不久前，在深圳媽灣跨海通道南線，“媽灣號”盾構機精準駛出預先設計好的接收洞，至此，媽灣跨海通道2標段隧道順利貫通。
媽灣跨海通道是粵港澳大灣區互聯互通交通建設重點示范工程，也是深圳首條跨海通道，隧道管片外徑15米，為我國在建最大直徑的采用盾構法施工的跨海隧道。
深圳媽灣跨海通道工程分為右線和左線，中鐵隧道局集團有限公司負責承建右線部分——深圳媽灣跨海通道2標段，項目盾構段全長2063米，是整條線路的控制性工程。施工過程中，攻克了填海區域松軟地層掘進、穿越海底高水壓長距離軟硬不均地層及全斷面硬巖地層等世界級海底隧道施工難題。
為媽灣跨海通道海底隧道建設量體定制的“媽灣號”盾構機，由中鐵工程裝備集團有限公司（以下簡稱中鐵裝備））研發，開挖直徑15.53米，相當于五層樓高，全長約140米、重量達4650噸。
掘進應對“長、難、深、大”四項挑戰
媽灣跨海通道工程位于廣東省深圳市南山區，分為地面道路和地下道路兩部分，其中地下道路規劃等級為城市快速路，雙向6車道，設計時速80公里，地下隧道全長6280米。
“媽灣號”盾構機施工段全長2063米，在掘進過程中需應對“長、難、深、大”四項挑戰。
“長”，指設備穿越高強度巖層距離長，考驗刀盤破巖能力的同時也使得刀具因磨損需要頻繁更換。
“難”，指施工段中一半的地形存在軟硬不均巖層，容易導致盾構上部切削過快而造成盾構機整體姿態上抬，進而偏離預設軌跡。
“深”，指海底隧道位于水下40多米深處，最大水壓達500千帕，施工風險高。
“大”，指隧道斷面大，管片外徑15米，是目前國內在建的最大直徑海底隧道，對設備性能和施工技術要求極高。
如何應對這四大挑戰，成了研發團隊面臨的難關。
盾構機搭載多項先進技術
“為高質量建設媽灣海底隧道，中鐵裝備研制了氣墊式泥水平衡盾構機‘媽灣號’。該盾構機搭載了多項先進技術?！敝需F裝備掘進機研究院工程師張鵬豪說。
“我們運用了一種首創的滾刀安裝專利技術，改善了滾刀受力情況，大大提高了滾刀的使用壽命?！睆堸i豪說。
超大直徑盾構機在軟土地層掘進，容易引起刀盤結泥，無法有效掘進，這是行業性難題。為解決這一難題，研發團隊為“媽灣號”配備了高精度保壓系統、高效渣石篩分處理系統、大流量泥漿循環系統等。
研發團隊還為“媽灣號”搭載了刀具狀態實時監測系統，可對滾刀的旋轉狀態、磨損狀況進行檢測，并且可以實時反饋開挖地層的圖像信息，全方位提高了泥水盾構機的可感可知能力?！斑@套刀具狀態實時監測系統可靠性高、準確度達95%以上，免除了人工對刀具的頻繁抽檢?！睆堸i豪說。
最大推力超“復興號”牽引動力10%
“媽灣號”盾構機在海下40米施工，承受的壓力有5公斤左右，相當于盾構機實時推進時，要克服5公斤的壓力，否則就會發生海水倒灌的嚴重安全事故。
“這臺盾構機設計的承載壓力是10公斤，相當于普通人不帶任何輔助設備，潛水100米所承受的壓力。為克服這個壓力，我們設計的這臺盾構機的最大推力達到了2.5萬噸，裝機總功率超過1.15萬千瓦，比‘復興號’動車的總牽引動力還要高10%?！睆堸i豪說。
2021年1月18日，“媽灣號”超大直徑泥水平衡盾構機在中鐵裝備順德基地成功下線。為了把這個龐然大物運輸到現場，工程師把刀盤分成了13塊，殼體分成了10塊，大大小小上萬塊零件，通過上百輛運輸車運輸至現場。2021年7月15日，“媽灣號”如期始發。
“掘進過程中，我們連續克服了填海區域深厚淤泥質地層基坑開挖、超大直徑盾構淺覆土始發、高水壓環境復雜地層掘進等關鍵性挑戰，取得了盾構機在上軟下硬地層最高月掘進172米的優異成績，以及單日最高掘進10米的海底大盾構日掘進全國紀錄?！睆堸i豪說。
