На берегу озера Дунху в Ухане, провинция Хубэй, Китай, стальной гигант в «тигровой» броне ежедневно продвигается на несколько метров, прокладывая под дном озера беспрецедентный двухъярусный подземный путь. Это — крупнейший в мире гидрощит «Чжэнсяньхао». С его успешным запуском в рамках строительства самого масштабного в мире двухъярусного тоннеля под городским озером — Уханьского тоннеля под двумя озерами — революция в освоении подземного пространства городов переходит от чертежей к реальности.

Мегапроект требует мегаоборудования

Общая протяженность Уханьского тоннеля под двумя озерами составляет около 19,45 км, а общий объем инвестиций — около 25,4 млрд юаней. Этот сверхтоннель, проходящий под озерами Дунху и Наньху, является не только самым длинным и крупнейшим в мире городским тоннелем под озером, но и двухъярусным «подземным авианосцем» для трехмерного транспорта.

Однако за мегапроектом стоят невероятные строительные трудности. Максимальный уклон тоннеля достигает 40‰, минимальный радиус поворота — всего 700 метров, а общая трасса имеет S-образную форму. Щиту предстоит проходка на большом расстоянии в глинистых породах, пересечение зон интенсивного развития карста, а также столкновение с такими сложными геологическими вызовами, как карстовые полости и зоны разломов. Сочетание таких факторов, как большой диаметр, малые радиусы кривых и сложные геологические условия на большом протяжении, ставит комплексную техническую сложность проекта на один из самых высоких уровней в мире.

Для покорения этого «геологического лабиринта» компания China Construction Third Engineering Bureau (CCTEB) совместно с China Railway Engineering Equipment Group (CREG) создала этого инженерного «гиганта» — «Чжэнсяньхао».

Три ключевых инновации создали «оружие для проходки под озером»

Мировые рекорды размеров и точности

Диаметр проходки «Чжэнсяньхао» достигает 15,094 метра, общая длина машины — 115 метров, вес — 4300 тонн, что эквивалентно весу 6 вагонов метро или 3000 легковых автомобилей. Эти размеры делают его одним из крупнейших в мире гидрощитов.

«Шарнирный скользящий цилиндр» для синхронизации проходки и сборки

Разработанная CCTEB технология непрерывной проходки с синхронной сборкой, основанная на уникальной конструкции «шарнирного скользящего цилиндра», позволяет разделить зону проходки и зону сборки. Два ключевых процесса не мешают друг другу и выполняются одновременно, словно щит получил гибкие «координирующие суставы», что повышает эффективность строительства на 20–30%. В сложных условиях, таких как крутые повороты, можно одним нажатием переключиться в обычный режим. Технология также адаптируется к щитам разного диаметра (грунтовым и гидро) и позволяет модернизировать старое оборудование.

«Умный мозг» для интеллектуального управления всем процессом

Помимо «железа», «Чжэнсяньхао» обладает и «умным мозгом». Разработанная CCTEB интеллектуальная платформа управления щитами позволяет «управлять с одной карты, строить с одной карты» — нажав клавишу Enter, можно увидеть состояние всей группы щитов; щелкнув мышью, можно просмотреть параметры проходки и расположение источников риска. Платформа объединяет в замкнутый цикл предупреждение, обработку и утверждение, позволяя одним нажатием анализировать эффективность, параметры и качество сборки, делая управление безопасностью, качеством и сроками точным и контролируемым.

«Восемнадцать видов мастерства», созданных для сложных условий

Для работы в сложных и изменчивых условиях под озером «Чжэнсяньхао» воплотил множество передовых технологий:

Режущий диск со сменой инструментов при атмосферном давлении: позволяет персоналу безопасно и эффективно заменять режущие инструменты без работы в условиях высокого давления, значительно снижая риски при выполнении высокоопасных операций.

Двухканальная конструкция прямого сброса шнека: эффективно снижает риск засорения в камере и значительно уменьшает вероятность образования глиняных коржей на режущем диске. Оснащенная новым передним осевым дисковым шарошкой и системой мониторинга состояния инструментов в реальном времени, делает замену инструментов более безопасной и эффективной.

Система опережающего геологического прогнозирования: подобно «рентгеновскому зрению», позволяет заранее предвидеть неизвестные геологические риски впереди.

Автоматическая система удаления глиняных коржей: эффективно обеспечивает непрерывную и быструю проходку щита в сложных слоях, предотвращая риск остановки из-за образования коржей на режущем диске.

Формирование новой структуры подземного транспорта города

Решение проблемы «тупиковых дорог» в районе Учан

После завершения строительства Уханьского тоннеля под двумя озерами среднее расстояние между основными магистралями с севера на юг в центре Учана сократится с 4–5 км до примерно 2 км. Это изменение значительно повысит эффективность городских поездок, эффективно снизит нагрузку на существующую дорожную сеть и приведет к качественному скачку в транспортной системе Уханя.

Установление нового стандарта для строительства тоннелей под городскими озерами

Успешное применение «Чжэнсяньхао» предоставило ценный технический опыт и справочные материалы для будущего строительства сверхкрупных тоннелей под городскими озерами и морским дном. От запуска «Чжэнсяньхао» до отработки технологии синхронной сборки, китайские технологии проходки сверхкрупных тоннелей выходят на мировой передовой уровень.

Масштабное применение полного спектра технологий тоннелепроходческих щитов

CCTEB уже владеет полным спектром технологий для щитов всех диаметров — «особо большого, большого, среднего, малого и микро», участвуя в строительстве 400 км линий метро в 25 городах 13 провинций. Формирование этой технологической матрицы означает, что Китай обладает способностью обеспечивать оборудованием полный спектр проектов освоения подземного пространства городов — от «микрохирургии» до «мегапроектов».

Переход от «опытного управления» к «модельному управлению»

Создание «Чжэнсяньхао» — это не просто успех одного устройства, но и отражение перехода китайской промышленности высокотехнологичного оборудования от «опытного управления» к «модельному управлению». Благодаря внедрению «Пионерской промышленной производственной большой модели», выпущенной China Railway Industry, щиты становятся все более «зоркими и чуткими». Эта большая модель ИИ, специально созданная для промышленного производства, формирует полную интеллектуальную цепочку «вычислительные мощности — алгоритмы — данные — платформа — приложения», позволяя анализировать неисправности оборудования за секунды и одним нажатием генерировать несколько наборов оптимальных проектных решений.

Когда 15,094-метровый «Чжэнсяньхао» бесшумно движется под берегом озера Дунху, он прокладывает не просто тоннель, а новую высоту освоения подземного пространства китайских городов. От догоняющего до лидера, китайские технологии сверхкрупных тоннелепроходческих щитов пишут свои собственные мировые стандарты.