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“最大”盾构机,有何“大”不同

2020年09月29日不详 【字体:

  9月27日8时许,中国铁建重工集团长沙第一产业园掘进机总装区,随着大红幕布徐徐拉开,国产最大直径盾构机露出真容。

  直径16.07米、总重量4300吨,“京华号”是我国迄今研制的最大直径盾构机,是当之无愧的“大国重器”。

  “最大”盾构机,有何“大”不同?记者逐一揭秘。

  掘进的速度——

  常压换刀技术在16米级超大直径盾构机上的首次应用

  出厂后将参与北京东六环改造工程建设的“京华号”,承担的是长达7.3公里的隧道掘进任务。

  “隧道需要穿越砂土、富水高致密砂层、粉土及黏性土交互层等复杂地质,工程面临超大直径、超长距离、超深覆土、超敏感环境等施工难点。”中国铁建重工集团掘进机研究设计院副院长张帅坤介绍。

  砂层、粉土,上去“软”,实际上“硬”。砂层里的石英含量高,日常生活中的磨刀石常常就是用的石英。磨刀石能“磨钢”,这次的刀具采用比钢更硬的特殊合金,从而减少刀具磨损。

  刀要够硬,换刀也要够快。首次在16米级超大直径盾构机上应用常压换刀技术。

  地层中富水高压,以前工作人员只能带压换刀,要像潜水员一样,在压力环境下操作。换一次刀具需要经过繁琐的加压、减压等过程,常要花上一两天时间。现在采用常压换刀,就是在刀盘内部设置一个箱体,工作人员钻到刀盘“肚子”里,一两个小时就能轻松更换刀具,大大提升了工作效率,更确保了人员安全。

  重达500吨的刀盘,创新设计了伸缩式主驱动,一旦需要换刀或遇到障碍,可以前后移动,灵活应对;首次应用同步双液注浆技术,减少了混凝土砂浆的凝固时间,增强了隧道的抗渗透性,保证了施工质量;配置了高效大功率泥水环流系统,对掘进中产生的泥浆进行收集……多项核心技术,让隧道掘进作业不仅安全高效,而且绿色环保。

  制造的精度——

  误差范围控制在毫米级,上千个部件将分拆再组装

  重达4300吨的“巨无霸”,控制精度却以毫米计算。

  张帅坤介绍,一方面,直径大,本身对设计精度、制造精度就提出了更高要求;另一方面,盾构机不能整体运输,必须拆散运输,到了施工现场后再进行组装。

  “京华号”的零部件有上万个,到施工现场将有上千个部件需要进行重新拼装。只有将误差范围控制在毫米级,才能确保拆了还能再装,装起来还能再用。

  吊装、运输,也是难点。

  “京华号”分拆后,最大件重量有近300吨,到工地组装时最大件重量达500多吨。这对现场组装、起吊是非常大的考验。

  分拆后的部件最大尺寸达到8.5米,属于超大件运输,必须使用专用车辆,走专用道路,并且协调沿路交通运输条件。

  据介绍,这台盾构机的“寿命”是10公里,完成此次7公里多的任务后,它将回厂进行大检修,对关键部件进行检查、对易磨损部件进行更换,如果顺利的话,还可以应用到下一个工程。

  创新的高度——

  因需而生的全方位、全链条、全系统性创新

  我国盾构机研制和生产始于20世纪90年代,此前,盾构机市场一直被发达国家垄断。

  在位于长沙经开区的铁建重工厂房里,2016年,国产首台铁路双线大直径泥水平衡盾构机下线,开挖直径12.81米,总长度78米,总重量2200吨;2017年,国内首台最小直径TBM下线,直径4米,长度290米,重约750吨……从4米、8米、到12米,再到16米,10余年来,铁建重工成功研制了50多项填补全球、国内空白的首台套产品,一次次挑战极限,突破自我。

  “标志着我国在超大直径盾构机领域走在全球前列。”在“京华号”下线仪式现场,中国工程院院士陈湘生说,这台设备的意义不仅在盾构机本身,而在于创造了中国制造业特别是施工装备的一种新的创新模式。以国家需求为驱动力,着力于技术创新这个核心,湖南在施工装备制造业将走在全球前列。

  (文/曹娴 胡清)


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