Em 29 de maio, um "dragão de aço" com um diâmetro de escavação de 14,57 metros, equivalente a um prédio de 5 andares, foi oficialmente revelado em Changsha, Hunan. A tuneladora de grande diâmetro "Jiaoping Nº 1", construída conjuntamente pela China Railway 11th Bureau Group e pela China Railway Construction Heavy Industry, saiu oficialmente da linha de montagem. Ela será utilizada na construção do Túnel Mangshan da Ferrovia Jiaoping, o túnel ferroviário de alta velocidade com tuneladora de equilíbrio de pressão de terra (EPB) de maior diâmetro do mundo, marcando um novo patamar para a tecnologia EPB da China na construção de túneis em terrenos complexos, de alto risco e longa distância.

"Um Grande, Dois Longos, Três Difíceis": Por que o Túnel Mangshan é tão desafiador

O destino de serviço da "Jiaoping Nº 1" — o Túnel Mangshan da Ferrovia Jiaoping — é uma obra de controle de todo o traçado, enfrentando os desafios extremos de "Um Grande, Dois Longos, Três Difíceis".

"Um Grande" refere-se à secção transversal superdimensionada. O túnel adota um design de via dupla em um único tubo, com um diâmetro de escavação de 14,57 metros e uma área de secção de construção superior a 167 metros quadrados, sendo atualmente o túnel ferroviário de alta velocidade com tuneladora EPB de maior diâmetro do mundo.

"Dois Longos" refere-se à distância superlonga. O trecho da tuneladora tem um comprimento total de 4.970 metros, com escavação única aproximando-se dos 5 quilômetros, sendo um dos túneis mais longos do mundo neste método construtivo. Uma vez que a tuneladora entra no subsolo, ela escavará continuamente por vários anos, sem qualquer possibilidade de saída intermediária.

"Três Difíceis" refere-se à sobreposição de problemas. A tuneladora precisa atravessar vários estratos compostos, como loess argiloso, argila siltosa, solo de cascalho arredondado grosso e camadas cimentadas calcárias, com a presença de matacões de até 30 centímetros de diâmetro em alguns trechos. Simultaneamente, ela precisa passar sob áreas de proteção central do complexo de tumbas de Mangshan, a ferrovia Jiaozuo-Liuzhou e a autoestrada Lianhuo, entre outras fontes de risco significativas. O assentamento da superfície deve ser rigorosamente controlado na casa dos milímetros, uma dificuldade de construção rara no país.

Ainda mais complicado é o fato de a distância longitudinal do poço de partida ser de apenas 54 metros, um espaço extremamente estreito, exigindo a implementação de uma partida desmembrada da tuneladora de grande diâmetro — fazer com que este gigante de cem metros de comprimento comece a escavar progressivamente, módulo por módulo, dentro do espaço limitado do poço.

Personalização completa, da cabeça de corte à IA

Para enfrentar esses desafios extremos, a equipe de pesquisa e desenvolvimento dedicou mais de dois anos para criar múltiplas inovações tecnológicas centrais sob medida para a "Jiaoping Nº 1".

1. Primeira cabeça de corte nacional dedicada a estratos cimentados compostos duros e moles

Na investigação geotécnica detalhada posterior, a equipe de construção descobriu grandes áreas de camadas cimentadas calcárias e matacões — um tipo de estrato para o qual não havia experiência madura de construção com tuneladoras de grande diâmetro na China. A equipe rapidamente iniciou um grande ajuste no projeto da cabeça de corte, concluindo a atualização em 2 meses e criando a primeira cabeça de corte nacional para tuneladoras de grande diâmetro adaptada a estratos cimentados compostos duros e moles.

Esta cabeça de corte adota uma estrutura composta de 8 vigas principais e 8 painéis, com uma taxa de abertura de 46%. O sistema de ferramentas utiliza uma combinação de "cortadores de rolo + cortadores dentados + raspadores", totalmente equipado: 61 cortadores de rolo de disco simples de 19 polegadas (especializados em rocha dura), 14 cortadores dentados resistentes ao desgaste (para lidar com camadas cimentadas) e 104 raspadores largos dentados (para cortar solo mole). A integração dos três tipos de cortadores alcança cobertura total em estratos especiais como solo mole e camadas cimentadas.

Visando estratos altamente abrasivos, a superfície da cabeça de corte é coberta com placas compostas de desgaste de carboneto de cromo, aumentando a resistência ao desgaste em 40% e prolongando significativamente a vida útil da cabeça. Além disso, 20 bocais de injeção para condicionamento de solo estão dispostos na cabeça de corte, que, juntamente com barras de agitação ativas, um agitador central e um sistema de lavagem de alta pressão, previnem eficazmente a formação de "bolos de argila" dentro da cabeça — um problema técnico comum em estratos de loess de alta viscosidade, conhecido como "cegamento" da ferramenta.

2. Sistema de injeção composto multicamadas garante assentamento milimétrico

Controlar o assentamento da superfície na casa dos milímetros é o maior requisito obrigatório para a construção do Túnel Mangshan — porque diretamente acima do traçado do túnel estão a área central de proteção do complexo de tumbas e as infraestruturas ferroviárias e rodoviárias existentes.

O sistema de injeção composto multicamadas integrado na "Jiaoping Nº 1" tem uma capacidade total de injeção de 100 metros cúbicos por hora, permitindo o reforço de alta resistência do maciço circundante simultaneamente ao processo de escavação. Dados medidos mostram que este sistema pode controlar com precisão o assentamento da superfície dentro da faixa milimétrica exigida pelo projeto, fornecendo uma garantia fundamental para a travessia de múltiplas fontes de risco.

3. Sistema síncrono de escavação e montagem aumenta a eficiência em quase 30%

A tuneladora escava um anel e monta um anel de aduelas; o tempo de ciclo por anel impacta diretamente a velocidade de conclusão de todo o túnel. O sistema síncrono de escavação e montagem equipado na "Jiaoping Nº 1" comprime o tempo de construção por anel dos tradicionais 127 minutos para 97 minutos, um aumento de eficiência de quase 30%. Isso significa que, a cada quilômetro escavado, vários dias de prazo de construção podem ser economizados diretamente.

Salto inteligente: da "construção baseada na experiência" para a "condução por IA"

Se a cabeça de corte e a injeção representam o "poder de fogo", a plataforma de controle inteligente com IA representa o "poder computacional". A combinação de ambos resulta numa verdadeira "tuneladora inteligente".

A plataforma de controle inteligente com IA integrada na "Jiaoping Nº 1" pode coletar uma vasta quantidade de dados de escavação em tempo real — dezenas de parâmetros-chave como empuxo, torque, velocidade de rotação, pressão de terra, volume de injeção, etc., podem ser automaticamente monitorados, alertados e regulados. Uma vez que o sistema identifica uma tendência anômala, a IA pode emitir um alerta em milissegundos, auxiliando os operadores a ajustar a estratégia de escavação a tempo, eliminando riscos potenciais antes que se tornem acidentes.

Simultaneamente, o sistema também possui uma função de diagnóstico inteligente de falhas, capaz de localizar e diagnosticar rapidamente anomalias nos diversos sistemas eletromecânicos e hidráulicos da tuneladora, reduzindo significativamente o tempo de resolução de problemas e garantindo a continuidade e segurança da construção.

Grandes tuneladoras da China rumo ao topo mundial

A saída de linha da "Jiaoping Nº 1" tem um significado emblemático triplo.

Primeiro, um "primeiro lugar mundial" em termos tecnológicos. Diâmetro de escavação de 14,57 metros, peso total de 3.500 toneladas e potência instalada de 10.000 quilowatts — estes três parâmetros centrais elevam o recorde mundial para tuneladoras EPB a um novo patamar. Entre as várias tecnologias avançadas, o sistema síncrono de escavação e montagem reduz o ciclo por anel em 30 minutos, a resistência ao desgaste da cabeça de corte aumenta em 40% e a plataforma de IA realiza monitoramento inteligente em tempo integral — cada inovação é um fruto natural do acúmulo tecnológico nacional em grandes tuneladoras.

Segundo, uma "integração intersetorial" em termos industriais. Nos últimos anos, com a expansão contínua da rede ferroviária de alta velocidade da China para regiões geológicas complexas, a aplicação de tuneladoras de grande diâmetro no campo de túneis ferroviários tornou-se cada vez mais difundida. A "Jiaoping Nº 1" preenche a lacuna das tuneladoras EPB na condição especial de trabalho em estratos cimentados compostos duros e moles, fornecendo uma garantia confiável de equipamento de escavação de grande diâmetro para as ferrovias de alta velocidade da China atravessarem grandes vales fluviais e aglomerações urbanas.

Terceiro, um "sentimento Heluo" em termos culturais. A pintura na cabeça de corte da "Jiaoping Nº 1" tem como tema a imagem do "Dragão-Cavalo", inspirada no mito do "Mapa do Rio" — na antiguidade, um Dragão-Cavalo emergiu do Rio Amarelo carregando um mapa estelar nas costas, e Fuxi, baseado nisso, desenhou os Oito Trigramas Primordiais, dando origem à civilização Heluo. A imagem do Dragão-Cavalo destaca-se no centro da cabeça de corte, carregando tanto o significado milenar de proteção a Heluo quanto simbolizando a convicção firme dos construtores em se enraizar na terra de Heluo e superar dificuldades.

Cronograma de construção e perspectivas

De acordo com Chen Jian, responsável pelo projeto do Túnel Mangshan da Ferrovia Jiaoping do China Railway 11th Bureau Group, após sair da fábrica, a "Jiaoping Nº 1" será desmontada em centenas de componentes e transportada para o local da obra por meios de transporte especializados. Atualmente, o poço de partida e as obras complementares estão basicamente prontos. Após a chegada do equipamento, uma equipe especializada de mais de 80 pessoas organizará a montagem e os testes, com previsão de início oficial da escavação no final de julho.

Este gigante "Dragão-Cavalo" que parte para conquistar Mangshan carrega não apenas o peso de centenas de toneladas de aço, mas também a determinação da indústria chinesa de máquinas de construção em avançar para o alto padrão, a inteligência e a autonomia. Da "Fabricação na China" à "Criação na China", o poder de decisão técnica no campo das tuneladoras de equilíbrio de pressão de terra está, passo a passo, retornando às mãos dos engenheiros chineses.