

11月20日,由中铁二十二局与铁建重工联合打造的超大直径泥水平衡盾构机“强国号”,在铁建重工园区准备向穗莞深城际“前海至皇岗口岸段三工区”项目运发。

    “强国号”是目前国内最先进的超大直径盾构机,被誉为同类产品的“天花板”和集大成者。“强国号”有哪些新功能?

    “‘强国号’总长126米,总重3300吨,采用常压复合式刀盘,配备国内最先进的电气系统、泥水环流系统。开挖直径13.27米,多项配置为全国之最。同时首次在国内采用掘进开挖管理系统,大大提高了盾构操作智能化水平,通过精密分析、精确计算掘进开挖出土量,可以有效避免盾构机超挖问题。”中铁二十二局集团轨道分公司穗莞深城际项目负责人刘自明说。

    据介绍,穗莞深城际前皇段三工区盾构隧道,是深圳市城际铁路首个大直径盾构隧道。“盾构区间全长3511米,为双线隧道,具有开挖断面大、地质条件差、建设标准高、关键技术多等特点,沿线中高风险源28处,下穿管线多达一百余处,多次上跨、下穿、并行既有线路,施工难度在国内盾构施工中首屈一指。”刘自明说,盾构机下穿的地层为海冲积至冲洪积平原地貌,靠近深圳湾、深圳河,下穿新洲河,场区属于填海造陆区域,建筑密布。在这种情况下,盾构下穿作业,犹如在“豆腐块”里挖隧道。

    然而,采用超大直径盾构机在上软下硬地层中掘进,极易出现地表沉降、刀具磨损等难题。如何在上软下硬地层中控制掘进参数、判断刀具磨损及仓内状况,成为盾构施工管理的最大难点。

    面对挑战,中铁二十二局集团联合铁建重工研发团队,有针对性地为“强国号”搭载了多项智能化、人性化创新设计。

    针对地层岩体不均匀,裂隙发育,局部因裂隙密集程度及充填情况差异较大的问题,设计选用了泥水平衡盾构机,靠闭路管路输送渣土,极大提升了密封性能。

    在盾构机刀盘设计上,研发团队采用了高耐磨和抗冲击设计。“纵深方向开口采用倒锥形设计,即‘严进宽出’结构。”刘自明说,这个设计利于渣土进入泥水舱,达到提高渣土流动效率的目标,继而降低滞磨率。

    “强国号”配装了一系列顶尖的智慧化系统,拥有一个“最强大脑”。

    “刀盘上的每把滚刀,都配装了一系列传感器、简易信息浮窗和报警系统等一系列装置。”刘自明说,每把刀具如同长了“眼睛和耳朵”,确保操作人员及时准确的获得刀具工作状态、磨损情况等信息。

施工作业及指挥,也全部实现智能化。

    据技术人员介绍,注浆智能监控系统则利用探测雷达和智能分析软件,实现隧道壁后注浆图像自动识别,代替传统靠人工、经验进行的判断,实现对壁后注浆的精细化控制。而在地面盾构指挥中心,技术人员则利用盾构施工大数据平台和智能数据分析系统,实现项目智能管理、设备状态智能监测、施工风险管控、智能辅助掘进等功能。

    “掘进期间,‘强国号’还将采用专业设计的控制箱进行全站仪的通讯和电源管理,实现真正的无线缆作业。”刘自明说。

    据悉,全长21.167公里的穗莞深城际前海至皇岗口岸段,途经深圳市前海合作区、南山区、福田区,建成后,对完善深圳滨海地区城际轨道骨干网络,支持前海自贸区、东莞滨海新城等重点发展片区快速建设,打造粤港澳大湾区城际铁路网具有重要意义。

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