長江水下89米是怎樣的世界？

是昏暗無光、潮濕憋悶？

在多數(shù)人想象中的確如此 ，

但在上海崇明，

長江之下卻藏著一條

“彩虹大道”！

這里是我國目前

建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)最高、規(guī)模最大、掘進(jìn)距離最長的

世界級高鐵越江隧道

——滬渝蓉高鐵崇太長江隧道，

綿延數(shù)公里的隧道內(nèi)，

每隔500米便裝設(shè)

藍(lán)、紅、綠、黃、白五色燈帶。

行駛在平整的箱涵路面上，

兩側(cè)的LED燈帶如流光飛逝，

如同在長江水下

畫出一道道“彩虹”。

近日，

“彩虹”之下又有喜事——

由中國中鐵自主研發(fā)制造的

世界最大直徑高鐵盾構(gòu)機“領(lǐng)航號”

掘進(jìn)突破10000米大關(guān)！

這是全球15米級直徑盾構(gòu)機

首次實現(xiàn)一次連續(xù)掘進(jìn)10000米，

距離長江南岸僅剩1300米。

如今，“領(lǐng)航號”正向

時速350公里高鐵過江的夢想

發(fā)起“最后一公里”的沖刺。

“領(lǐng)航號”掘進(jìn)突破萬米大關(guān)，

意味著什么？

和小新一起了解

這項突破背后的技術(shù)實力！

01

超級難題

“領(lǐng)航號”盾構(gòu)機正在建設(shè)的

崇太長江隧道，

是滬渝蓉高鐵的關(guān)鍵控制性工程，

全長超過14公里，

其中盾構(gòu)段約13.2公里，

設(shè)計時速350公里。

崇太長江隧道

堪稱隧道工程界的“超級難題”，

需要穿越長江水下

最深約89米的地層，

并安全通過大堤、主航道等重要區(qū)域，

集四大世界級指標(biāo)于一身，

技術(shù)難度與工程風(fēng)險極高：

1.長：獨頭掘進(jìn)11.325千米

2.大：刀盤直徑15.4米

3.高：水下行車速度350千米/小時

4.深：長江水下最深89米

因此，中國中鐵為這項世界級工程

量身打造了“領(lǐng)航號”。

它的刀盤直徑達(dá)15.4米，

整機長度約148米，

總重約4000噸。

沿已成型隧道向深處前進(jìn)

約30分鐘后，

便抵達(dá)“領(lǐng)航號”所在的掘進(jìn)面。

重達(dá)4000噸的巨無霸正在勻速旋轉(zhuǎn)，

將江底泥沙逐步切削，

通過“一白一黃”兩根管道

及地面泥水處理系統(tǒng)，

完成泥水循環(huán)，

實現(xiàn)“渣土不落地、泥漿自循環(huán)”。

每推進(jìn)2米，

“領(lǐng)航號”就會同步拼裝，

確認(rèn)姿態(tài)數(shù)據(jù)無誤后，

拼裝機器人猶如靈活的“手”，

精準(zhǔn)抓取重達(dá)16噸的弧形混凝土管片，

到達(dá)指定位置。

在長江底下挖隧道，

每前進(jìn)一米都不容易。

頭頂是幾十米深的江水，

最大壓力處相當(dāng)于每平方米

要承受近百噸的重量；

沿途還要小心翼翼，

避開大堤、生態(tài)保護(hù)區(qū)、

主航道這些敏感區(qū)域，

就像蒙著眼睛

在復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)里穿針引線。

讓這么大直徑的盾構(gòu)機，

在如此復(fù)雜的環(huán)境下

一次性連續(xù)推進(jìn)一萬米，

這在世界工程史上還是首次。

02

超級大腦

“領(lǐng)航號”能做到這一點，

靠的不僅是力氣大，

更靠一個聰明的大腦——

中國中鐵為它搭載了一套

智能buff。

中鐵隧道局隧道掘進(jìn)機

及智能運維全國重點實驗室

自主研發(fā)的

“智能掘進(jìn)腦”I-TBM系統(tǒng)

為“領(lǐng)航號”裝備了世界領(lǐng)先“大腦”，

實現(xiàn)“有人值守、無人操作”的

常態(tài)化應(yīng)用。

簡單來說，

它自己能根據(jù)前面的地層情況

自動調(diào)整掘進(jìn)的力道和速度，

像老司機開車一樣保持平穩(wěn)；

管道里的泥水壓力和出渣量

也能自己控制平衡。

很多時候，

它自己操作比人工更穩(wěn)、更精準(zhǔn)。

整個掘進(jìn)過程中

I-TBM智能系統(tǒng)全程“盯崗”，

實時監(jiān)測掘進(jìn)姿態(tài)與水壓變化，

數(shù)據(jù)同步傳輸至地面調(diào)度指揮中心，

實現(xiàn)毫米級精準(zhǔn)控制，

這種人機協(xié)同作業(yè)模式，

讓萬米掘進(jìn)既高效又安全。

該系統(tǒng)也助力“領(lǐng)航號”

創(chuàng)下了15米級超大直徑盾構(gòu)

日掘進(jìn)28米、

月掘進(jìn)718米的世界紀(jì)錄。

03

超級天團(tuán)

“領(lǐng)航號”的萬米穿江，

離不開“硬核技術(shù)”的支撐，

更得益于一支

頂尖科創(chuàng)團(tuán)隊的保駕護(hù)航。

此前，小新曾隨

“走進(jìn)新國企·科技創(chuàng)新主力軍”融媒體采訪團(tuán)

專程探訪過崇太長江隧道項目，

并被這支地下“開路先鋒”的攻堅故事

深深打動。

“在長江入�？诮ㄋ淼�，

就像在流動的絲綢上繡花。”

中鐵隧道局崇太長江隧道項目

總工程師李斌說。

“我們需要一臺

能夠應(yīng)對各種極端條件的智能盾構(gòu)機。”

在項目啟動會上，

中鐵隧道局崇太長江隧道項目經(jīng)理許維青

提出了核心需求，

“它不僅要‘強’，

能獨頭掘進(jìn)10公里以上；

還要‘穩(wěn)’，

能抗住長江水下最大埋深水壓；

更要‘聰明’，

能實時感知周圍環(huán)境并自主調(diào)整。”

為了在水下“看得見，摸得準(zhǔn)”，

項目團(tuán)隊聯(lián)合中鐵隧道局

國家重點實驗室等單位，

分析成千上萬組地質(zhì)數(shù)據(jù)，

全自主研發(fā)“智能掘進(jìn)控制系統(tǒng)”，

配備集智能掘進(jìn)、同步推拼、

智能拼裝、超前地質(zhì)預(yù)報、

泥水倉可視化、盾尾密封安全預(yù)警、

設(shè)備狀態(tài)在線監(jiān)測等智能系統(tǒng)，

并成功應(yīng)用在“領(lǐng)航號”上。

如今，這個“鋼鐵巨龍”身上，

凝聚了中國制造和人工智能領(lǐng)域的

最新成果。

隨著隧道掘進(jìn)長江深處，

“長距離掘進(jìn)精度控制”成為巨大挑戰(zhàn)。

在黑暗的江底，

盾構(gòu)機猶如“蒙眼巨獸”，

極易產(chǎn)生航向偏差，

若不能實現(xiàn)姿態(tài)控制，

將導(dǎo)致管片錯臺、滲漏

甚至結(jié)構(gòu)失效。

傳統(tǒng)盾構(gòu)機

在長距離、高水壓、復(fù)雜地層中

易出現(xiàn)刀具磨損劇烈、姿態(tài)控制失準(zhǔn)、

推進(jìn)效率低下等問題，

且依賴人工經(jīng)驗調(diào)整，

風(fēng)險高、精度低。

項目團(tuán)隊自開工伊始

便成立專項技術(shù)攻關(guān)組，

他們系統(tǒng)分析沿線上萬組地質(zhì)數(shù)據(jù)，

構(gòu)建了“天—地—洞”一體化智能測控網(wǎng)絡(luò)。

洞外，

建立基于“北斗高精度定位系統(tǒng)”的基準(zhǔn)網(wǎng)

實時解算衛(wèi)星信號，

將坐標(biāo)精度提升至毫米級；

洞內(nèi)，

在盾構(gòu)機關(guān)鍵部位

布設(shè)“光纖慣導(dǎo)+激光靶標(biāo)”融合系統(tǒng)，

每秒采集上千組姿態(tài)數(shù)據(jù)，

實現(xiàn)“在長江底下繡出一條筆直的金絲”。

當(dāng)“領(lǐng)航號”盾構(gòu)機以智能自適應(yīng)系統(tǒng)

平穩(wěn)穿越軟弱淤泥層后，

真正的“地獄模式”才剛拉開序幕——

一段超高水壓、全透水性粉細(xì)砂地層，

像一道無形的天塹

橫亙在長江主航道下方。

“這里的粉細(xì)砂顆粒細(xì)如面粉，

水壓相當(dāng)于

每平方米承受8.5頭大象的重量”，

項目生產(chǎn)副經(jīng)理劉建平在技術(shù)交底會上

用激光筆指著三維地質(zhì)圖說，

“更危險的是，在超高水壓下，

砂層極容易發(fā)生‘液化流沙’，

盾構(gòu)機一旦失衡，

前方掌子面就會像沙漏一樣潰散，

江水可能瞬間倒灌�！�

面對埋深89米（0.9兆帕）極高靜水壓力

及全線最復(fù)雜地質(zhì)的隧道區(qū)間，

項目團(tuán)隊科學(xué)制定了

“材料—結(jié)構(gòu)—智能”三位一體

多層級應(yīng)對方案。

首創(chuàng)高穩(wěn)定性同步注漿材料，

為管片披上“定沉衣”，

形成均勻、密實的管片外圍保護(hù)層，

從根本上抑制管片上�。�

增設(shè)第六道盾尾密封系統(tǒng)（五層油脂密封），

構(gòu)建起“固若金湯”的超級防水屏障；

科學(xué)分析并掌握潮汐規(guī)律，

通過智能監(jiān)測與數(shù)據(jù)分析，

實時智能調(diào)整掘進(jìn)速度、推力、

注漿壓力等關(guān)鍵參數(shù)，

實現(xiàn)對隧道線形與工程質(zhì)量的精準(zhǔn)控制，

確保隧道在動態(tài)水壓下“穩(wěn)如磐石”。

如今，

項目建設(shè)者正與院士專家團(tuán)隊攜手，

駕馭“地下蛟龍”

以毫米級的精度向前掘進(jìn)，

如穿針引線般，

在江底繪出一道

融合經(jīng)濟動脈與科技硬實力的交通軌跡。

夜色中，

崇明島與太倉市的燈火隔江相望，

不久之后，

它們將被一條地下長龍緊密連接，

長江經(jīng)濟帶的交通脈絡(luò)，

將被進(jìn)一步打通。

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責(zé)任編輯丨陳婷

校對丨程鏡睿 葛瑞蒂

執(zhí)行主編丨劉海草 張灝然