超级装备 最聪明盾构机挑战穿海工程

2019年1月18日，海宏号盾构机在大连始发，这一被称为最聪明的盾构机完全由中国研发，为此次施工量身打造。

梭鱼湾，正在建造的中国航母就停泊于此。大连地铁5号线要穿过这个海湾，考虑到巨轮的出入，不能架设跨海桥梁，因此采用海底隧道。但是隧道会穿越一个海底岩溶区域，有上千个溶洞，其中最大溶洞高30米，这使得施工必须一路穿过硬质岩石，夹杂溶洞——地层密度变化大，盾构机更容易歪头、钻偏。而盾构机掘进到溶洞，可能会马失前蹄，栽下去；穿越溶洞还可能引起坍塌或涌水，威胁生命。这次施工国内尚无先例可循，是世界性难题，于是这一超级装备应运而生。

海宏号盾构是目前世界上功能最全的盾构机，核心部件设计全球领先，刀盘直径12.26米，整机长度约158米，总重约2840吨。

那它是如何解决这些世界性的难题的呢？

难题1：

在近50米深的海底掘进，水土压力高，施工人员带压作业，有风险效率低。

破解：设计常压刀舱，让施工人员在常压状态下更换刀具。“这是这台盾构机最先进的地方。走进刀舱，在狭小空间里，刀具都安装在刀筒内，可提出刀筒，升起阀门，更换刀具，整个流程中操作人员都可在刀舱内完成。“以往，换刀要在到刀盘最前端，不但需要专业的潜水减压装置，而且在巨大的压强下，只能工作两个小时。”设计师张国良说，通过常压刀舱的设计就可以彻底解决这个问题。

难题2：

溶洞群多发，最大溶洞相当于30层楼高。尽管已进行了预处理，但仍可能存在风险。

破解：设计搭载式超前高效钻注系统及超前地质预报系统。“国内其他盾构机还没有拥有这样的系统。”张国良说，这两个系统都装置在刀盘后的1号机组上，其中超前地质预报系统可以发出地震波，对软弱带、破碎带、断层、空洞等不良地层进行探测，而超前钻注系统则可进行360度的钻探，同时浇注混凝土加固，可以让盾构井平稳穿越溶洞群。

难题3：

在狭小空间内更换刀具，刀盘不能活动，更换效率降低。

破解：主驱动采用伸缩摆动形式，当需要更换刀具时，可将刀盘缩回，提升换刀的便捷性，能够有效适应上软下硬地层，提升对主轴承的保护。“如果拿汽车打比方，就相当于发动机前面的装置是可以转动和伸缩的，不但更换部件变得很方便，最大限度保护轴承，同时还提高了工作效率。”张国良说。

难题4：

大量泥浆混杂，传送一旦堵塞排渣不畅，就会導致作业面压力升高，作业面失稳，增加施工危险性。

破解：采用双破碎机系统提高主机段携渣能力，降低前仓滞排概率。“这套系统可将渣土粉碎的更加彻底，并配备了大功率的泵机，可迅速排渣，同时也在环保方面有所作用。”张国良说。

值得一提的是，它配备了更精良的传感系统，盾构机在掘进时“感到”力量不平衡，就能尽快调整。