双护盾隧道掘进机在成都下线

9月24日,全球最大的双护盾硬岩隧道掘进机“越喜号”在成都新津下线,开挖直径达到13.01米,刷新了同类型装备的世界纪录。

“越喜号”整机长220米,总重超过3500吨,由蜀道集团与中铁装备联合研制。下线后,这台设备将用于四川在建最长的高速公路隧道——金口河至西昌高速越喜隧道,隧道全长18.4公里。

越喜隧道地质条件复杂,涉及软岩大变形、断层破碎带和高地应力。传统钻爆法在这种地层中掘进存在速度慢、风险高、成本高等问题,工人在掌子面打眼、装药、爆破,安全风险较大,进度也较慢。

TBM即全断面隧道掘进机,通过刀盘旋转切削岩石,同时完成出渣、支护、衬砌等作业,人员可在机器后方安全作业。但普通TBM遇到软岩大变形时护盾易被卡住,遇到断层破碎带时掌子面易坍塌。

双护盾TBM针对复杂地层设计,设有前后两个护盾:前护盾撑住掌子面,后护盾顶住已开挖洞壁,中间由伸缩油缸连接,既能在硬岩中快速掘进,也能在软岩中安全通过。

“越喜号”是国内高速公路工程领域首次采用大直径双护盾TBM打主洞。此前,这类装备主要应用于水利、铁路隧道,高速公路使用如此大直径的设备尚属首次。

从开挖尺寸看,普通地铁隧道盾构机直径一般在6米左右,“越喜号”的13.01米开挖直径,使隧道断面达到地铁隧道的4倍多,可满足宽阔高速公路通行需求。

刀盘上密布几十把滚刀,每把滚刀重达上百公斤,依靠巨大推力和旋转力压碎岩石。整机3500吨的重量大部分压在刀盘上。整机从刀盘到尾部,依次包括刀盘、主驱动、前护盾、伸缩护盾、后护盾、主机皮带机、后配套系统等。

越喜隧道全长18.4公里,是四川在建最长的高速公路隧道。工程人员形容其地质条件复杂,“相当于在一块碎裂的豆腐里挖洞”。软岩大变形可能导致隧道被挤窄,断层破碎带一挖就塌,高地应力则可能造成岩爆。

针对这些问题,“越喜号”进行了专项设计:双护盾结构应对软岩大变形,超前地质预报系统提前探明前方地层,智能掘进系统实时调整推力和转速,全流程智能建造体系让每一步都有数据支撑。

中国是世界上隧道和地下工程最多、地质条件最复杂的国家。此前,大直径TBM主要依靠进口,一台机器投入达几个亿,配件和维护受制于供应节奏。如今,中铁装备、铁建重工等中国企业已进入全球第一梯队,产品还出口到格鲁吉亚、秘鲁、新加坡等国家。

“越喜号”的下线,标志着中国在复杂地质条件下超大直径隧道施工装备领域又向前迈进一步。

金口河至西昌高速公路是四川通往大凉山腹地的重要通道。建成后,成都到西昌的车程将进一步缩短,大凉山孩子出山读书、老乡运输农产品,不再需要翻山越岭。

18.4公里的隧道,“越喜号”需要挖掘数年。贯通后,蜀道不再难,天堑变通途。

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