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下載手機APP日前，國內自主設計製造最大直徑土壓平衡盾構機在中國中鐵裝備集團國家TBM產業化中心下線，盾構機直徑為12.14米，為目前國內最大，將用於太原鐵路樞紐西南環線項目。該設備的問世，打破了我國超大直徑盾構產品技術長期依賴進口、核心技術受製於國外製造商的不利局麵，對滿足未來城市交通路網發展建設有著重要意義。
原理好懂技術難
簡jian單dan說shuo，如ru果guo需xu要yao挖wa一yi條tiao能neng跑pao火huo車che那na樣yang大da車che型xing的de隧sui道dao，盾dun構gou機ji就jiu出chu場chang了le。視shi覺jiao上shang最zui直zhi觀guan看kan見jian的de是shi一yi個ge跟gen隧sui道dao橫heng截jie麵mian大da致zhi相xiang同tong的de鋼gang筒tong或huo者zhe框kuang架jia，這zhe個ge圓yuan筒tong形xing的de外wai殼ke裏li麵mian長chang長chang的de一yi條tiao就jiu是shi各ge種zhong作zuo業ye機ji械xie。從cong橫heng截jie麵mian看kan，它ta像xiang一yi個ge盾dun牌pai，所suo以yi叫jiao“盾構機”。但是，從這種設備的整體結構看，人們更願意叫它“地下蛟龍”。這條“龍”的龍嘴就是最前端的切削刀盤，把地下這些泥沙石頭吃進“嘴”裏以後，通過“龍肚子”裏的各種“消化器官”，把這些高濃度泥水裏的泥沙分離，沙子排出去，剩下的泥漿輸送回開挖麵提供壓力，否則這個開挖麵就不穩定，容易坍塌。如此挖掘、排土、推進，隧道就完成了。
雖(sui)然(ran)泥(ni)水(shui)平(ping)衡(heng)盾(dun)構(gou)機(ji)的(de)基(ji)本(ben)工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)。聽(ting)起(qi)來(lai)容(rong)易(yi)，但(dan)是(shi)外(wai)行(xing)也(ye)能(neng)猜(cai)出(chu)來(lai)，這(zhe)裏(li)頭(tou)處(chu)處(chu)是(shi)難(nan)點(dian)。首(shou)先(xian)，在(zai)地(di)下(xia)打(da)洞(dong)不(bu)比(bi)在(zai)地(di)上(shang)施(shi)工(gong)，會(hui)遇(yu)到(dao)各(ge)種(zhong)複(fu)雜(za)的(de)地(di)質(zhi)條(tiao)件(jian)、水文條件。
另外，除了如何確保開挖麵的穩定，不能挖著挖著塌了之外，還有刀具的使用壽命、盾構機的有效密封、密封條件下的刀具更換等問題。總之，這是一種集光、機、電、液、傳感、信xin息xi技ji術shu等deng各ge尖jian端duan技ji術shu於yu一yi身shen的de高gao精jing尖jian設she備bei。所suo以yi以yi前qian，很hen多duo有you盾dun構gou機ji需xu求qiu的de國guo家jia都dou會hui從cong德de國guo或huo者zhe日ri本ben進jin口kou，造zao價jia動dong輒zhe幾ji億yi元yuan人ren民min幣bi一yi台tai。
浙江大學機械學院院長、工程院院士楊華勇說：“長期以來，大型盾構成套設備都被發達國家壟斷，現在中國有了這個能力，在五、六個方麵，比如常壓換刀刀盤技術、刀盤刀具的實時監測技術、地質的超前預報等方麵都進行了創新和探索，所以這台盾構不僅填補了技術和裝備技術的空白，而且在局部的技術上實現了引領。”
接受挑戰勇創新
2010年7月28ri，shengshihaodadetaiyuantielushuniuxinanhuanxianyouxianzerengongsichuanglidahuizhaokai，biaozhizheyoutaiyuanshiheyuanguojiatiedaobugongtongjiansheheyunyingdetaiyuantielushuniuxinanhuanxiangongzuojinrulezhengshishishijieduan。
2016xinnianqianhou，taiyuantieluxinanhuanxiandongjinzhixiangongchengjinchangkaigong，bencigongchengjiangcaiyongtuyapinghengdungoujishujinxingsuidaowajue，gaijishuzaishanxishushoucishiyong。yucitongshi，zhongtiegongchengzhuangbeijituanshejiyanjiuzongyuandeyanfarenyuanjiedaoyigeqiansuoweiyouderenwu——為太原鐵路西南環線東晉支線工程項目設計一台超大直徑盾構機，這令他們緊張又興奮。
“以前我們生產的主流盾構機產品，刀盤直徑多在6米左右。”中國中鐵裝備集團設計研究總院結構所所長袁文征說，相對而言，研發這台盾構機無疑是對大家的一個巨大的挑戰。
自2008年成功研製出第一台國產盾構機起，中國中鐵裝備集團的盾構機研發之路已經走過8個年頭，多達300餘台不同直徑、樣式的盾構機，從中鐵工程裝備集團盾構總裝車間生產線上誕生，並在各類地鐵隧道、供水項目、電力管道等工程項目上大放異彩。產品技術的創新積累，中鐵工程裝備集團逐步走向成熟、壯大，成為國內盾構機市場的引領者。
袁文征告訴筆者，太原鐵路西南環線東晉支線工程項目，斷麵較大、隧道推進距離長(4850米)，如果仍然按照常規盾構機設計模式，那麼勢必會加大隧道設計的研發投入，且耗時費力。
在做中學。經過這些年的技術經驗積累，中國中鐵裝備集團的創新能力和技術水平均已達到一定水準，“直徑12米到15米的盾構機，我們都能夠研製。”袁文征說，得知將要參與超大直徑盾構機的研發設計，設計研究總院的工程師們自信滿滿、躍躍欲試。
打破壟斷贏市場
新盾構機設計要求開挖直徑大，於是便帶來了刀具磨損速率加快、開(kai)挖(wa)艙(cang)內(nei)碴(cha)土(tu)改(gai)良(liang)難(nan)度(du)加(jia)大(da)等(deng)諸(zhu)多(duo)設(she)計(ji)難(nan)題(ti)。此(ci)外(wai)，盾(dun)構(gou)應(ying)用(yong)的(de)隧(sui)道(dao)位(wei)於(yu)太(tai)原(yuan)市(shi)城(cheng)郊(jiao)結(jie)合(he)區(qu)域(yu)，上(shang)方(fang)建(jian)築(zhu)物(wu)較(jiao)多(duo)，盾(dun)構(gou)機(ji)還(hai)將(jiang)穿(chuan)越(yue)地(di)下(xia)長(chang)達(da)2公裏的卵石層，卵石粒徑甚至達到了60厘米，如此大直徑盾構隧道穿越長距離複雜地層也是全國首例，這對盾構機刀具耐磨性提出了挑戰。
問題的難度陡然上升，但這些都被盾構研發小組一一破解。
yanfatuanduijingguoduocitaolun，zuizhongjiangwentideguanjiansuozaifangdaoleduidungoudaopandezhenduixingshejishang，tamenzaidungoudaopanshanganzhuanglekechaixiegezhajidangban，shizhijishiyingquanduanmianniyan、粘土掘進，也適應大粒徑卵石地層掘進;同時在刀盤布置直徑達到17寸刀體19寸刀圈盤型滾刀，提高了滾刀的耐磨性和抗衝擊性，以應對密實卵石及瓢石地層。
為wei了le保bao證zheng盾dun構gou機ji的de安an全quan高gao效xiao，設she計ji人ren員yuan還hai為wei盾dun構gou機ji配pei置zhi了le雙shuang艙cang並bing聯lian人ren倉cang，設she計ji有you成cheng熟shu的de全quan氣qi動dong壓ya力li調tiao節jie裝zhuang置zhi，此ci套tao係xi統tong為wei全quan氣qi控kong裝zhuang置zhi，在zai網wang電dian斷duan電dian時shi係xi統tong仍reng能neng正zheng常chang工gong作zuo，確que保bao帶dai壓ya換huan刀dao時shi艙cang內nei人ren員yuan安an全quan。
憑著敢於創新的精神、yongyutansuodeyongqi，dungoujiyanfatuanduimenmaiguoyidaodaokan，jianjiankandaoqianfangxiweideshuguang。erzuirangyanfafuzerenyuanwenzhengxinweide，shizhenggetuanduigaodudezerenxinherongqiadeningjuli。“自9月開始進入組裝工序以來，大家晝夜工作，很多人國慶節期間都還待在單位加班加點。”袁文征說，沒有團隊的辛勤付出，就沒有如今呈現在世人麵前的完美的國內最大直徑的盾構機。
當初，為了建秦嶺隧道，中國整整花了3.5yicongdeguojinkouyitaidungouji。jintiankanlai，zhejianzhishitianwenshuzi。jibianruci，dangshidefuwuhaigenbushang。tanshunhuishuo，yidanchuxianxiaobingxiaozai，tamenjiuhuizhuakuang。yitaijuejinjitinggong，meitiandouhuidailaijinbaiwanyuandesunshi。keshiwaiguozhuanjiayanshou8小時工作製，甚至從走出家門那一刻便開始計算費用，一個小時的工資就達到600到800歐元。
如今，中國盾構機取得了令世界同行都為之欽佩的成績。中鐵工程裝備集團有限公司黨委書記、董事長譚順輝就曾對筆者說起過，由於製造難度太大，之前在全球範圍，盾構機這個領域，我們沒一點話語權，“他ta說shuo多duo少shao錢qian就jiu是shi多duo少shao錢qian，你ni要yao進jin行xing任ren何he一yi個ge變bian更geng，都dou得de先xian把ba價jia錢qian加jia上shang來lai再zai談tan，他ta那na種zhong傲ao慢man是shi讓rang你ni最zui不bu接jie受shou的de。這zhe種zhong傲ao慢man不bu是shi性xing格ge上shang的de，而er是shi他ta站zhan在zai技ji術shu最zui高gao點dian，眼yan睛jing往wang下xia看kan你ni的de那na種zhong傲ao慢man，很hen難nan受shou。”
tongguobuduannuli，jintian，woguoyiquanmianzhangwodungoujidehexinzhizaojishu，chedibaituoledungoujiguanjianjishubeiguowailongduandejumian。zhongtiegufenyouxiangongsifuzongcai、總工程師劉輝透露，我國已啟動掘進機器人的研發，中國盾構機正朝著智能化方向邁進，“suoweizhinenghuajiushijiangchuanganjishuhejiancejishujiaruqizhong，baokuorengongcaozuoxiangzhinenghuacaozuozhuanbian，shixianjixiehuahexinxihuadejicheng，yidadaodungoudezhinenghua。weilaidedungoujuejinjizaibutongdedizhitiaojianxiahuizuidaxiandudebikaidizhifengxian，zhongguodungoujifazhandezhongjimubiaoshi‘掘進機器人’。目前，已經在做這方麵的規劃，中鐵裝備已在開展掘進機器人的研發和試驗。
如今，楊華勇樂觀地預期，很快，有著中國基因的超大直徑盾構機將追隨“家族”成員的步伐，大步走向世界，“biru，shanghaichongmingdaoyinglaidaguimokaifa，huixuyaozhezhongchaodadungouji，haiyouweilaidezhongxinchengshihekuahaidesuidaodouxuyao，suoyizhongguochulezhongxiaodungoupiliangchukouzhiwai，weilai‘一帶一路’一定會把這樣的技術和裝備能力批量出口，走向國際市場，由此帶來的經濟效益也會非常顯著。”
沒有最驚喜，隻有更驚喜。楊華勇表示，接下來即將閃亮登場的將是一位更加碩壯的俠士，“它直徑將達到18米，單台的價格在3-4億，而且有些隧道的施工需求量不是一台，7-8台，甚至10台。常規6米直徑的單價在3000萬-4000萬左右。所以從單台看，這種超大盾構機一台的價格就是4-6台普通盾構機的價格。因此，經濟性毋庸質疑。”
僅就正在發展的中國來說，鐵路、公路、水利、城市地鐵、海底隧道等大量基礎設施的建設，對盾構機的需求占到了全球6成以上。
國家標準引領發展
截至目前，我國累計生產製造隧道掘進機突破1500台，妥妥成了隧道掘進機製造大國。昨天下線的這台超大直徑盾構也將應用於6.8公裏長、雙向六車道的汕頭海灣隧道項目。但遺憾的是，隧道掘進機的國家標準一直缺位。
因此，日前，隧道掘進機係列國家標準新聞發布會在中鐵裝備國家TBM產業化中心舉行。我國首次發布五項隧道掘進機國家標準，以規範隧道掘進機術語、商業規格以及設計製造技術要求。
這一標準的發布將有助於在國家“一帶一路”changyixia，daidongzhongguosuidaojuejinjidengzhongdazhuangbeizouchuqu，zhutuisuidaojuejinjixilieguojiabiaozhunmaixiangguojibiaozhungengdadewutai。tongshiyebiaozhizhezhongguodungoujizaishijielingyujiangyougensuizhexiangyinlingzhezhuanbian，zhongguocongjuejinjizhizaodaguoxiangzhizaoqiangguozhuanbian。
