中國交建西北區域總部北京東六環改造工程是“運河 號”盾構機是吊車出租網的國內首秀場。從2021 年盾構始發，至2023年隧道貫通， “運河號”多點發力、逐個擊破，完 成了一次又一次極限穿越之旅。 “‘運河號’是吊車出租網的投用，標志著中國超 大直徑盾構隧道施工依靠國外品 牌時代是吊車出租網的終結。這臺國之重器，可 以說是武裝到了牙齒！”勾常春，時 任一公局集團隧道局東六環改造 工程機電總工程師，對“運河號”這 臺大國重器的“獨門絕技”如數 家珍。群刀組合配置刀盤“運河號”盾構機的刀盤位于 最前端，總重量達530噸，約是地 鐵施工中使用的常規盾構機刀盤 重量的10倍。強大的破巖能力和 良好的耐磨性是檢驗盾構機刀盤 性能的關鍵因素。“運河號”焊接型 先行刀采用大合金、大寬度和大厚 度的重型撕裂刀，寬300毫米、厚 80毫米，硬質合金高度達80毫米， 刀體裸露部分焊接了耐磨釘和耐 磨堆焊。刀盤采用分層布置設計， 由內到外分為5層，通過在內外周 配備不同數量的刀具，提高了刀盤 的切削能力和耐磨耐久性，滿足盾 構機所處各類地層的掘進要求。 “這些核心技術讓‘運河號’實現了 超大直徑盾構在致密砂層中連續 掘進2.6公里無需停機換刀，提高 盾構施工效率10%。”勾常春說。 光纖磨損檢測替代人工 盾構機憑借前端刀具“吞石吐 泥”，刀具就好像是它的“牙齒”，吃 土吃多了難免會有磨損。盾構施 工中，準確了解刀盤磨損程度至關 重要。傳統方法中，工作人員需定期 對刀頭進行人工檢查。而“運河 號”在全球范圍內首次將光纖磨損 檢測技術應用于盾構刀具檢測。 刀盤上設計了12處磨損檢測裝 置，工程師在磨損檢測裝置的頭部 嵌入光纖磨損檢測傳感器，通過傳 出的光信號進行反射光光譜數據 解調，然后采集數據解析，即可推 算出刀具的磨損情況。 “與傳統的檢查相比，該技術 不僅安全、高效，更環保、精準，還 能提前預防刀具異常磨損，實現對 刀具全生命周期管控。通過這項 技術，施工人員能清楚知曉何時該 換刀，無需人工檢查，也降低了刀 具成本。”勾常春說。 分層逆洗防止堵塞“運河號”盾構機掘進過程中， 主要依靠泥漿作為支護材料。泥 漿通過貫穿整臺盾構機的送泥管 進入泥水艙，在壓力控制下，短時 間內可在開挖面上形成不透水的 泥膜，平衡水土壓力，保證隧道開 挖面的穩定。刀盤切削下來的土 體與泥水混合后，形成高密度泥 漿，由排泥泵及管道輸送至地面處 理系統，實現泥漿與渣土分離。但 是在不同的土層中，盾構機也會遇 到排泥管口大量礫石堆積以及內 部管路發生堵塞的現象，致使泥水 難以排送，盾構推進被迫停止。若 盾構機突然堵塞，壓力會瞬間上 升，嚴重時會造成地層冒頂、泥漿 竄出地面或者穿透河底。 為了防止堵塞，“運河號”采 用了自主研制的泥水倉分層逆洗 技術。“運河號”的泥水循環系統內 配置了多個壓力傳感器，可自動識 別可能堵管的位置，通過逆洗及時 防止排漿管堵塞。“分層逆洗裝置 一共設置了3層，每層高度大約5 米，利用上面的備用泥水管路進行 分層逆洗，即可起到疏通泥水倉的 作用，從而快速恢復掘進施工，防 止地面坍塌等風險。”勾常春介 紹道。刀盤伸縮裝置讓盾構“活”起來 刀盤伸縮功能是“運河號”的 又一大亮點。“刀盤伸縮功能就像 人體關節，讓盾構機‘活’了起來！” 勾常春形容道。以往盾構機的刀盤不會伸縮， 一旦出現問題只能派維修人員進 入盾構機內部維修和更換邊緣刀 具，費時費力。“運河號”盾構機在 主驅系統外筒體處加長，同時配備 18組拖拉油缸，實現主驅前后伸 縮，最大伸縮量可達400毫米。掘 進時，若遇到未知障礙物或地層突 變塌方等導致刀盤卡頓，就可利用 刀盤驅動回縮功能重新啟動刀盤， 實現“脫困”，同時也方便邊緣刀具 更換，有助于應對半徑更小、難度 更高的轉彎，讓盾構機掘進姿態更 容易被控制。“通過不斷創新發展，我們已 將超大直徑盾構核心技術牢牢掌 握在手中，并實現了彎道超車，結 束了我國大盾構機全部依賴進口 的歷史。”勾常春自豪地說。 來源          《中國交建》公眾號 歡迎轉載 注明出處推薦閱讀“堤路合一”護古碑