Тоннелепроходческий комплекс Herrenknecht Mixshield S‑880, известный также под именем «Цинь Лянъюй», на момент ввода в эксплуатацию являлся крупнейшим в мире щитовым механизмом данного типа. Оборудование высотой с 15-этажный дом и массой, сопоставимой с 30 тысячами легковых автомобилей, было задействовано при строительстве подводного автомобильного тоннеля Tuen Mun–Chek Lap Kok Link в Гонконге.
Назначение и статус S‑880
Mixshield S‑880 была изготовлена для подводного участка TM‑CLKL — связки между Туен Мун и аэропортом Чек Лап Кок. Совместное предприятие Dragages Hong Kong и Bouygues Construction задействовало три миксщита Herrenknecht для двух параллельных труб тоннеля. S‑880 выступала «машиной большого диаметра» для стартового сегмента, после чего комплекс демонтировали частично и перестроили под меньший диаметр, чтобы продолжить проходку оставшихся участков. На момент запуска S‑880 официально зафиксирована как крупнейшая в мире ТПМК по диаметру щита.
Технические параметры и технология Mixshield
Диаметр щита S‑880 составлял 17,6–17,63 м — на десятые доли метра больше, чем у «Берты», предыдущей рекордной машины. Общая длина комплекса достигала примерно 120 м, масса — около 4 850 т. Установленная мощность — порядка 5 600 кВт, крутящий момент — около 27 000 кН·м. Работы велись под водой на глубинах порядка 50–55 м, с поддержанием давления до 5 бар на забое. Технология Mixshield использует бентонитовый шлам для поддержки забоя и воздушную подушку для точного контроля давления, что обеспечивает устойчивость в насыщенных влагой морских и аллювиальных отложениях и в переходных грунтах дельты Жемчужной реки.
Контекст проекта TM‑CLKL
TM‑CLKL — стратегический транспортный объект, который сокращает время в пути между северо‑западными Новыми Территориями и аэропортом Гонконга и интегрируется с транспортной системой, ведущей к мосту Гонконг—Чжухай—Макао. Подводный тоннель протяжённостью порядка 5 км стал на момент строительства самым глубоким, самым длинным и самым широким автомобильным тоннелем под водой в Гонконге. Контракт на его прокладку составлял около 18,2 млрд гонконгских долларов (около 2,3 млрд долларов США на 2015 год).
Сборка, приёмка и морская доставка
Крупнейшие узлы S‑880 были собраны на площадке Herrenknecht в Наньше (Гуанчжоу). После заводской приёмки в октябре 2014 года секции длиной до 23 м и элементы трёхэтажной технологической тележки доставлялись морем на собственный док непосредственно у стартового котлована. Финальная сборка на месте позволила быстро развернуть комплекс длиной около 120 м и массой порядка 4 850 т и приступить к подводной проходке.
Хронология и перестройка диаметра
Проходка началась в мае 2015 года. Стартовый отрезок севернее стартового котлована длиной 650 м требовал максимального диаметра: 3 ноября 2015 года состоялась успешная сбойка после 646 м. Далее воду из промежуточной шахты откачали, и комплекс перестроили: диаметр сократили до 14 м, при этом привод и система технологических тележек сохранились. С марта 2016 года обновлённая S‑880 продолжила проходку параллельно второй 14‑метровой машине Herrenknecht, которая начала свой цикл в июне 2015‑го от стартового котлована. Такая схема — сначала максимальный диаметр, затем параллельная работа двумя 14‑метровыми комплексами — обеспечила оптимальный график. Финальная «двойная сбойка» двух ТПМК состоялась 27 февраля 2019 года. Реализация проекта в целом завершилась к концу 2020 года; после завершения работ S‑880 была разобрана.
Инструменты обслуживания режущей головки
В условиях высокой водонасыщенности и повышенного давления обслуживание режущей части организовали с использованием специализированных систем. Комплекс Mobydic обеспечивал мониторинг износа и отображение состояния забоя в реальном времени. Манипулятор TELEMAC позволял автоматически менять режущие колёса в гипербарической среде, а система Snake применялась для очистки и прочистки режущих элементов. Это уменьшало время простоев и снижало риски для персонала по сравнению с традиционными вмешательствами на забое.
Производительность и результаты
В ходе работ фиксировались пиковые темпы проходки до 30,8 м в сутки и 167,2 м в неделю. Три задействованные машины суммарно построили примерно 10 км новых тоннелей в составе TM‑CLKL. В реализации работ участвовало около 800 специалистов. Выбор последовательности «максимальный диаметр — перестройка — параллельная проходка» позволил совместить требования к габариту с контролем бюджета и сроков.
Геотехнические риски и меры снижения
Южная зона выхода тоннеля проходила через мелиорированные территории с мягкими морскими и аллювиальными отложениями, подвержёнными оседанию и ползучести. Для повышения жёсткости массива по сторонам тоннелей установили барретные панели, что снизило риск долгосрочной овальной деформации колец и стабилизировало работу облицовки при рассеивании порового давления. Цифровое моделирование в PLAXIS 3D позволило оптимизировать стабилизирующие брусья: их число уменьшили со 158 до 106, часть укоротили почти на 3 м. По оценкам проектной команды, это сократило сроки примерно на два месяца, дало экономию порядка 16 млн долларов США и позволило избежать около 1 500 т выбросов CO₂. Для захода и выхода комплексов в зоне открытой выемки разработали «заглушки», обеспечивающие водонепроницаемость, а требуемое давление шлама рассчитывали с учётом переменной геологии.
Экологические и технологические эффекты
Применение Mixshield позволило минимизировать дноуглубительные работы: грунт транспортировали по трубопроводам шлама на поверхность, снижая воздействие на морскую среду. Контроль давления на забое и оперативная диагностика состояния режущей головки поддерживали стабильность подводной проходки на глубинах порядка 50–55 м. В совокупности это обеспечило требуемые темпы при соблюдении ограничений по осадкам и деформациям в зоне выхода на берег.
Имя, сопоставление с «Берта» и отраслевые награды
Следуя традиции, S‑880 получила имя «Цинь Лянъюй» — в честь исторической полководицы периода династии Мин (1574–1648). Диаметр щита 17,6–17,63 м сделал комплекс крупнейшим в мире на момент старта, превысив «Берту» (17,5 м) по ключевому параметру. Сам проект TM‑CLKL был отмечен Международной ассоциацией тоннелестроения и подземного пространства (ITA) в 2019 году в номинации «Крупнейший проект года»; отраслевые кейсы WSP и Bentley получили профессиональные награды за геотехническое проектирование и цифровую инженерию.
Если вам интересен мир недр во всём его многообразии — от причудливых алмазов до гигантских месторождений нефти и газа — подписывайтесь на канал. Мы рассказываем о самых удивительных находках из земных глубин и о том, какую роль они играют в экономике и технологиях.