9月26日,由中鐵隧道局集團、中鐵裝備集團聯合研制的世界最大直徑豎井掘進機——崇太長江隧道“啟明號”掘進機在河南鄭州成功下線。
“啟明號”掘進機開挖直徑24米,開挖深度75米,主機高度約13米,承受水壓8巴,是我國自主研制的世界最大直徑豎井掘進機。“啟明號”整機分為地面與井下兩大部分,采用雙臂協同開挖,將用于中鐵隧道局崇太長江隧道2號豎井施工。為確保2號豎井的工程質量和施工安全,“啟明號”集成了主驅動、支腿撐緊和截割臂等系統模塊,應用了掘進自適應、導向自精控、參數自調整、拼裝自同步、齒座自設計等核心智能技術,可實現自主下沉、自主導向、自主環控、自主感知、自主控制,在復雜地層可進行“有人值守、無人操作”高效掘進,極大提升施工效率與安全。
掘進自適應:采用特殊結構滾筒和加強截齒,確保在卵石、軟巖和硬巖地層中掘進,減少截齒風險;采用可更換鏟齒,可用于軟土、卵石、軟巖、硬巖等復雜地層掘進。
導向自精控:研發了“基于機械式位姿測量”技術的豎井掘進機自動導向系統,采用接觸式、物理測量定位技術,通過物理機械連接方式,運用球心幾何和最小二乘算法,解決了水下作業過程中“看不見”“摸不著”“測不準”等難題,實現了主機、井筒位姿高精度實時控制,并同步實現主機自動隨井壁下沉。
參數自調整:預設聯鎖程序和參數,根據傳感器的反饋,實時監測不同地層掘進過程中各項參數、設備運行狀態,自動調整開挖參數和速度,并自主分析參數異常情況自動分級預警。
拼裝自同步:將豎井掘進機主機固定于井壁,借助井壁結構本身作為支護系統,運用截割滾筒對掌子面開展360度開挖,利用泥漿環流系統護壁并攜帶渣土,沉降單元使井壁下沉,在掘進過程中同步拼裝豎井管片。
齒座自設計:采用齒座鑲嵌結構,增大齒座鑲嵌面,減小齒座受力力矩,避免在復雜地質條件下滾筒出現齒座脫落。
該機的成功研制,為加快崇太長江隧道2號豎井施工、主隧道“領航號”盾構機順利接收創造了條件,也為鐵路運營提供隧道通風、消防疏散、抽排水等功能奠定了基礎。
崇太長江隧道連接上海市崇明區與江蘇省太倉市,全長14.25千米,是中國建設標準最高、掘進距離最長、規模最大的高鐵越江隧道工程。隧道盾構段長13.25千米,設豎井3座。其中2號豎井位于長江南岸(太倉市)規劃郊野公園內,距離長江南堤僅約200米。隧道建成后,將成為連接江蘇省與上海市的關鍵交通樞紐,顯著提升長三角地區基礎設施互聯互通水平,極大促進沿線地區物流、人才和資本的高效流動,對推動長三角一體化發展進入新階段具有重要戰略意義。