珠海興業(yè)快線(xiàn)隧道工程現場(chǎng)，一臺重4500噸、超5層樓高的“地下航母”正奮勇掘進(jìn)，管片一片一片拼裝，隧道隨之一米一米建成。這臺“地下航母”，就是由中交天和自主研制的中國首臺超大直徑同步掘進(jìn)機“興業(yè)號”，這也是國內首次采用的同步掘進(jìn)設計。常規隧道掘進(jìn)機拼裝管片，一環(huán)管片寬2米，刀頭油缸推動(dòng)，而油缸推動(dòng)距離僅為2米多。因而，掘進(jìn)2米后必須停止，掘進(jìn)一環(huán)耗時(shí)近60分鐘，拼裝管片一環(huán)耗時(shí)近45分鐘。“興業(yè)號”的關(guān)鍵在于同步掘進(jìn)，它改變了傳統油缸設計，推動(dòng)距離可延長(cháng)至4米，刀頭可實(shí)現持續掘進(jìn)，后方同時(shí)拼裝管片，施工速度較國內外同類(lèi)掘進(jìn)機提升25-35%，對超大直徑盾構機發(fā)展具有一定劃時(shí)代意義。

　　中國首臺超大直徑同步掘進(jìn)機“興業(yè)號”（央廣網(wǎng)發(fā) 通訊員供圖）

　　珠海興業(yè)快線(xiàn)隧道工程是未來(lái)連通港珠澳大橋和深中通道，把珠海市打造成為“粵港澳交通樞紐”的重要工程。盾構隧道長(cháng)度僅1740米，但地質(zhì)情況極為復雜，其中：硬巖段占比超過(guò)70%，被稱(chēng)“地質(zhì)博物館”，且為首個(gè)國內直徑最大雙層疊落盾構工程，雙層疊落長(cháng)約604米，盾構法施工面臨不少世界級難題。為順利完成這項重大工程，中交天和立足自主研發(fā)，著(zhù)眼科技創(chuàng )新，為適應在硬巖地質(zhì)中提高掘進(jìn)速度，實(shí)現隧道掘進(jìn)和管片拼裝同步施工，成功研制中國首臺超大直徑同步掘進(jìn)機“興業(yè)號”。該掘進(jìn)機國產(chǎn)化率達98%以上、刀盤(pán)直徑15.76米，全長(cháng)超130米，攻克了許多難以想象的世界級難題。

　　一機多用，實(shí)現同步掘進(jìn)

　　因本工程硬巖段的占比超過(guò)70%，更能充分發(fā)揮“興業(yè)號”同步掘進(jìn)效果。截至目前，“興業(yè)號”已累計掘進(jìn)260環(huán)，隧道成型520米，歷經(jīng)淤泥質(zhì)土層、液化砂層、斷裂帶、孤石群、不同強度花崗巖（強度最高達158兆帕）等地質(zhì)。不同地層掘進(jìn)需采用不同類(lèi)型盾構機，淤泥質(zhì)土層、液化砂層一般采用軟土盾構機，不同風(fēng)化程度花崗巖地層一般選用硬巖掘進(jìn)機（TBM），“興業(yè)號”則成功實(shí)現“一機多用”和“同步掘進(jìn)”。

　　施工現場(chǎng)（央廣網(wǎng)發(fā) 通訊員供圖）

　　對沉降、圓度等精度控制在毫米級范圍內

　　珠海興業(yè)快線(xiàn)隧道是國內直徑最大雙層疊落盾構工程，雙層疊落段長(cháng)約604米，在全國尚屬首例。上下層隧道最近間隔僅6米，對主隧道施工，尤其對管片成圓收斂、管片注漿、土層擾動(dòng)沉降等質(zhì)量要求極高。隧道主線(xiàn)與匝道采用雙層疊落盾構施工方式，先下后上，同向推進(jìn)。主線(xiàn)隧道直徑15.2米，由“興業(yè)號”掘進(jìn)，匝道隧道直徑11.73米。中交天和創(chuàng )新設計，為盾尾每個(gè)注漿系統增設流量、壓力控制裝置，確保每個(gè)區域注漿均勻精準，最終把管片錯邊量、沉降精度控制在毫米級范圍內；自主研制圓度收斂測量系統，做到“一環(huán)一檢測”。

　　施工現場(chǎng)（央廣網(wǎng)發(fā) 通訊員供圖）

　　適應性設計突破花崗巖孤石群落

　　盾構機掘進(jìn)過(guò)程中，孤石通常難以固定，會(huì )因土體擠壓而移動(dòng)，不足以為盾構機破碎孤石提供反力。如不能及時(shí)處理，輕則產(chǎn)生掉刀、刀具偏磨、刀盤(pán)磨損等情況，重則造成刀盤(pán)卡死，或導致隧道軸線(xiàn)偏移、地面突然沉降等危險。遭遇孤石時(shí)，常采用豎井開(kāi)挖、爆破、人工挖孔等方式排除，為盾構機掘進(jìn)清障，不僅花費高、耗時(shí)長(cháng)，且風(fēng)險大。面對無(wú)數孤石群，中交天和對“興業(yè)號”開(kāi)展適應性設計，在旋轉刀盤(pán)配裝滾刀152把、常壓切刀256把、刀箱保護刀824把，大大增強破巖能力，確保“興業(yè)號”順利通過(guò)圍巖強度158兆帕、長(cháng)度160米的花崗巖孤石群落。

　　“數字大腦”控制掘進(jìn)方向和精度

　　為適應隧道小半徑轉彎，隧道單環(huán)管片楔形量必須多于常規尺寸60毫米以上。如此大的單環(huán)偏轉量和先導角度，對盾構機掘進(jìn)保平及管片拼裝累積誤差糾偏是個(gè)全新考驗。為此，中交天和為“興業(yè)號”配備“數字大腦”，用自主巡航技術(shù)和管片智能化拼裝等全新技術(shù)控制掘進(jìn)方向和精度，實(shí)時(shí)把各項動(dòng)態(tài)參數傳送監控中心，實(shí)時(shí)監管地層數據反饋鏈和動(dòng)態(tài)參數調整，及時(shí)糾正出現的問(wèn)題；專(zhuān)家坐鎮后臺，嚴格按“決策指導層、診斷指令層、分析反饋層、操作執行層”四個(gè)層級指揮施工，做到“一環(huán)一研判”“一環(huán)一總結”。

　　主動(dòng)鉸接技術(shù)控制最小轉彎半徑

　　隧道設計最小轉彎半徑僅599.5米，這是超大直徑盾構機施工最大難題。“興業(yè)號”刀頭重約2000噸，在巖層中實(shí)現自由轉向是個(gè)重大現實(shí)難題。對此，中交天和應用主動(dòng)鉸接技術(shù)，把超大直徑盾構機最小轉彎半徑控制在450米內，在世界超大直徑盾構機施工中尚屬首次。中交天和總經(jīng)理助理、執行總工楊輝介紹：“中交天和設計團隊研發(fā)主動(dòng)鉸接技術(shù)，相當于為刀頭加一個(gè)關(guān)節，既能活動(dòng)，能承受巨大壓力，還能防水防泥。”為破解系列技術(shù)難題，中交天和還采用刀盤(pán)伸縮機構、逆洗循環(huán)系統、刀具全狀態(tài)監測等核心技術(shù)，確保“興業(yè)號”施工進(jìn)度，創(chuàng )造了國內外同類(lèi)裝備科技創(chuàng )新和同步掘進(jìn)的新高度。

　　近年來(lái)，中交天和砥礪奮進(jìn)、自主創(chuàng )新，先后研制南京揚子江隧道用國內首臺超大直徑盾構機、孟加拉國國父隧道——卡納普里河底隧道用超大直徑盾構機、印尼雅萬(wàn)高鐵1號隧道用超大直徑盾構機、中國迄今長(cháng)江最難建過(guò)江通道——南京和燕路過(guò)江通道用超大直盾構機、天山勝利隧道用世界首臺超大直徑千米級豎向硬巖掘進(jìn)機、中國目前直徑最大最先進(jìn)盾構機等，奠定了中交天和超大直徑盾構機研制在全球的領(lǐng)先地位。下一步，中交天和將加大科技創(chuàng )新、搶占發(fā)展先機，引領(lǐng)超大直徑盾構機發(fā)展方向，為“大國重器”建造作出卓越貢獻。（張鳳華）