9月22日,在宁波与舟山间的金塘水道海平面下65米深处,国产超大直径盾构机“甬舟号”掘进里程突破2470米,标志着甬舟铁路金塘海底隧道宁波侧掘进过半,世界最长海底高铁隧道建设取得阶段性进展。
据了解,金塘海底隧道是甬舟铁路全线控制性工程,西起宁波市北仑区,东至舟山市金塘镇,全长16.18公里,其中盾构段长11.21公里,是世界最长海底高铁隧道。
该隧道采用“甬舟号”“定海号”两台盾构机从宁波和舟山两侧同时始发、相向掘进,在穿越高水压及多种复杂地层后,最终在海底实现精准对接。其中,由中铁十四局承建的宁波侧盾构段长4940米,使用国产“甬舟号”超大直径盾构机(开挖直径14.57米)由西向东掘进。
金塘海底隧道沿线地质条件极为复杂,需穿越海堤、码头和航道等多项风险源,海底最大埋深78米,最大水压8.4巴,相当于成人手掌面积上承受近1吨的重量。在穿越过程中,隧道区间需经历28次软硬地层交替,其中“甬舟号”需应对其中24次,软硬不均地层及硬岩段占比近70%,硬岩最高强度接近200兆帕,施工难度与风险属世界罕见。
为应对海底隧道复杂施工环境,项目团队对“甬舟号”盾构机进行了多项创新设计,配置重型带压刀盘,缩小刀间距、增加滚刀数量,并在全球首次研发应用滚刀磨损智能监测系统,刀盘耐磨性、破岩能力更强;装备高精度导向系统作为设备掘进的“眼睛”,配备超前地质预报和超前注浆加固等专用设备,实现对不良地质的超前探测与加固;创新采用“双层壳体”设计,与“定海号”盾构机对接完成后,犹如“金蝉脱壳”从内部原位拆解,应对海中高压、狭小空间下的作业,并对地层起到支护作用。
宁波侧地层频繁转换且差异性极大的长距离穿越,需要频繁的高压换刀作业,施工复杂程度、难度和风险世界罕见。据中铁十四局甬舟铁路项目总机械师董冰介绍,截至目前,“甬舟号”已完成12次地层转换,累计更换刀具超过2400把,平均每掘进1米需更换1把刀具。
在高压环境下,项目团队自主研发并在国内首次实现饱和带压进仓作业技术和设备的全面国产化,有效提升海底换刀安全性与工效,填补了我国相关领域技术空白。该技术方案已通过以中国工程院院士钱七虎为组长的专家组评审,即将投入应用。
甬舟铁路线路走向示意图。 殷超 制图
甬舟铁路是国家《中长期铁路网规划(2016—2030年)》的重大项目,线路西起宁波东站,经宁波市鄞州区、北仑区,通过新建海底隧道至舟山市金塘岛,通过新建跨海大桥至册子岛及舟山本岛,终至定海区白泉镇,线路全长76.4公里,设计时速250公里,是一条以中长途旅游客流为主、兼顾舟山宁波之间城际客流的高速铁路。项目建成运营后,将结束舟山群岛不通铁路的历史,长三角唯一不通高铁的地级市舟山市将接入全国铁路网,对实现宁波舟山同城化发展,加快两地融入“一带一路”和长江经济带,促进长三角一体化发展等具有重要意义。
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