10月12日，随着十几米高的红色幕布向两边缓缓拉开，拥有自主知识产权的目前国内在建承受水压最高的隧道用超大直径盾构机——“聚力一号”在江苏常熟成功下线。这台由中交天和机械设备制造有限公司（下称中交天和）研发制造的超大直径盾构机不仅在高水压掘进方面取得了重大突破，还将与德国海瑞克的相关产品同台竞技，用于江苏江阴靖江长江隧道工程施工，改写我国过江隧道用超大直径盾构机完全依赖进口的历史。

创新显技术优势

10余万个零部件、200多家参研单位、近400个日日夜夜攻关研发、数十件核心专利支撑、售价3.5亿元……这一组组数字不仅见证了“聚力一号”的诞生，也记录了国产超大型盾构机的创新发展，为我国高水压、超长距离隧道工程施工增添了一把“利器”。

中交天和总经理助理杨辉对中国知识产权报记者表示，“聚力一号”是中交天和自主研制的第10台超大直径盾构机，开挖直径达16.09米，长140米，重5000吨，属于超大直径盾构机，可实现5000米超长距离连续掘进不换刀，还解决了超大直径盾构机高水压下掘进“十隧九漏”的世界性难题，实现隧道掘进施工滴水不漏。“聚力一号”的成功下线标志着我国逐渐掌握了高水压超大直径盾构机的核心技术，未来其将用于江阴靖江长江隧道工程施工。

江阴靖江长江隧道北起靖江公新公路，南至江阴芙蓉大道，采用盾构隧道帆方式穿越长江。江阴靖江长江隧道按照双向六车道高速公路标准建设，设计行车速度 80千米/小时，预计2025年12月全线通车，将成为交通强国建设江苏样板标志性工程、中国高水压大直径盾构隧道建设创新工程。

由于该项目的江底段为断层破碎带，最大水深约87米，最大水压可达1兆帕，覆土最薄处仅11米，且透水性强，对盾构机切口压力的控制要求较高。“该工程具有大、高、长三大特点，隧道开挖直径达16.09米，是目前国内直径较大盾构隧道；设计承受最大水压1.2兆帕，为国内在建承受水压最高超大直径隧道；隧道长6445米，其中盾构段隧道4952米，为国内长度排名第二的长江隧道。”江苏省交通工程建设局隧道处处长、江阴靖江长江隧道建设指挥部现场指挥长王峻对本报记者表示，盾构机需下穿长江大堤、船厂、码头等敏感建筑物，江底富含胶结物的粉细砂、中粗砂层，石英含量高地层，且可能出现有害气体区域等复杂底层。

“复杂的地质条件和高标准的建设要求，对盾构机性能及智能化程度提出了高挑战。”杨辉表示，有鉴于此，中交天和对“聚力一号”做了针对性极强的专门化设计，运用完全自主研发的先进技术,专门配备了中交天和特有的超长距离不换刀技术，可实现全线5000米掘进不换刀。同时，配备智能化导向、智能化地质超前预报、刀具磨损光纤监测、盾尾间隙自动测量、管片上浮及收敛自动监测等系统，确保盾构隧道施工做到“可视、可测、可控、可达”，使高强度、高风险、高污染的掘进作业转为安全、高效、节能、环保的绿色掘进模式。

专利解防水难题

作为过江隧道，江苏江阴靖江长江隧道工程的盾构断面直径大、结构防水要求极高，施工难度可想而知。在集思广益之下，中交天和研发团队首次在管片外侧集中布置两道防水密封垫，通过防水理论与试验研究，得出了科学的防水结构布置，形成了内外兼修的超高水压盾构隧道综合防水体系。

“解决难题，盾构机姿态控制及时纠偏系统是其中关键。”中交天和设计院院长靳党朋表示，研发团队在“聚力一号”的泥水环流系统中配置气垫舱，能实现掌子面压力±0.02兆帕以内的精确控制，有效控制掘进过程中的泥水压力，防止地层发生沉降，保持盾构机的掘进姿态。此外，研发人员还对油缸压力进行分区控制，下部油缸数量配置恰到好处，便于盾构机抬头，且每组油缸能单独控制，可具备实时纠偏、双液注浆功能，可有效控制管片上浮及注浆后地层二次沉降等。

事实上，中交天和在防渗漏组合技术方面的进步并不是一蹴而就。此前，中交天和就对相关技术展开攻关研发，并应用于超大直径盾构施工的南京和燕路过江隧道、孟加拉国卡纳普里河底隧道、印尼雅万高铁一号隧道，均创造了掘进过程“滴水不漏”的奇迹。此次江苏江阴靖江长江隧道的高水压是历年来施工防渗漏要求最高的一次，为此，中交天和在前期研发的基础上攻克了诸多技术难题，并已提交了“压气条件下盾构饱和法开舱作业人行闸”“压气条件下盾构饱和法开舱作业饱和舱”“一种实时监测磨损的盾尾刷及盾尾刷磨损实时监测系统”等多件专利申请。

从直径14.93米“天和号”到直径16.07米“运河号”，到如今直径16.09米“聚力一号”……中交天和用创新促发展，实现了一次次的跨越。“中交天和一直坚持走自主研发、科技创新之路，始终秉持做大做强中国盾构机的初心，研发制造了‘天和号’超大直径盾构机，打破外国企业在中国的垄断。”中交天和科学技术与数字化部总经理杨开全表示，不断取得成功的背后得益于公司每年近2000万元的科研经费和近8%的研发投入比，以及每年数十件专利申请的支撑。

“目前，中交天和研发的盾构机许多核心零部件已实现国产化，并在多个项目广泛应用，且在设备智能化方面实现弯道超车。”杨辉表示，中交天和用10年时间实现了我国超大直径盾构机从跟跑、并跑、到领跑的华丽转身。只有不断推动“大国重器”的自主发展，中国制造才不会受制于人。（来源：中国知识产权报）