徐 媛 郭 鑫 刘福昌
珠江口东侧水面，船只来往不断。水下数十米深处，一条“巨龙”从东莞市虎门镇穿越海底。逢山开道、遇水架桥，当面对浩瀚的海洋，铁路建设者们选择了以隧道形式全程海下穿行。
这里是深圳至江门高速铁路珠江口隧道1标段位置。日夜兼程，不断前行，隧道掘进先锋利器“深江1号”盾构机已经掘进到2622米的位置，日均掘进4.5米，日最大掘进12米。从所在的含砾砂岩地层再往前30环，即将进入地质坚硬的花岗岩区域。日前，施工人员正在对这条“巨龙”的“牙齿”——刀片进行全盘更换。更换后，它将继续投入施工，完成最后的攻坚。
量身定制 深隧盾构
深江高铁是我国“八纵八横”高铁网沿海通道的重要组成部分，也是支持粤港澳大湾区建设的重大交通基础设施。线路起自新建深圳西丽站，向西经东莞市、广州市、中山市、江门市，接入江门站，正线全长116公里，全线桥隧比达98%。
线路需要跨越珠江口狮子洋海域。全线控制性工程之一的珠江口隧道全长13.69公里，水下最大埋深达106米，最大水压1.06兆帕，是目前我国最深的海底隧道。
隧道设计为单洞双线高速铁路隧道，盾构机开挖直径13.42米，盾构管片采用9块均分结构设计，封顶块也大于常规设计尺寸，是一条大直径盾构隧道。
不仅如此，它所穿越的地质条件非常复杂，需要穿越淤泥、软弱砂层、极硬基岩凸起等13种地层、5种复合地质、17条断裂带。全断面硬岩掘进长达2.75公里，花岗岩强度最高达124.6兆帕。
更大的埋深、更高的水压，带来了更大的挑战。针对工程特点，深江高铁珠江口隧道采用“两端盾构+中间矿山”的组合工法施工，两端盾构始发井分别位于江口东侧的东莞市虎门镇、西侧的广州市万顷沙镇，两台量身定制的国产盾构机——“深江1号”“深江2号”应运而生，相向掘进。广州市南沙区则设置斜井，用矿山法从中间往两边施工，连通盾构机开凿的隧道。
盾构建造 精品工程
在珠江口隧道1标段，从盾构机始发井乘电梯到井底，就来到了深长开阔的隧道内部。
脚下，中箱涵和边箱涵组成的平面严丝合缝，汽车将管片等物料运输到掘进前端。未来，这里就是铺设轨道的位置，动车组列车将以200公里的时速穿越海底隧道。
隧道的管壁由钢筋混凝土浇筑而成的预制管片组成。面对珠江口隧道高水压高腐蚀环境，管片采用密封垫加防腐技术，大大提高了隧道防水、防腐和抗渗性能，同时严控同步注浆工序，隔绝成型隧道与外部水系的联系，实现隧道不渗不漏。
从隧道入口开始，就可以看到各类管路紧贴管片整齐排列，延伸而入，各司其职。
右侧2根白色泥浆管路是泥水平衡盾构的附属单元。高品质泥浆输送至刀盘前方形成泥膜，保证盾构掘进过程中的压力平衡。挖下来的渣土也裹挟在泥浆中，通过出浆管送至地面泥水处理厂，分离处理后的泥浆可以循环利用，绿色环保。
左侧4根绿色的管道是输水管路，用于实现盾构机的降温、隧道内冲洗水排污和隧道内中继泵轴承的密封等功能。
上方1条黄色风带直径达2米。它采用独头压入式通风，由变频风机提供风源，保障隧道内的空气质量和作业环境。
穿过2000多米已经完成开掘的隧道，就来到了“深江1号”盾构机最前端。此处约为海面以下80米，机器轰鸣，温度适中，施工人员在这里昼夜交替作业，操控盾构机一步步向前掘进。
最前端是盾构机主驱动及中心锥所在处，中心锥连接着刀盘。“深江1号”采用常压复合型刀盘，可对软硬复杂地层进行全断面开挖，并实现正反双向旋转出渣及伸缩转向功能。
中心锥内部为常压换刀提供作业空间，其上方气垫舱内配置伸缩式摄像头，可伸入开挖舱观察掌子面、刀盘开口堵塞和刀具磨损情况，为换刀和进仓作业提供直接的决策依据。
主驱动是盾构机最核心、最精密的构件，也是整机耐压系统的关键。盾构机配备的主驱动密封自动保压系统，能有效应对高水压环境的掘进，还增配了油品在线检测系统，实现对主驱动“血液指标”在线检查，确保主驱动核心部件无异常。
盾构掘进、同步注浆、管片拼装和箱涵拼装，是盾构施工主要的四大工序。每一道工序都要遵循相应的标准化作业流程，确保盾构施工的安全和质量可控。
创新驱动 技术引领
为了适应海底工况，“深江1号”采用多项具有自主知识产权的技术——
开挖仓高精度气液压力平衡控制技术，确保海底盾构施工开挖仓的稳定。可伸缩式刀盘和高压冲刷系统，有效破解全断面硬岩地层卡刀盘、刀具更换困难、软土地层及含砾砂岩地层中刀盘结泥饼等难题。常压重型复合式刀盘，根据不同地层，有针对性地更换刀具。自动化状态监测技术，可对刀盘温度及磨损，滚刀转速、磨损、温度等信息连续监测，实时传输至主控室，实现刀具全生命周期管控。主驱动密封采用自动压力平衡技术，4道加强型盾尾刷，双盾壳设计，可提高盾构机在海底超高水压下的适应能力。
信息化、智能化始终贯穿盾构掘进过程。在地面的智慧指挥中心总控系统，包含中国铁道科学研究院集团有限公司研发的“数字深江”信息化平台，实现BIM可视化应用平台和盾构机远程操控。
在驾驶室的屏幕上，几块屏幕分别展示掘进场景应用到的系统：盾构掘进参数实时监控系统、盾构隧道超前地质预报系统、盾构机刀盘及刀具磨损监测系统、主驱动密封监测系统、盾构设备维护管理系统和管片壁后注浆密实度检测系统。
这些系统的数据会回传至BIM可视化应用平台的数字盾构模块，通过数字盾构，实现远程监管大盾构项目的掘进情况。围绕盾构施工，技术人员从数据采集、应用分析到决策优化，提供一系列支撑服务，实现快速、精准指导盾构掘进施工，保证施工安全。
近60年来，在国内市场需求的推动下，国内盾构技术飞速发展，经历引进学习、广泛实践、创新突破、产业引领等发展阶段，目前已成为世界大盾构隧道及水下隧道建设的主战场。科技创新铸就国之重器，大国重器建造超级工程。一条条钢铁“巨龙”穿越江河湖海城，向世界展示着中国科技基建实力。