最聰明盾構(gòu)機(jī)挑戰(zhàn)超級穿海工程

高博

離大連市中心不遠(yuǎn)，有個梭魚灣，正在建造的中國航母就停泊于此。大連地鐵5號線要穿過這個海灣，考慮到巨輪出入，不能架設(shè)跨海橋梁，因此采用海底隧道。而這項工程催生出一臺超級裝備。

1月18日，“海宏號”盾構(gòu)機(jī)在大連始發(fā)，它堪稱中國研發(fā)的最聰明的盾構(gòu)機(jī)。

據(jù)中鐵一局介紹：大連地鐵5號線火車站到梭魚灣南站的海底隧道全長2870米，設(shè)計為直徑12米多的單洞。隧道穿越一個海底巖溶區(qū)域，有上千個溶洞，已勘測的最大溶洞高30米。

隧道工程最怕溶洞：盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)到溶洞，可能會馬失前蹄，栽下去;穿越溶洞還可能引起坍塌或涌水，威脅生命。

該隧道一路穿過硬質(zhì)巖石，夾雜溶洞，很不利于施工——地層密度變化大，盾構(gòu)機(jī)更容易歪頭、鉆偏。

海底長大隧道由于施工難，國內(nèi)工程屈指可數(shù)。大連5號線項目曾召開過15次專家咨詢會。多名院士和專家確定：國內(nèi)尚無先例可循，是世界性難題。

全國五一勞動獎?wù)芦@得者、中鐵一局城軌公司副總工程師梁西軍介紹說：為克服溶洞難題，先用“鉆探+CT”來掃描。勘測船在海上隔十幾米垂直鉆下一個洞取樣（就像洛陽鏟），并在相鄰兩洞中一個放入振動裝置，一個放入測量器。測量機(jī)械振波的變形，摸清海底的溶洞。接下來，施工船用混凝土或者適當(dāng)材料注滿溶洞。好讓盾構(gòu)機(jī)鉆實，不鉆空。

海宏號盾構(gòu)機(jī)是中國中鐵專門為該工程研發(fā)的，也是世界上現(xiàn)有功能最全的盾構(gòu)機(jī)，核心部件設(shè)計全球領(lǐng)先。

海宏號的設(shè)計師張國良說：海宏號刀盤直徑12.26米，整機(jī)長度約158米，總重約2840噸。它的一個特色，是配備了更精良的傳感系統(tǒng)，盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)時“感到”力量不平衡，就能盡快調(diào)整。

海宏號還搭載有地震波超前物探系統(tǒng)，并配備了一根注入管，前方發(fā)現(xiàn)未預(yù)料的溶洞，可以即時注滿空洞，盾構(gòu)機(jī)再向前鉆。

海宏號還具備一個本事：常壓換刀。盾構(gòu)機(jī)有幾十上百個“牙齒”，刀盤一轉(zhuǎn)它們就啃掉巖石和泥土。刀齒會磨損，需要更換。但在幾十米深的海底，刀盤后的空艙內(nèi)，氣壓巨大。以往是由專業(yè)人員提前適應(yīng)氣壓，進(jìn)艙換刀。

海宏號不一樣，它的牙齒向后退出時，“牙齦”可自動愈合——刀齒周邊的小門，嚴(yán)絲合縫地閉上，隔絕外面的壓力。換刀人員因此可以在常壓下工作。做到這點不容易，因為即便有一顆小石子硌在門縫中間，也會給常壓艙帶來災(zāi)難。

海宏號在12.26米直徑的較小刀盤上實現(xiàn)常壓換刀，也創(chuàng)造了一個世界之最。海宏號的啟用，意味著跨海隧道工程領(lǐng)域，中國又掌握了一項絕技，給海底長大隧道施工開辟了新天地，因此被媒體廣泛關(guān)注。