金陵江底，「振興號」盾構機正加緊「吞石吐泥」。在它卓越的表現下，被稱為「迄今為止長江上最難建的過江通道」——南京和燕路過江通道右線掘進已達到1642米，佔盾構施工任務的60％左右。
「振興號」是中國首臺採用自主技術和多項國產核心零部件設計製造的超大直徑盾構機，其刀盤直徑達15.03米，總長135米，總重量達4000噸。2019年6月21日，該臺盾構機在中交天和機械設備製造有限公司（簡稱中交天和）常熟基地生產出來；2019年12月，正式於南京和燕路過江通道右線八卦洲工作井始發。
「針對項目複雜的地質情況和超高的安全風險，我們在盾構機設計之初，就開展了『量體裁衣』式的設計製造，並準備了應對一切風險的『工具包』。」中交天和總工程師周駿介紹，目前「振興號」盾構機已取得日掘進保持在5至7環、單月最多掘進168環的成績，預計到2021年上半年，項目可實現全線貫通。
定製設計應對挑戰
「振興號」內部。
全長4206米的和燕路過江通道是南京在建的五條過江通道之一，其中盾構段長2976米，該段地質情況極為複雜，猶如一個天然的「地質博物館」。
「在這裡，盾構機要陸續穿越砂層、上軟下硬地層、全斷面基巖地層。以全長1328米的全斷面基巖地層為例，裡面又包含了軟硬不均斷面、巖溶區域，甚至多個斷裂帶等。」南京市公共工程建設中心副主任、總工程師章登精舉例說道。
除了複雜的地質「硬骨頭」，該項目施工水壓高達0.79兆帕，是目前國內隧道工程中水壓最高的；盾構機在土巖複合地層掘進距離長達約1865米，為國內超大直徑盾構隧道之最。
2018年1月，以中國工程院院士錢七虎為組長，由5位中國工程院院士和16名專家組成的南京過江通道建設技術專家組一致認為，和燕路過江通道是目前國內在建穿越長江最複雜、最困難、水壓最高的超大直徑隧道。
重重挑戰，無疑對盾構機設備製造和盾構施工技術提出了嚴峻考驗。
為了承擔「穿越長江」這一重要任務，中交天和採用了多項自主技術和國產核心零部件，設計製造了複合地層超大直徑泥水盾構機——「振興號」。
記者了解到，「振興號」採用了國際領先、中國首次應用的全智能化管片拼裝系統、智慧化遠程安全監控管理系統、綠色環保管路延長裝置、泥水分層逆洗循環技術，並首次採用了國產的常壓換刀裝置、刀具全狀態監測系統、刀盤伸縮擺動裝置等，這一系列「量體裁衣」式的設計，保證了項目的高效高質量推進。
整機國產化率達95％
目前，「振興號」盾構機正在穿越上軟下硬地層，並即將駛向82米的江底最深點。
「『振興號』現在距離長江江面有70多米，這裡的地質上軟下硬，水壓最高處可達0.79兆帕，屬於超高水壓區域，易發生刀具磨損、沉降、失穩坍塌等巨大風險。不過，我們準備了一整套『工具包』保駕護航。」中交天和和燕路項目部常務副經理張捷說。
以盾構機「吞石吐泥」最關鍵的「牙齒」——刀具為例，「振興號」在世界範圍內首次採用超大直徑盾構超長不換刀技術。
「在和燕路過江通道施工中或同等地質條件下，目前其他超大直徑盾構機每200米左右就需要更換刀具，而『振興號』做到了連續掘進了1500米而未換刀。在掘進到800米時，其刀具最大磨損量為5毫米；掘進到1500米時，刀具最大磨損量僅達到９毫米，這些數據遠遠低於50毫米的技術標準。」張捷告訴記者，該技術的使用不僅有效降低了製造成本，大幅提升了施工效率，而且也降低了因換刀而導致的隧道坍塌和人身傷害風險。
據了解，過去的盾構機在換刀頭時有一定的危險性，需要專業人員到盾構機前方帶壓換刀。而中交天和在「振興號」盾構機上自主創新研製了國產常壓可更換式滾齒互換刀具裝置，實現了整個換刀全過程安全無滲漏且效率高。
同時，針對刀具在軟硬複合地層磨損狀態難以檢測及把控，易造成刀盤本體損壞導致重大事故等，中交天和自主創新研製了刀具實時檢測系統，能實時檢測磨損、壓力、旋轉、溫度等狀態，該數據精確到毫米級，實現了對刀具全生命周期管控。
「這些自主創新技術的應用，不僅降低了盾構機的製造成本，還將核心技術牢牢掌握在自己手中。而像這樣的關鍵核心技術，『振興號』運用了很多，目前整臺盾構機國產化率達了95％以上」。周駿自豪地表示。
智能拼裝高效推進
成型後的隧道。
周駿透露，「振興號」還應用了全智能化管片拼裝系統。以往需要工人人工進行拼裝的隧道管片，現在只需按一個按鈕，盾構機就能實現隧道內管片的自動運輸抓舉拼裝，不僅大幅提高管片的拼裝質量，更可減輕工人的作業強度。
目前，「振興號 」盾構機日均掘進可達5至7環（每環長為2米），單日最快掘進達9環，單月最快掘進達168環。
同時，為確保盾構施工順利推進，在施工過程中，現場人員24小時輪崗，對每一環管片的上浮與水平位移進行監測，並及時調整注漿量；將盾構機系統與盾構管理平臺、泥水控制系統、影像導航監測系統相關聯，通過數位化程序實時監控，精準控制盾構機姿態。
記者了解到，截至目前「振興號」已解決超大直徑隧道掘進覆土薄、地下水豐富易造成管片上浮等難題，並將隧道管片錯邊量控制在2到3毫米，遠低於12毫米的行業標準。
「接下來，『振興號』將通過最後幾十米的上軟下硬地層，並在經過江底最深點後，迎來巖溶區域的穿越歷程。為此，我們已經提前在『振興號』上配備了超前探測與超前注漿系統，確保其順利通過。」張捷表示，項目團隊已經做好充分準備，迎接新一輪挑戰。