日前，記者來到位于長江下游的江陰靖江過江通道隧道。江底深處，一臺我國直徑最大、性能最先進的泥水平衡盾構機，正在奮力前行，穿越長江。
沿著已經成型的江陰靖江過江通道左線隧道，科技日報記者自北向南前行約1500米，伴隨著輕微低沉的轟鳴聲，一臺直徑16.09米、長約170米、重約5000噸、高約6層樓的“鋼鐵巨獸”映入我們的眼簾，這就是由中交天和自主研制的“聚力一號”盾構機。
(相關資料圖)
工程技術人員告訴記者，這臺“鋼鐵巨獸”每天最多可掘進20米，且誤差極小，在已成型的近1500米隧道中，管片錯邊量不超過3毫米，管片上浮量控制在5毫米以內，遠遠低于行業內5—10毫米的隧道掘進數據。
超強盾構機讓穿越長江變得容易
讓“鋼鐵巨獸”般的盾構機輕松穿越長江，絕不是一件容易的事。長距離、高水壓、復雜的地質環境對盾構機的設計研發、生產制造和掘進技術都會帶來極其嚴峻的考驗。
江陰靖江過江通道隧道全長6445米，其中盾構段全長4937米，總長度在長江隧道中排名第二。盾構機在掘進過程中，需多次下穿敏感建構筑物、有害氣體集聚區域，不良地質掘進距離長，對盾構機的系統性、可靠性要求極高。為確保隧道掘進的快捷性、安全性和環保性，江陰靖江過江通道隧道采用了復合式泥水平衡盾構機。
“聚力一號”最大總推力為268800千牛（kN），最大程度優化了刀盤沖洗裝置，有效避免了在同等地質條件下盾構機掘進過程中聚結泥餅的難題，掘進速度達到甚至超過設計速度。以2022年8月為例，“聚力一號”最大日掘進速度為10環（20米），月總掘進215環（430米）。
“聚力一號”穿越長江的最大水壓達0.87兆帕，相當于每個指甲蓋大小面積需承受8.7公斤壓力，是國內在建承受水壓最高的公路盾構隧道。復雜的掘進作業環境，對盾構機密封系統和機體耐壓力等提出更高要求。為此，研發人員為盾構機配置了專門的氣墊艙，把掌子面壓力精準控制在±0.02兆帕以內，隨時控制掘進過程中的泥水壓力，防止地層出現沉降，確保盾構機掘進姿態平穩優美。
“聚力一號”需下穿富含膠結物的粉細砂、中粗砂、石英含量高地層等復雜地層，且江底段為斷層破碎帶，覆土最薄處僅11米，透水性強，施工難度大，僅刀盤刀具磨損就為同類型軟土的3倍。但經采用特有技術，可實現長距離不換刀。
“聚力一號”還配備了智能化導向、智能化地質超前預報、刀具磨損光纖監測、盾尾間隙自動測量、管片上浮及收斂自動監測、高精度有害氣體監測和同步雙液注漿等系統，確保隧道掘進做到“可視、可測、可控、可達”，使高強度、高風險、高污染的隧道掘進作業轉變為安全、高效、節能、環保的綠色掘進模式。
“鋼鐵巨獸”與“微笑天使”和諧共處
除了“鋼鐵巨獸”剛硬的一面，“聚力一號”也有溫柔的一面。其刀盤涂裝了江豚圖案。江豚是國家一級保護動物，被稱為“水中大熊貓”，也因為親切友好的微笑形象而被稱為“微笑天使”。作為世代以長江為家園的江豚，對水質和噪聲異常敏感。刀盤涂裝“微笑天使”圖案，不僅凸顯了江蘇的地域文化特色，也蘊含了對長江生態保護的高標準和嚴要求。從設計研發、生產制造到掘進作業，中交天和始終把愛護江豚、保護長江生態擺在最突出位置，把大保護理念滲透到各個環節，始終將綠色研發、綠色設計、綠色制造和綠色掘進作為初心使命。
中交天和設計研發團隊圍繞長江生態保護，無數次修正和完善方案，把對江豚家族生存延續的影響降至最低，積極尋求保護江豚和珍稀魚類的最優參數，為它們提供一個健康、安全、優質的生活環境。基于水下噪聲監測技術，建立刀盤轉速、掘進速度與作業噪聲間的關系模型，實時監測掘進過程產生的噪聲，確保控制在設計閾值（80分貝）內；配備綠色環保管路延長裝置，杜絕隧道內泥水溢出對作業環境的污染，自覺維護周邊環境及生物的多樣性。
江陰靖江過江通道北起靖江公新公路，南至江陰芙蓉大道，按照雙向六車道高速公路標準建設，設計行車速度80公里/小時，對緩解江陰長江大橋交通壓力、增強長江干線過江通道通行能力、促進長三角高質量一體化發展等具有重大意義。
據中交天和總經理助理楊輝介紹，江陰靖江過江通道工程作為交通強國建設江蘇樣板標志性工程、中國高水壓大直徑盾構隧道建設創新工程，預計將于2023年底實現整體貫通。
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