日前，国产超大年夜直径盾构机“江海号”顺利始发，扶植世界最长水下公路盾构地道——海太长江地道。

　　不过，直径越大年夜，盾构机制造的难度就越大年夜。

范少文摄

　　河南郑州，“帕蒂加朗号”盾构机下线，开挖直径达15.7米，将出口澳大年夜利亚，这是我国出口的最大年夜直径盾构机；

　　上海崇明，“领航号”盾构机掘地潜行，以“有人值守、无人操作”的方法抵达长江江心……

　　掘进偏向之变

　　从程度到斜向、竖向、拐弯掘进

　　过往，盾构机多是程度掘进。今天，中国制造的盾构机不仅能横着挖，还能斜向上挖、斜向下挖、直线向上挖、直线向下挖。

　　能爬坡，挖斜井。

　　说起斜向上挖的盾构机，不得不提全球首台大年夜直径会“爬陡坡”的地道掘进机“永宁号”。

　　能下坡，助采矿。

　　有了“永宁号”的成功经验，中铁设备研发团队又开辟了全球首台大年夜倾角下坡掘进矿用地道掘进机“中铁1285号”。

　　眼下，“中铁1285号”已完成淮北矿业集团临涣煤矿功课义务。它不仅实现了长距离15度下坡掘进，还成功穿越落差达330米的大年夜断层，一口气完成下坡、拐弯等高难度动作。

　　向下走，挖车库。

　　客岁9月，“永宁号”顺利完成洛宁抽水蓄能电站2号引水斜井的发掘义务。这是一条坡度达38.742度、全长约873米的斜井。“永宁号”不仅成功爬坡，还取得了月掘进332米、单日最高进尺22.75米的佳绩，大年夜幅晋升了斜井的施工效力。

　　在上海静安区广延路一处绿地，占地面积不足300平方米的围挡内，上海首个垂直掘进（盾构）地下聪明车库项目正在进行最后的调试。

　　中铁十五局项目负责人王文灿告诉记者，与传统垂直车库采取明挖法或沉井法施工不合，这个项目应用了全球最大年夜直径竖井掘进机“妄图号”，验证了垂直掘进施工工法的可行性。

　　体量身型之变

　　向上走，挖竖井。

　　在浙江景宁抽水蓄能电站，国内首台超大年夜直径反井钻机“中铁1361号”正进行排风竖井施工。从山脚“顶压向上”前行，“中铁1361号”经由过程立异采取“一扩成井”工艺，可实现直径7米、深度311米的井筒一次性开挖成型。

　　新的开挖偏向，实用于新的应用处景。

　　2024年7月23日，世界首台绿色盾构机“中铁1237号”顺利始发，开挖直径为9.16米、设备长度约135米、总重达1900吨。

　　“经久以来，盾构机重要用于交通基本举措措施扶植。跟着我邦交通基本举措措施慢慢完美，盾构机将来的市场在哪里？”中铁设备技巧中间副主任贺飞坦言，这是企业一向在思虑的问题。

　　水利、水电、煤矿、非煤矿山、城市综合管廊、泊车库……在中铁设备眼中，这些项目均是盾构机大年夜展身手的场景。他们成立多个研发团队，开展针对性开辟，让盾构机不仅可以多偏向开挖，并且具备圆形、方形、马蹄形、卵形等不合外形的开挖才能，拓展了盾构机的应用处景。

　　新的开挖偏向，代表着更强的研发才能。

　　每一款新发掘偏向盾构机的问世，都凝集着一系列技巧立异。就拿“永宁号”来说，其登山模式借鉴了登山虎的构造，50多名专家开展了历经数月的研究、设计、实验，最终决定为“永宁号”加装前后4组共8条“腿”、16个“脚”，助力其安然“爬上山顶”。

　　再看“中铁1361号”，为实现盾构机“顶压向上”，研发团队对重载钻杆、钻杆一键主动化拆卸、多功能变频主驱动及智能化控制等方面展开针对性设计，做到大年夜直径竖井一次反拉成井，设备安然、高效、靠得住运行。

　　直径从15米级跃升至16米级

　　15.4米！2024年1月，“领航号”盾构机下线，成为世界最大年夜直径高铁泥水均衡盾构机。

　　超16.6米！2024年10月，“江海号”盾构机下线，成为我国自立研制的超大年夜直径盾构机。

　　国产盾构机，为何直径越造越大年夜？

　　“算总账，大年夜直径盾构地道‘性价比’更高。”中铁十四局盾构专家陈健从两方面作了具体介绍——

　　盾构机，全称为全断面地道掘进机，被誉为“工程机械之王”。刀盘直径从0.5米到超16米，掘进偏向从程度到斜向、竖向、拐弯掘进……如今，在中国工程师手里，盾构机成了“百变金刚”，种类繁多、本领高强。

　　大年夜直径地道，可实现单管多线布设。以前，穿江越海地道大年夜多设计为单管单线的双管筹划，即高低行分为双洞。跟着盾构机直径进级，用单条超大年夜直径地道替代传统双管，可有效节约地下空间资本。

　　大年夜直径地道，还可实现多功能集中布设。15米级及以上的盾构地道，可构建地下立体空间，实现市政门路、轨道交通、综合管廊同管布设。这就避免了地道的反复开挖，可降低扶植、运营、保护等综合建造成本。

　　我国水域广阔，江河纵横，各沿江沿海城市对跨越水域、联通两岸、通顺出行有着刚性需求。超大年夜直径盾构机恰可知足扶植需求。比拟桥梁，超大年夜直径盾构地道在削减航道影响、保护沿岸生态、应对恶劣气候等方面具有明显优势。

　　“盾构机直径跨越15米后，跟着开挖直径增大年夜，不良地质可能引起呈幂级增长的地道灾害，给盾构机的构造强度、控制精度、材料疲惫等提出更高需求。”贺飞说。

　　就拿推动体系来说，15米级以上盾构机，其遭受的水土压力可达5巴以上，是以须要30组以上液压千斤顶同时“发力”，才能推动盾构机前行，而6米级盾构机仅需16组。千斤顶数量越多，同步控制难度越大年夜，但对盾构机而言，推动体系任何渺小的不合步，都邑导致盾体“卡壳”或轴线偏移。

　　此外，类似刀盘驱动轴承等关键核心部件，都须要采取新材料、新构造、新设计，才能知足应用需求。贺飞表示，对15米级以上超大年夜直径盾构机，直径每增长1米，都邑对盾构机的构造设计、密封承压、出渣处理等提出新挑衅，“每一次进级都绝非易事”。

　　霸占技巧难点，成果接踵而至。2017年10月，我国首台具有自立常识产权的15米级超大年夜直径泥水均衡盾构机“中铁306号”成功下线，初次打破国外对大年夜直径盾构机的垄断。

　　此后，从开挖直径15.8米的“春风号”到直径16.07米的“京华号”，再到直径超16.6米的“江海号”，国产超大年夜直径盾构机实现了从“跟随”到“引领”的跃变。

　　“今朝，我国已在超大年夜直径盾构机的研制和应用范畴实现新跨越，形成了超大年夜直径盾构机全家当链才能。”贺飞说。

　　操作方法之变

　　从人工驾驶到主动掘进

　　今朝，我国国产盾构机已占据全球市场近七成份额。中国工程师正尽力让盾构机更智能、更绿色。

　　走进“领航号”盾构机驾驶室，屏幕上跳动的各项数据，及时反馈当前设备掘进状况，盾构机长只监测、不操作。这是因为研发团队为“领航号”这个“金刚钻”装上了“千里眼”和“聪明脑”。

　　“传统盾构施工就像瞽者走路，因为无法100%懂得四周地质情况，施工过程中安然风险较高。”中铁设备“领航号”盾构机主设计师廖兆锦说。为此，“领航号”搭载超前地质预告体系，可对刀盘前方10米到40米的地质前提进行精准探测，智能感知体系也可对地质前提进行及时分析，包管盾构正常掘进。

　　“聪明脑”则让“领航号”拥有了智能分析和自立断定的才能。在长达14.25千米的地道里，它可以不借助任何“副手”即完成独头掘进，实现了“有人值守、无人操作”状况下毫米级的掘进精度。“有了智能体系助力，施工效力和质量进步了，我们还能及时监测设备运行状况及工程潜在风险，确保工程安稳推动。”中铁地道局崇太长江地道项目副总工程师傅博伟说。

　　再看绿色化。

　　何为绿色盾构？“我们为盾构机搭载了智能体系，经由过程对盾构掘进过程中各体系的主动智能治理，自立达到掘进效力和能源消费的最佳匹配，实现绿色节能。”“中铁1237号”主设计师曹书磊说。

　　此外，该盾构机还采取了节能智造工艺和先辈除尘技巧，可削减粉尘排放；搭载持续掘进、快速换模等技巧，可使得掘进效力大年夜幅晋升，节能减排后果明显。

　　今朝，“中铁1237号”已出口意大年夜利，用于意大年夜利西西里岛高速铁路地道扶植，代表着国际市场对中国绿色盾构的承认。

　　穿山海、通顺途；“啃”岩石、钻山体；遁地行，拓空间……“下一步，我们将在更大年夜掘进直径、更快掘进速度、更深掘进深度和更复杂工况上持续发力，推动盾构机研发向智能化、绿色化迈进，赓续攀登盾构机技巧制高点。”中国中铁党委书记、董事长陈文健表示。（记者 李心萍）

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