最聰明盾構機挑戰超級穿海工程

科技日報記者 高博

離大連市中心不遠，有個梭魚灣，正在建造的中國航母就停泊於此。大連地鐵5號線要穿過這個海灣，考慮到巨輪出入，不能架設跨海橋樑，因此採用海底隧道。而這項工程催生出一台超級裝備。

1月18日，「海宏號」盾構機在大連始發，它堪稱中國研發的最聰明的盾構機。

據中鐵一局介紹：大連地鐵5號線火車站到梭魚灣南站的海底隧道全長2870米，設計為直徑12米多的單洞。隧道穿越一個海底岩溶區域，有上千個溶洞，已勘測的最大溶洞高30米。

隧道工程最怕溶洞：盾構機掘進到溶洞，可能會馬失前蹄，栽下去；穿越溶洞還可能引起坍塌或涌水，威脅生命。

該隧道一路穿過硬質岩石，夾雜溶洞，很不利於施工——地層密度變化大，盾構機更容易歪頭、鑽偏。

海底長大隧道由於施工難，國內工程屈指可數。大連5號線項目曾召開過15次專家諮詢會。多名院士和專家確定：國內尚無先例可循，是世界性難題。

全國五一勞動獎章獲得者、中鐵一局城軌公司副總工程師梁西軍介紹說：為克服溶洞難題，先用「鑽探 CT」來掃描。勘測船在海上隔十幾米垂直鑽下一個洞取樣（就像洛陽鏟），並在相鄰兩洞中一個放入振動裝置，一個放入測量器。測量機械振波的變形，摸清海底的溶洞。接下來，施工船用混凝土或者適當材料注滿溶洞。好讓盾構機鑽實，不鑽空。

海宏號盾構機是中國中鐵專門為該工程研發的，也是世界上現有功能最全的盾構機，核心部件設計全球領先。

海宏號的設計師張國良說：海宏號刀盤直徑12.26米，整機長度約158米，總重約2840噸。它的一個特色，是配備了更精良的感測系統，盾構機在掘進時「感到」力量不平衡，就能儘快調整。

海宏號還搭載有地震波超前物探系統，並配備了一根注入管，前方發現未預料的溶洞，可以即時注滿空洞，盾構機再向前鑽。

海宏號還具備一個極有用的本事：常壓換刀。盾構機有幾十上百個「牙齒」，刀盤一轉它們就啃掉岩石和泥土。刀齒會磨損，需要更換。但在幾十米深的海底，刀盤後的空艙內，氣壓巨大。以往是由專業人員提前適應氣壓，進艙換刀。

海宏號不一樣，它的牙齒向後退出時，「牙齦」可自動癒合——刀齒周邊的小門，嚴絲合縫地閉上，隔絕外面的壓力。換刀人員因此可以在常壓下工作。做到這點不容易，因為即便有一顆小石子硌在門縫中間，也會給常壓艙帶來災難。

海宏號在12.26米直徑的較小刀盤上實現常壓換刀，也創造了一個世界之最。海宏號的啟用，意味著跨海隧道工程領域，中國又掌握了一項絕技，給海底長大隧道施工開闢了新天地，因此被媒體廣泛關注。

來源：科技日報文中圖片來自網路

編輯：陳小柒

審核：王小龍

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