央媒觀豫丨人民日報關(guān)注河南鄭州：盾構(gòu)機，“百變金剛”本領強
更新時間：2025/5/14 20:10:20 來源：人民日報
時政要聞
掘進方向從水平到斜向,、豎向,、拐彎掘進，刀盤直徑從0.5米到超16米
盾構(gòu)機,，“百變金剛”本領強
日前,，國產(chǎn)超大直徑盾構(gòu)機“江海號”順利始發(fā)，建設世界最長水下公路盾構(gòu)隧道——海太長江隧道,。范少文攝
河南鄭州,，“帕蒂加朗號”盾構(gòu)機下線，開挖直徑達15.7米,，將出口澳大利亞,，這是我國出口的最大直徑盾構(gòu)機,；
上海崇明，“領航號”盾構(gòu)機掘地潛行,，以“有人值守,、無人操作”的方式抵達長江江心……
盾構(gòu)機，全稱為全斷面隧道掘進機,，被譽為“工程機械之王”,。刀盤直徑從0.5米到超16米，掘進方向從水平到斜向,、豎向,、拐彎掘進……如今，在中國工程師手里,，盾構(gòu)機成了“百變金剛”,，種類繁多、本領高強,。
掘進方向之變
從水平到斜向,、豎向、拐彎掘進
過往,，盾構(gòu)機多是水平掘進,。今天，中國制造的盾構(gòu)機不僅能橫著挖,，還能斜向上挖,、斜向下挖、直線向上挖,、直線向下挖,。
能爬坡，挖斜井,。
說起斜向上挖的盾構(gòu)機,，不得不提全球首臺大直徑會“爬陡坡”的隧道掘進機“永寧號”。
去年9月,，“永寧號”順利完成洛寧抽水蓄能電站2號引水斜井的挖掘任務,。這是一條坡度達38.742度、全長約873米的斜井,�,！坝缹幪枴辈粌H成功爬坡，還取得了月掘進332米,、單日最高進尺22.75米的佳績,，大幅提升了斜井的施工效率。
能下坡,，助采礦,。
有了“永寧號”的成功經(jīng)驗,，中鐵裝備研發(fā)團隊又開發(fā)了全球首臺大傾角下坡掘進礦用隧道掘進機“中鐵1285號”。
眼下,，“中鐵1285號”已完成淮北礦業(yè)集團臨渙煤礦作業(yè)任務,。它不僅實現(xiàn)了長距離15度下坡掘進，還成功穿越落差達330米的大斷層,，一口氣完成下坡,、拐彎等高難度動作。
向下走,，挖車庫,。
在上海靜安區(qū)廣延路一處綠地，占地面積不足300平方米的圍擋內(nèi),，上海首個垂直掘進（盾構(gòu)）地下智慧車庫項目正在進行最后的調(diào)試,。
中鐵十五局項目負責人王文燦告訴記者，與傳統(tǒng)垂直車庫采用明挖法或沉井法施工不同,，這個項目使用了全球最大直徑豎井掘進機“夢想號”,，驗證了垂直掘進施工工法的可行性。
向上走,，挖豎井,。
在浙江景寧抽水蓄能電站，國內(nèi)首臺超大直徑反井鉆機“中鐵1361號”正進行排風豎井施工,。從山腳“頂壓向上”前行,，“中鐵1361號”通過創(chuàng)新采用“一擴成井”工藝，可實現(xiàn)直徑7米,、深度311米的井筒一次性開挖成型,。
新的開挖方向，適用于新的應用場景,。
“長期以來,，盾構(gòu)機主要用于交通基礎設施建設,。隨著我國交通基礎設施逐步完善,，盾構(gòu)機未來的市場在哪里？”中鐵裝備技術(shù)中心副主任賀飛坦言,，這是企業(yè)一直在思考的問題,。
水利、水電,、煤礦,、非煤礦山、城市綜合管廊,、停車庫……在中鐵裝備眼中,，這些項目均是盾構(gòu)機大展身手的場景,。他們成立多個研發(fā)團隊，開展針對性開發(fā),，讓盾構(gòu)機不僅可以多方向開挖,，而且具備圓形、方形,、馬蹄形,、橢圓形等不同形狀的開挖能力，拓展了盾構(gòu)機的應用場景,。
新的開挖方向,，代表著更強的研發(fā)能力。
每一款新挖掘方向盾構(gòu)機的問世,，都凝聚著一系列技術(shù)創(chuàng)新,。就拿“永寧號”來說，其爬山模式借鑒了爬山虎的結(jié)構(gòu),，50多名專家開展了歷經(jīng)數(shù)月的研究,、設計、試驗,，最終決定為“永寧號”加裝前后4組共8條“腿”,、16個“腳”，助力其安全“爬上山頂”,。
再看“中鐵1361號”,，為實現(xiàn)盾構(gòu)機“頂壓向上”，研發(fā)團隊對重載鉆桿,、鉆桿一鍵自動化拆卸,、多功能變頻主驅(qū)動及智能化控制等方面展開針對性設計，做到大直徑豎井一次反拉成井,，設備安全,、高效、可靠運行,。
體量身型之變
直徑從15米級躍升至16米級
15.4米,！2024年1月，“領航號”盾構(gòu)機下線,，成為世界最大直徑高鐵泥水平衡盾構(gòu)機,。
超16.6米！2024年10月,，“江海號”盾構(gòu)機下線,，成為我國自主研制的超大直徑盾構(gòu)機。
國產(chǎn)盾構(gòu)機,，為何直徑越造越大,？
“算總賬,，大直徑盾構(gòu)隧道‘性價比’更高�,！敝需F十四局盾構(gòu)專家陳健從兩方面作了詳細介紹——
大直徑隧道,，可實現(xiàn)單管多線布設。以前,，穿江越海隧道大多設計為單管單線的雙管方案,，即上下行分為雙洞。隨著盾構(gòu)機直徑升級,，用單條超大直徑隧道替代傳統(tǒng)雙管,，可有效節(jié)約地下空間資源。
大直徑隧道,，還可實現(xiàn)多功能集中布設,。15米級及以上的盾構(gòu)隧道，可構(gòu)建地下立體空間,，實現(xiàn)市政道路,、軌道交通、綜合管廊同管布設,。這就避免了隧道的重復開挖,，可降低建設、運營,、維護等綜合建造成本,。
我國水域廣闊，江河縱橫,，各沿江沿海城市對跨越水域,、聯(lián)通兩岸、暢通出行有著剛性需求,。超大直徑盾構(gòu)機恰可滿足建設需求,。相比橋梁，超大直徑盾構(gòu)隧道在減少航道影響,、保護沿岸生態(tài),、應對惡劣氣候等方面具有明顯優(yōu)勢。
不過,，直徑越大,，盾構(gòu)機制造的難度就越大,。
“盾構(gòu)機直徑超過15米后,，隨著開挖直徑增大，不良地質(zhì)可能引起呈冪級增長的隧道災難,，給盾構(gòu)機的結(jié)構(gòu)強度,、控制精度,、材料疲勞等提出更高需求�,！辟R飛說,。
就拿推進系統(tǒng)來說，15米級以上盾構(gòu)機,，其承受的水土壓力可達5巴以上,，因此需要30組以上液壓千斤頂同時“發(fā)力”，才能推動盾構(gòu)機前行,，而6米級盾構(gòu)機僅需16組,。千斤頂數(shù)量越多，同步控制難度越大,，但對盾構(gòu)機而言,，推進系統(tǒng)任何微小的不同步，都會導致盾體“卡殼”或軸線偏移,。
此外,，類似刀盤驅(qū)動軸承等關(guān)鍵核心部件，都需要采用新材料,、新結(jié)構(gòu),、新設計，才能滿足應用需求,。賀飛表示,，對15米級以上超大直徑盾構(gòu)機，直徑每增加1米,，都會對盾構(gòu)機的結(jié)構(gòu)設計,、密封承壓、出渣處理等提出新挑戰(zhàn),，“每一次升級都絕非易事”,。
攻克技術(shù)難點，成果接踵而至,。2017年10月,，我國首臺具有自主知識產(chǎn)權(quán)的15米級超大直徑泥水平衡盾構(gòu)機“中鐵306號”成功下線，首次打破國外對大直徑盾構(gòu)機的壟斷,。
此后,，從開挖直徑15.8米的“春風號”到直徑16.07米的“京華號”，再到直徑超16.6米的“江海號”,，國產(chǎn)超大直徑盾構(gòu)機實現(xiàn)了從“跟隨”到“引領”的躍變,。
“目前，我國已在超大直徑盾構(gòu)機的研制和應用領域?qū)崿F(xiàn)新跨越，形成了超大直徑盾構(gòu)機全產(chǎn)業(yè)鏈能力,�,！辟R飛說。
操作方式之變
從人工駕駛到自動掘進
目前,，我國國產(chǎn)盾構(gòu)機已占據(jù)全球市場近七成份額,。中國工程師正努力讓盾構(gòu)機更智能、更綠色,。
走進“領航號”盾構(gòu)機駕駛室,，屏幕上跳動的各項數(shù)據(jù)，實時反饋當前設備掘進狀態(tài),，盾構(gòu)機長只監(jiān)測,、不操作。這是因為研發(fā)團隊為“領航號”這個“金剛鉆”裝上了“千里眼”和“智慧腦”,。
“傳統(tǒng)盾構(gòu)施工就像盲人走路,，由于無法100%了解周圍地質(zhì)情況，施工過程中安全風險較高,�,！敝需F裝備“領航號”盾構(gòu)機主設計師廖兆錦說。為此,，“領航號”搭載超前地質(zhì)預報系統(tǒng),，可對刀盤前方10米到40米的地質(zhì)條件進行精準探測，智能感知系統(tǒng)也可對地質(zhì)條件進行實時分析,，保證盾構(gòu)正常掘進,。
“智慧腦”則讓“領航號”擁有了智能分析和自主判斷的能力。在長達14.25千米的隧道里,，它可以不借助任何“幫手”即完成獨頭掘進,，實現(xiàn)了“有人值守、無人操作”狀態(tài)下毫米級的掘進精度,�,！坝辛酥悄芟到y(tǒng)助力，施工效率和質(zhì)量提高了,，我們還能實時監(jiān)測設備運行狀態(tài)及工程潛在風險,，確保工程平穩(wěn)推進�,！敝需F隧道局崇太長江隧道項目副總工程師傅博偉說,。
再看綠色化。
2024年7月23日,，世界首臺綠色盾構(gòu)機“中鐵1237號”順利始發(fā),，開挖直徑為9.16米、設備長度約135米、總重達1900噸,。
何為綠色盾構(gòu)？“我們?yōu)槎軜?gòu)機搭載了智能系統(tǒng),，通過對盾構(gòu)掘進過程中各系統(tǒng)的自動智能管理,，自主達到掘進效率和能源消耗的最佳匹配，實現(xiàn)綠色節(jié)能,�,！薄爸需F1237號”主設計師曹書磊說。
此外,，該盾構(gòu)機還采用了節(jié)能智造工藝和先進除塵技術(shù),，可減少粉塵排放；搭載連續(xù)掘進,、快速換模等技術(shù),，可使得掘進效率大幅提升，節(jié)能減排效果顯著,。
目前,，“中鐵1237號”已出口意大利，用于意大利西西里島高速鐵路隧道建設,，代表著國際市場對中國綠色盾構(gòu)的認可,。
穿山海、暢通途,；“啃”巖石,、鉆山體,；遁地行,，拓空間……“下一步，我們將在更大掘進直徑,、更快掘進速度,、更深掘進深度和更復雜工況上持續(xù)發(fā)力,，推動盾構(gòu)機研發(fā)向智能化、綠色化邁進,，不斷攀登盾構(gòu)機技術(shù)制高點,。”中國中鐵黨委書記,、董事長陳文健表示,。（記者 李心萍）
 |
 |
 |
 |
焦作網(wǎng)免責聲明： | |||||||
|
||||||||
掘進方向從水平到斜向,、豎向、拐彎掘進,，刀盤直徑從0.5米到超16米
盾構(gòu)機,，“百變金剛”本領強
日前，國產(chǎn)超大直徑盾構(gòu)機“江海號”順利始發(fā),，建設世界最長水下公路盾構(gòu)隧道——海太長江隧道,。范少文攝
河南鄭州,，“帕蒂加朗號”盾構(gòu)機下線,，開挖直徑達15.7米，將出口澳大利亞,，這是我國出口的最大直徑盾構(gòu)機,；
上海崇明，“領航號”盾構(gòu)機掘地潛行,，以“有人值守,、無人操作”的方式抵達長江江心……
盾構(gòu)機，全稱為全斷面隧道掘進機,，被譽為“工程機械之王”,。刀盤直徑從0.5米到超16米，掘進方向從水平到斜向,、豎向,、拐彎掘進……如今，在中國工程師手里,，盾構(gòu)機成了“百變金剛”,，種類繁多、本領高強,。
掘進方向之變
從水平到斜向,、豎向、拐彎掘進
過往,，盾構(gòu)機多是水平掘進,。今天，中國制造的盾構(gòu)機不僅能橫著挖,，還能斜向上挖,、斜向下挖、直線向上挖,、直線向下挖,。
能爬坡,，挖斜井。
說起斜向上挖的盾構(gòu)機,，不得不提全球首臺大直徑會“爬陡坡”的隧道掘進機“永寧號”,。
去年9月，“永寧號”順利完成洛寧抽水蓄能電站2號引水斜井的挖掘任務,。這是一條坡度達38.742度,、全長約873米的斜井�,！坝缹幪枴辈粌H成功爬坡,，還取得了月掘進332米、單日最高進尺22.75米的佳績,，大幅提升了斜井的施工效率,。
能下坡，助采礦,。
有了“永寧號”的成功經(jīng)驗,，中鐵裝備研發(fā)團隊又開發(fā)了全球首臺大傾角下坡掘進礦用隧道掘進機“中鐵1285號”。
眼下,，“中鐵1285號”已完成淮北礦業(yè)集團臨渙煤礦作業(yè)任務,。它不僅實現(xiàn)了長距離15度下坡掘進，還成功穿越落差達330米的大斷層,，一口氣完成下坡,、拐彎等高難度動作。
向下走,，挖車庫,。
在上海靜安區(qū)廣延路一處綠地，占地面積不足300平方米的圍擋內(nèi),，上海首個垂直掘進（盾構(gòu)）地下智慧車庫項目正在進行最后的調(diào)試,。
中鐵十五局項目負責人王文燦告訴記者，與傳統(tǒng)垂直車庫采用明挖法或沉井法施工不同,，這個項目使用了全球最大直徑豎井掘進機“夢想號”,，驗證了垂直掘進施工工法的可行性。
向上走,，挖豎井,。
在浙江景寧抽水蓄能電站，國內(nèi)首臺超大直徑反井鉆機“中鐵1361號”正進行排風豎井施工,。從山腳“頂壓向上”前行,，“中鐵1361號”通過創(chuàng)新采用“一擴成井”工藝，可實現(xiàn)直徑7米,、深度311米的井筒一次性開挖成型,。
新的開挖方向,，適用于新的應用場景。
“長期以來,，盾構(gòu)機主要用于交通基礎設施建設,。隨著我國交通基礎設施逐步完善，盾構(gòu)機未來的市場在哪里,？”中鐵裝備技術(shù)中心副主任賀飛坦言,，這是企業(yè)一直在思考的問題。
水利,、水電,、煤礦、非煤礦山,、城市綜合管廊,、停車庫……在中鐵裝備眼中，這些項目均是盾構(gòu)機大展身手的場景,。他們成立多個研發(fā)團隊,，開展針對性開發(fā),，讓盾構(gòu)機不僅可以多方向開挖,，而且具備圓形、方形,、馬蹄形,、橢圓形等不同形狀的開挖能力，拓展了盾構(gòu)機的應用場景,。
新的開挖方向,，代表著更強的研發(fā)能力。
每一款新挖掘方向盾構(gòu)機的問世,，都凝聚著一系列技術(shù)創(chuàng)新,。就拿“永寧號”來說，其爬山模式借鑒了爬山虎的結(jié)構(gòu),，50多名專家開展了歷經(jīng)數(shù)月的研究,、設計、試驗,，最終決定為“永寧號”加裝前后4組共8條“腿”,、16個“腳”，助力其安全“爬上山頂”,。
再看“中鐵1361號”,，為實現(xiàn)盾構(gòu)機“頂壓向上”，研發(fā)團隊對重載鉆桿,、鉆桿一鍵自動化拆卸,、多功能變頻主驅(qū)動及智能化控制等方面展開針對性設計,，做到大直徑豎井一次反拉成井，設備安全,、高效,、可靠運行。
體量身型之變
直徑從15米級躍升至16米級
15.4米,！2024年1月,，“領航號”盾構(gòu)機下線，成為世界最大直徑高鐵泥水平衡盾構(gòu)機,。
超16.6米,！2024年10月，“江海號”盾構(gòu)機下線,，成為我國自主研制的超大直徑盾構(gòu)機,。
國產(chǎn)盾構(gòu)機，為何直徑越造越大,？
“算總賬,，大直徑盾構(gòu)隧道‘性價比’更高�,！敝需F十四局盾構(gòu)專家陳健從兩方面作了詳細介紹——
大直徑隧道,，可實現(xiàn)單管多線布設。以前,，穿江越海隧道大多設計為單管單線的雙管方案,，即上下行分為雙洞。隨著盾構(gòu)機直徑升級,，用單條超大直徑隧道替代傳統(tǒng)雙管,，可有效節(jié)約地下空間資源。
大直徑隧道,，還可實現(xiàn)多功能集中布設,。15米級及以上的盾構(gòu)隧道，可構(gòu)建地下立體空間,，實現(xiàn)市政道路,、軌道交通、綜合管廊同管布設,。這就避免了隧道的重復開挖,，可降低建設、運營,、維護等綜合建造成本,。
我國水域廣闊，江河縱橫,，各沿江沿海城市對跨越水域,、聯(lián)通兩岸,、暢通出行有著剛性需求。超大直徑盾構(gòu)機恰可滿足建設需求,。相比橋梁,，超大直徑盾構(gòu)隧道在減少航道影響、保護沿岸生態(tài),、應對惡劣氣候等方面具有明顯優(yōu)勢,。
不過，直徑越大,，盾構(gòu)機制造的難度就越大,。
“盾構(gòu)機直徑超過15米后，隨著開挖直徑增大,，不良地質(zhì)可能引起呈冪級增長的隧道災難,，給盾構(gòu)機的結(jié)構(gòu)強度、控制精度,、材料疲勞等提出更高需求,。”賀飛說,。
就拿推進系統(tǒng)來說,，15米級以上盾構(gòu)機，其承受的水土壓力可達5巴以上,，因此需要30組以上液壓千斤頂同時“發(fā)力”,，才能推動盾構(gòu)機前行,，而6米級盾構(gòu)機僅需16組,。千斤頂數(shù)量越多，同步控制難度越大,，但對盾構(gòu)機而言,，推進系統(tǒng)任何微小的不同步，都會導致盾體“卡殼”或軸線偏移,。
此外,，類似刀盤驅(qū)動軸承等關(guān)鍵核心部件，都需要采用新材料,、新結(jié)構(gòu),、新設計，才能滿足應用需求,。賀飛表示,，對15米級以上超大直徑盾構(gòu)機，直徑每增加1米,，都會對盾構(gòu)機的結(jié)構(gòu)設計,、密封承壓,、出渣處理等提出新挑戰(zhàn)，“每一次升級都絕非易事”,。
攻克技術(shù)難點,，成果接踵而至。2017年10月,，我國首臺具有自主知識產(chǎn)權(quán)的15米級超大直徑泥水平衡盾構(gòu)機“中鐵306號”成功下線,，首次打破國外對大直徑盾構(gòu)機的壟斷。
此后,，從開挖直徑15.8米的“春風號”到直徑16.07米的“京華號”,，再到直徑超16.6米的“江海號”，國產(chǎn)超大直徑盾構(gòu)機實現(xiàn)了從“跟隨”到“引領”的躍變,。
“目前,，我國已在超大直徑盾構(gòu)機的研制和應用領域?qū)崿F(xiàn)新跨越，形成了超大直徑盾構(gòu)機全產(chǎn)業(yè)鏈能力,�,！辟R飛說。
操作方式之變
從人工駕駛到自動掘進
目前,，我國國產(chǎn)盾構(gòu)機已占據(jù)全球市場近七成份額,。中國工程師正努力讓盾構(gòu)機更智能、更綠色,。
走進“領航號”盾構(gòu)機駕駛室,，屏幕上跳動的各項數(shù)據(jù)，實時反饋當前設備掘進狀態(tài),，盾構(gòu)機長只監(jiān)測,、不操作。這是因為研發(fā)團隊為“領航號”這個“金剛鉆”裝上了“千里眼”和“智慧腦”,。
“傳統(tǒng)盾構(gòu)施工就像盲人走路,，由于無法100%了解周圍地質(zhì)情況，施工過程中安全風險較高,�,！敝需F裝備“領航號”盾構(gòu)機主設計師廖兆錦說。為此,，“領航號”搭載超前地質(zhì)預報系統(tǒng),，可對刀盤前方10米到40米的地質(zhì)條件進行精準探測，智能感知系統(tǒng)也可對地質(zhì)條件進行實時分析,，保證盾構(gòu)正常掘進,。
“智慧腦”則讓“領航號”擁有了智能分析和自主判斷的能力。在長達14.25千米的隧道里，它可以不借助任何“幫手”即完成獨頭掘進,，實現(xiàn)了“有人值守,、無人操作”狀態(tài)下毫米級的掘進精度�,！坝辛酥悄芟到y(tǒng)助力,，施工效率和質(zhì)量提高了，我們還能實時監(jiān)測設備運行狀態(tài)及工程潛在風險,，確保工程平穩(wěn)推進,。”中鐵隧道局崇太長江隧道項目副總工程師傅博偉說,。
再看綠色化,。
2024年7月23日，世界首臺綠色盾構(gòu)機“中鐵1237號”順利始發(fā),，開挖直徑為9.16米,、設備長度約135米、總重達1900噸,。
何為綠色盾構(gòu),？“我們?yōu)槎軜?gòu)機搭載了智能系統(tǒng)，通過對盾構(gòu)掘進過程中各系統(tǒng)的自動智能管理,，自主達到掘進效率和能源消耗的最佳匹配,，實現(xiàn)綠色節(jié)能�,！薄爸需F1237號”主設計師曹書磊說,。
此外，該盾構(gòu)機還采用了節(jié)能智造工藝和先進除塵技術(shù),，可減少粉塵排放,；搭載連續(xù)掘進、快速換模等技術(shù),，可使得掘進效率大幅提升,，節(jié)能減排效果顯著。
目前,，“中鐵1237號”已出口意大利，用于意大利西西里島高速鐵路隧道建設,，代表著國際市場對中國綠色盾構(gòu)的認可,。
穿山海、暢通途,；“啃”巖石,、鉆山體；遁地行，拓空間……“下一步,，我們將在更大掘進直徑,、更快掘進速度、更深掘進深度和更復雜工況上持續(xù)發(fā)力,，推動盾構(gòu)機研發(fā)向智能化,、綠色化邁進，不斷攀登盾構(gòu)機技術(shù)制高點,�,！敝袊需F黨委書記、董事長陳文健表示,。（記者 李心萍）
 |
|
||||
|
焦作網(wǎng)免責聲明： | |||||||
|
||||||||
|
|
