12月初,已经进入冬季,但在挖掘甬舟铁路金塘海底隧道宁波侧的“甬舟号”盾构机内,热火朝天的施工环境让工人们大汗淋漓。
自今年5月进入地下开始掘进以来,“甬舟号”盾构机便持续破土向前,先后经历全断面英安岩、粉质黏土等5次地质不规则变化,目前已经向前掘进了1070米,提前完成了946米的年度目标。
“甬舟号”盾构机之所以能够以超预期的效率完成年度目标,在中铁十四局甬舟铁路项目的盾构机长张嘎看来,除了施工团队日以继夜地奋斗外,机器的智能化也是非常关键的因素。
“隧道宁波侧4940米的建设过程中,需要面对24次频繁且差异极大的软、硬地层交替变换,这就需要更加智能化的盾构机进行掘进,确保在复杂的地形环境中将施工误差降到最小。”张嘎告诉记者,“甬舟号”就是这样一台智慧化、机械化程度较高的盾构机。机器上安装了一系列智控系统,尤其是刀盘应用了可视化系统,后方技术人员可以通过摄像头和传感器,实时监测刀盘的工作状态、刀具磨损情况、地层情况等,并对监测到的数据进行分析和处理,预测刀具磨损程度,有助于全面了解盾构机的工作情况,为后续掘进作业提供参考和决策依据。
“有了可视化系统后,我们能够‘看得见’刀盘掘进前方的现场,及时根据前方环境对盾构机的工作状态进行调整和部署,减少刀盘和刀片出现不必要磨损的概率,保证盾构机一直处于最佳工作状态。”张嘎说。
除了在刀盘上进行优化外,中铁十四局还为“甬舟号”盾构机搭载了同步双液浆工艺,该项技术能够快速达到有效强度、补偿地层损失、控制管片上浮,实现地面沉降的毫米级控制。盾构掘进以来,依托双液浆工艺,目前已经掘进的1000多米地表沉降始终控制在5毫米以内,实现对地面既有建筑的零扰动。
依靠着一系列智能化的新技术,“甬舟号”盾构机得以在陆地路段顺利掘进,但项目部的任务依旧艰巨。根据计划,项目的下一个关键节点便是明年上半年盾构进入海域段作业,届时将面临更加复杂的地域环境。因此,入海前的准备工作成为了现阶段的重中之重。
“盾构机掘进入海后,地层硬岩最高强度接近200兆帕,其硬度不亚于直接‘啃铁’。另外,入海后还存在水压较大和不良地层占比较高等难题。”张嘎说,为此,项目部研究选配了最适合该类地层的刀具,为盾构机定制一套“铁齿铜牙”,并为盾构机搭载超前地质预报系统,通过收集刀盘震动产生的声波进行处理,实现盾构掘进的全域管控,以应对风险更大的海域地形。(记者 舒一展 邬知廷 通讯员 宋新宇 马婧波)