近日，由中交天和研制的直径9.73米盾构机“蜀新号”历经843个日夜的艰苦奋战，成功攻克“极限地层”，顺利贯通都江堰至四姑娘山山地轨道交通重点工程都江堰至永丰站隧道区间，标志着高富水、大粒径漂石“极限地层”的掘进技术难题被攻克。都江堰城区地下隧道总长6.67千米，由“蜀新号”“蜀光号”盾构机担负掘进任务，其中“蜀光号”已于4月14日顺利贯通另一隧道区间——永丰站至蒲阳站隧道区间。
都江堰至四姑娘山山地轨道交通工程隧道区间地质高富水、砂卵石、大粒径漂石，地下水丰富，地质状况和施工环境较相邻的成都市地铁隧道更为复杂。该工程隧道区间不但卵石更大、占比更高、直径200至1600毫米的大粒径漂石占卵石的比重超过80％，且强度超过150兆帕，对克服刀盘频繁卡顿、刀具磕裂脱落、螺机卡死断轴、滞排等带来巨大挑战。工程采用盾构法施工风险巨大，施工难度完全超乎想象，是国内目前在建卵石地层掘进难度最大的工程，至今国际上还没有成功案例，该工程隧道区间被业内普遍称为砂卵石地层的“极限地层”和“掘进禁区”。
据中交天和副总经理、总工程师周骏介绍，都江堰至四姑娘山山地轨道交通工程项目投资方在设计初期，拟选用大开挖技术，但因线路穿越桥梁、成灌高速铁路桥墩、房屋群、市政管线、市区主干道等，拆迁、封路、塌方、封河等作业难度极大，工期完全不受控，且地处都江堰世界遗产区保护带，易对周边生态环境造成不可逆转的破坏，故而导致该工程停滞不前。当投资方、设计方正处两难之际，中交天和主动提供新方案，建议将中交天和“以排为主、以破为辅”带式螺旋输送技术的特色“成都地铁盾构隧道掘进模式”用于挑战都江堰至四姑娘山山地轨道交通工程隧道的“掘进禁区”。
带式无轴螺旋机
在成都地铁17号、19号线工程隧道掘进中，中交天和颠覆传统地铁隧道掘进作业法，坚持“以排为主、破碎为辅”的先进理念，出色完成在卵石堆中的掘进任务，并将沉降控制在0.9毫米内， 刀具利用率完好率提升超过5倍，创造盾构机在成都地铁隧道工程最高月掘进612米的新纪录。经实地考察，都江堰至四姑娘山山地轨道交通工程项目投资方、设计方决定按照盾构法进行施工总承包招标，并要求以中交天和作为盾构机装备的托底供应商。
“蜀新号”贯通的隧道
针对地质状况和掘进环境开展大量的针对性适应性设计，“蜀新号”“蜀光号”用于都江堰至四姑娘山山地轨道交通工程隧道盾构机研制任务。
盾构机直径吞进的石头
盾构机直径吞进的石头
“蜀新号”“蜀光号”盾构机采用中交天和首创大开口刀盘、带式螺旋、重型撕裂刀和大扭矩、大推力组合，刀盘开口率达45％，带式螺旋可将排石粒径由500毫米提升至1200毫米，驱动扭矩达33543千牛·米，最大推力达92400千牛。两台盾构机特别能“吃”，即便遭遇900毫米×1200毫米、重量超过一头亚洲象体重的卵石也照样可以一口吞咽。而传统盾构机掘进模式需将卵石碾碎后再慢慢吞咽，在同类地质地层平均掘进100米即需更换刀具，“蜀新号”“蜀光号”则可实现连续掘进750余米不换刀，相较传统盾构机掘进模式仅更换刀具就可节约成本1000余万元。累计吞咽卵石53万立方米，总重量为105万吨，日最高掘进14.4米，月最高掘进513.6米，创造了高富水、大粒径卵石、漂石极限地层的掘进新纪录。