珠海興業(yè)快線隧道工程現(xiàn)場，一臺重4500噸、超5層樓高的“地下航母”正奮勇掘進，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機“興業(yè)號”，這也是國內(nèi)首次采用的同步掘進設計。常規(guī)隧道掘進機拼裝管片，一環(huán)管片寬2米，刀頭油缸推動，而油缸推動距離僅為2米多。因而，掘進2米后必須停止，掘進一環(huán)耗時近60分鐘，拼裝管片一環(huán)耗時近45分鐘?！芭d業(yè)號”的關鍵在于同步掘進，它改變了傳統(tǒng)油缸設計，推動距離可延長至4米，刀頭可實現(xiàn)持續(xù)掘進，后方同時拼裝管片，施工速度較國內(nèi)外同類掘進機提升25-35%，對超大直徑盾構機發(fā)展具有一定劃時代意義。

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

　　珠海興業(yè)快線隧道工程是未來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。盾構隧道長度僅1740米，但地質(zhì)情況極為復雜，其中：硬巖段占比超過70%，被稱“地質(zhì)博物館”，且為首個國內(nèi)直徑最大雙層疊落盾構工程，雙層疊落長約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)，著眼科技創(chuàng)新，為適應在硬巖地質(zhì)中提高掘進速度，實現(xiàn)隧道掘進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機“興業(yè)號”。該掘進機國產(chǎn)化率達98%以上、刀盤直徑15.76米，全長超130米，攻克了許多難以想象的世界級難題。

　　一機多用，實現(xiàn)同步掘進

　　因本工程硬巖段的占比超過70%，更能充分發(fā)揮“興業(yè)號”同步掘進效果。截至目前，“興業(yè)號”已累計掘進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)。不同地層掘進需采用不同類型盾構機，淤泥質(zhì)土層、液化砂層一般采用軟土盾構機，不同風化程度花崗巖地層一般選用硬巖掘進機（TBM），“興業(yè)號”則成功實現(xiàn)“一機多用”和“同步掘進”。

　　施工現(xiàn)場（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(nèi)

　　珠海興業(yè)快線隧道是國內(nèi)直徑最大雙層疊落盾構工程，雙層疊落段長約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、土層擾動沉降等質(zhì)量要求極高。隧道主線與匝道采用雙層疊落盾構施工方式，先下后上，同向推進。主線隧道直徑15.2米，由“興業(yè)號”掘進，匝道隧道直徑11.73米。中交天和創(chuàng)新設計，為盾尾每個注漿系統(tǒng)增設流量、壓力控制裝置，確保每個區(qū)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(nèi)；自主研制圓度收斂測量系統(tǒng)，做到“一環(huán)一檢測”。

　　施工現(xiàn)場（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

　　盾構機掘進過程中，孤石通常難以固定，會因土體擠壓而移動，不足以為盾構機破碎孤石提供反力。如不能及時處理，輕則產(chǎn)生掉刀、刀具偏磨、刀盤磨損等情況，重則造成刀盤卡死，或?qū)е滤淼垒S線偏移、地面突然沉降等危險。遭遇孤石時，常采用豎井開挖、爆破、人工挖孔等方式排除，為盾構機掘進清障，不僅花費高、耗時長，且風險大。面對無數(shù)孤石群，中交天和對“興業(yè)號”開展適應性設計，在旋轉(zhuǎn)刀盤配裝滾刀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”順利通過圍巖強度158兆帕、長度160米的花崗巖孤石群落。

　　“數(shù)字大腦”控制掘進方向和精度

　　為適應隧道小半徑轉(zhuǎn)彎，隧道單環(huán)管片楔形量必須多于常規(guī)尺寸60毫米以上。如此大的單環(huán)偏轉(zhuǎn)量和先導角度，對盾構機掘進保平及管片拼裝累積誤差糾偏是個全新考驗。為此，中交天和為“興業(yè)號”配備“數(shù)字大腦”，用自主巡航技術和管片智能化拼裝等全新技術控制掘進方向和精度，實時把各項動態(tài)參數(shù)傳送監(jiān)控中心，實時監(jiān)管地層數(shù)據(jù)反饋鏈和動態(tài)參數(shù)調(diào)整，及時糾正出現(xiàn)的問題；專家坐鎮(zhèn)后臺，嚴格按“決策指導層、診斷指令層、分析反饋層、操作執(zhí)行層”四個層級指揮施工，做到“一環(huán)一研判”“一環(huán)一總結(jié)”。

　　主動鉸接技術控制最小轉(zhuǎn)彎半徑

　　隧道設計最小轉(zhuǎn)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，在巖層中實現(xiàn)自由轉(zhuǎn)向是個重大現(xiàn)實難題。對此，中交天和應用主動鉸接技術，把超大直徑盾構機最小轉(zhuǎn)彎半徑控制在450米內(nèi)，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(zhí)行總工楊輝介紹：“中交天和設計團隊研發(fā)主動鉸接技術，相當于為刀頭加一個關節(jié)，既能活動，能承受巨大壓力，還能防水防泥。”為破解系列技術難題，中交天和還采用刀盤伸縮機構、逆洗循環(huán)系統(tǒng)、刀具全狀態(tài)監(jiān)測等核心技術，確?！芭d業(yè)號”施工進度，創(chuàng)造了國內(nèi)外同類裝備科技創(chuàng)新和同步掘進的新高度。

　　近年來，中交天和砥礪奮進、自主創(chuàng)新，先后研制南京揚子江隧道用國內(nèi)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、印尼雅萬高鐵1號隧道用超大直徑盾構機、中國迄今長江最難建過江通道——南京和燕路過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機、中國目前直徑最大最先進盾構機等，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）