“创新号”大盾构机定制掘进方案 穿越4种地层

隆冬的长江江面，清冷、宁静。

在长江南京段，距离江面约46米的江底，电机飞转，砂石翻腾。

头戴安全帽，从位于长江北岸的南京建宁西路过江通道A1标项目的始发井下井，再乘摆渡车进入正在掘进的通道深处，跨过一块块正待拼装的管片和箱涵，比5层楼还高的“创新号”大盾构机便豁然呈现在眼前。环顾两侧，水、气管、电缆在这里层层叠落，它们是驱动这台庞然大物的营养和血液。

阵阵轰鸣中，中铁十四局南京建宁西路过江通道A1标项目机电部部长盛正杨紧盯控制室屏幕，仔细分析着盾构机各项掘进参数，不时和盾构机长进行交谈，豆大的汗珠从额头渗出。

控制室外，盾构机电机驱动着刀盘，切削着地层。地下空间，就这样一点点延伸。

“从开工以来，我们已经掘进了486环，每环2米，平均每天掘进12—14米。”盛正杨手指盾构机介绍，从2021年8月28日盾构机开始掘进后，施工团队陪伴着这个大家伙，将过江通道一点点打通。

定制掘进方案，穿越4种地层

建宁西路过江通道距离南京长江大桥约2.4公里，是目前在建的距离南京长江大桥最近的一条过江通道。通道全长8.4千米，其中左线盾构隧道长约2349米，盾构机开挖直径15.07米。

过江通道建成后，对于解决过江拥堵，促进国家级新区、南京江北新区发展有重要意义。

值得关注的是，该通道是目前国内施工难度与技术要求最高的过江通道工程之一。

在盾构机旁，盛正杨指着工程图介绍，“通道施工环境复杂，要下穿钢水管、长江两岸大堤，切削南岸大堤抗滑桩，再下穿丛葬地、地铁站围护结构，侧穿江南敏感建筑群，施工中要严格控制这些建(构)筑物的沉降。同时，掘进路线地质变化较大，长江江北段以粉砂层为主，江中段为上软下硬砂卵石复合地层、上软下硬土岩复合地层，江南段以淤泥质粉质黏土夹粉砂层为主。”他说，这些因素让盾构掘进施工困难重重。对此，施工团队多次邀请盾构专家“把脉”，为每个地层和建(构)筑物量身定制掘进方案。

作为盾构机的“铁齿钢牙”，刀具的灵活使用，可令施工事半功倍。

“盾构隧道全长为1174环，在0-320环的粉砂层和321-540环的砂卵石地层，刀盘刀具主要为齿刀;541-705环的上软下硬复合硬岩地层中，主要用滚刀，提高破岩效率;706-1174环的淤泥质粉质黏土地层中，再更换为齿刀。”盛正杨说，刀盘上共配备226把刀，常压可更换的刀具为90把。团队在刀盘面板的正面，焊接了大块耐磨钢板，刀盘边缘及两侧区域焊接有硬质合金耐磨块。

除刀盘刀具的配置外，团队在盾构机选型期间，设计了更大的刀盘开口率、缩减了刀盘滚刀间距、优化了刀盘磨损检测和中心冲刷系统。

施工中，团队还将根据地层特点和覆土厚度设定刀盘转速、掘进速度、同步注浆和盾尾油脂的压力与方量，优化泥浆指标，选择合理的掘进参数。

搭建智慧大脑，盾构机进退自如

如果说刀盘刀具是盾构机的骨骼，那盾构隧道里的各种管线、传感器、监测系统，则是盾构机的中枢神经。

在控制室内，盾构机掘进系统、自动导向监测系统、同步注浆系统、泥浆环流系统、全方位盾构施工监控系统实时显示着盾构机的“生命体征”，并通过云数据平台，将掘进数据直接传输到项目指挥中心。

记者看到，在盾构机盾尾处，环绕着28组推进油缸，它们同时顶在管片上，将盾构机向前推进。“控制各分组油缸的油压和伸缩速度，就能控制盾构机的姿态，让它精准地转弯、上坡、下行。”在控制室里，中铁十四局南京建宁西路过江通道A1标项目盾构副经理李龙辉，指着盾构机推进系统向记者介绍，通过操作界面、监控画面，便能实时指挥和监控盾构机作业。

盾构机进入土岩复合地层后，“创新号”盾构机还将使用先进的DCRM滚刀旋转实时监控系统，监测每把滚刀的旋转状态，精准判断滚刀是否需要更换，提高盾构掘进效率。

管片拼装完成后，要确保管片上浮数值控制在规定范围内。为此，在盾构机掘进前，施工团队在隧道顶部安装了固定棱镜和测量仪器，在控制室电脑上设置了测量模块并采取初始值。

“掘进过程中，管片上浮监测系统会自动观测隧道管片的形态，并每天定时对数据进行采集分析。”李龙辉说。

隧道掘进进入最关键的时刻，盛正杨正全力以赴。今年过年，他将和爱人和孩子一起在工地上过年。“虽然不能回家，但为了盾构施工的安全坚守岗位，是我们的职责。”(记者 金凤 通讯员 刘福昌 王晖)

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