国产盾构机打通沪上交通“主动脉”

近日，由中交天和机械设备制造有限公司(下称中交天和)自主研发的“东方号”“明珠号”超大直径盾构机掘进完成的浦东段最长区间隧道“张江站-度假区站”及“张江站-五号风井”将进入铺轨阶段，标志着该项目向2024年建成运行的目标又一次迈进。

上海机场联络线项目是上海践行“双循环”新发展格局的主动脉，用以无缝联结浦东、虹桥两大综合交通枢纽，打造全国首条联结两大综合交通枢纽的市区轨道交通线路，是未来上海联结对内对外“两个扇面”的重要纽带。该项目全长68.6千米，其中主线盾构隧道内径12.5米，单洞隧道并行两条轨道。列车最高运行时速可达160千米，为全国首条长距离、轨道小间隔、中高铁线路的最大直径盾构隧道。项目建成运行后，将方便旅客在浦东、虹桥两大综合交通枢纽完成自由中转。

创新技术“量体裁衣”

“东方号”和“明珠号”超大直径盾构机是中交天和自主研发的为高质量建设上海机场联络线项目的一对“孪生兄弟”，其单台总长约120米，总重量约3180吨，刀盘切削直径达14.04米，需穿越掘进区域的既有轨道交通线路、市政道路、桥梁、河流等重要建(构)筑物和重大风险源，对地表沉降控制精度和环境保护要求极高。同时，还需穿越长距离、大断面粉质黏土、砂质粉土、粉砂地层，对掘进姿态控制和整体密封性能提出了极高要求。

目前，围绕盾构机掘进方法、隧道设计布局、竖井用设备等领域相关技术，中交天和已提交专利申请437件。盾构机是基础设施建设的重大装备，被称为“世界工程机械之王”，其主轴承更是有盾构机“心脏”之称，是盾构机刀盘驱动系统的关键核心部件。近年来，我国自主研制的盾构机国产化率已达98%，但主轴承一直依赖从国外进口。

今年6月，由中交天和与中国科学院联合研制的国产最大盾构机用主轴承，通过了钱七虎院士领衔的专家组的评审，这标志着我国已完全掌握大型重载盾构机主轴承的自主设计、精密加工、安装调试、寿命预测等集成技术，打通了超大直径盾构机全国产化“最后一公里”。

国产进程不断加速

针对该项目工程结构和地质状况，中交天和对“东方号”和“明珠号”开展了适应性、针对性设计--配置自主创新的超长距离不换刀技术，可实现7000米连续掘进不换刀;高承压主驱动密封，确保掘进施工时油脂无渗漏;泥水环流和逆洗循环系统，防止出现结泥饼现象;高精度气液压力平衡控制系统，调节精度达±0.002兆帕，精准进行压力控制和掘进沉降控制;高效物料运输及高精度箱涵同步拼装技术，将拼装精度控制在毫米级内;在沪首次采用单双液同步注浆系统，大幅提高盾构机的适应性、可靠性与安全性。

“东方号”和“明珠号”在该项目掘进隧道总长度超过9公里，依托整机优良性能，隧道内管片错台、管片间隙均控制在3毫米内，地表沉降控制在2毫米内，管片上浮量控制精准稳定，掘进施工实现“零事故”，对地面实现“零干扰”，掘进完成的近40万余平方米隧道面均实现“零渗漏”。

“东方号”连续掘进5.69公里区间隧道，于今年7月18日顺利贯通，取得单日最高掘进26米、单月最高掘进570米的好成绩，且其在下穿既有地铁11、16号线时将地面沉降总体控制在0.5毫米内，成为超大直径盾构机掘进施工史上的又一代表作。“明珠号”连续掘进2.47公里区间隧道，于今年4月15日顺利贯通，取得单日最高掘进30米、单月最高掘进580米的好成绩。据悉，中交天和研发的盾构机曾于2018年下穿浦东高速运行的磁悬浮铁路时，在全国范围内首次实现将地面沉降控制在1毫米，让盾构机掘进施工地面沉降控制精度从此进入了“1毫米时代”。

中交天和盾构隧道工程负责人介绍，在同一建设时期，中交天和提供了一台与“东方号”“明珠号”相同规格配置的“虹浦号”超大直径盾构机，用以掘进4.75公里长的区间隧道，并于今年4月28日顺利贯通，创造了超大直径盾构机单日最高掘进32米、单月最高掘进650米的世界纪录。

从细小的零部件到最终形成“国之重器”，背后需要一个完整、庞大的产业链支撑。现今，我国创新主体不断推陈出新，从基础材料、元器件到关键部件，再到整机，产业链一环扣一环，实现了升级改告，盾构机产业链趋于完备。目前，我国盾构机的上下游企业已达上千家，这不仅推动着中国制造业的升级，也为世界提供了更高质量的产品和服务，展现了中国智造在全球产业链中的重要地位和影响力。