鐵建重工盾構機生産車間。 長沙晚報全媒體記者 黃啟晴 攝

長沙晚報全媒體記者 伍玲 通訊員 胡清

外交部發言人趙立堅13日向全球推薦長沙之後，近日，他又在個人社交平台發布了一段廣州地鐵18号線的視頻，并配文“廣州地鐵，最高時速達160公裡”。

廣州地鐵18号線被稱為“粵港澳大灣區”最快地鐵，該線路連接廣州東站到南沙區萬頃沙，實現南沙副中心至廣州中心城區30分鐘的時空目标。

如此矚目的地鐵線路，修建起來同時需要多少台盾構機?5台，10台，還是20台?遠遠不止。實際上，在過去幾年廣州地鐵18号、22号線的修建過程中，這一數字達到了驚人的52台。

這個全球最大盾構施工機群的締造者就是總部位于長沙的鐵建重工。

廣州地鐵18、22号線全長92公裡，立項之初就頭戴“國内投資額最大的地鐵項目”的光環。即便如此，不到百公裡的地鐵線路為何要投入52台盾構機?研發過程中，鐵建重工遇到了哪些難題，又是如何解決的?

一年多研發交付50台盾構機

去年9月，廣州地鐵18号線首通段正式運營，後通段首台盾構機于今年3月始發;3月底，廣州地鐵22号線首通段也正式通車。

此時，距離兩條地鐵線路首台盾構機下線近4年：2018年6月6日，廣州地鐵18号和22号線施工的“鐵兵”系列首台盾構機——“鐵兵一号”在鐵建重工下線。

“鐵兵一号”是直徑8.8米的土壓平衡盾構機，為該類直徑的第四代成熟機型，長度123米，重1200噸，其斷面尺寸在當時廣州地鐵施工中位居第一，是名副其實的“大國重器”。

2020年3月，“鐵兵50号”号在廣州地鐵18号線萬頃沙至橫瀝區間順利始發，吹響了廣州節後硬核複工的号角，數量龐大的“地下航母”穿行粵港澳大灣區的“江河湖海城”。

短短一年多，鐵建重工為何能下線并交付如此大規模的盾構機群?鐵建重工有關負責人介紹，成熟的研發技術是基礎，強大的生産能力是關鍵，高效的售後服務是保障。

記者了解到，“鐵兵一号”抵達廣州地鐵施工現場後，中鐵十九局技術人員和鐵建重工現場服務人員共同協作，僅用25天就完成盾構機的組裝及調試工作。

與此同時，鐵建重工派遣了200多人的服務團隊駐紮廣州，并設了配件倉庫，一旦盾構機有了故障，2小時之内就把專業服務人員派到現場，3個小時配件及時供應上，大大提升盾構機的作業效率。

不同地質環境讓盾構機“個性十足”

正常來說，一台盾構機的使用壽命為10公裡。那麼，廣州這兩條92公裡長的地鐵線路，為何還需要52台盾構機來修建?這主要跟廣州的地質條件有關。

原來，廣州位于珠三角沖積平原，屬獨特地質斷裂構造，素有“地質博物館”之稱，地鐵工程遍布花城，33座綜合樞紐通達7區，遁入地層深處建地鐵，穿越猶如“豆腐”般的艱險地域，安全風險高，施工難度大，依靠單一的盾構機型根本無法完成。

記者了解到，廣州18号、22号地鐵線先後下穿河流、既有運營地鐵線，村莊以及密集房屋群等衆多風險源。不同區間面臨的地質條件和施工環境千差萬别，對設備選型要求各異，所以盾構機不能批量化生産，需要因地制宜研發、量身定做産品。這也意味着，鐵建重工為廣州研發制造的每一台盾構機都“個性十足”。

因此，鐵建重工根據地質結構，為廣州量身定制了52台盾構機，以一台盾構機刀盤直徑8.8米，身長200米來計算，52台“鋼鐵巨龍”肩并肩擺放在一起，占地面積超過13個标準足球場。

開發設計多項盾構新技術

面對如此複雜的地質條件，鐵建重工技術人員并沒有怯場。“針對一項項地質難題，鐵建重工開發設計了冷凍刀盤、伸縮主驅動、刀具狀态監管模式等多項技術。”鐵建重工掘進機研究設計院研發人員陳慶賓說。

據介紹，盾構機在廣州地鐵掘進過程中面臨軟岩、硬岩、軟硬交替等不同岩層，為解決隧道塌方問題，盾構機采用的冷凍刀盤技術，能夠把碎岩層“冷凍”成一個罩殼式的安全體，“就像給盾構機定制了一款合适的安全帽，穩定周圍地質環境，便于掘進。”

刀具的研發和選材也頗為曲折。每台盾構機的刀盤上裝有100多個刀具，好似人的“牙齒”，用來破石嚼岩。“因此刀盤材質要同時适應低溫和高溫，保持刀盤整體結構的剛度。”陳慶賓說，研發團隊經過上百次試驗，終于完成了刀盤的設計和選材。

上一個難題剛解決，新的難題又相繼出現：在遇到硬度較高的岩層時，刀具磨損較快，如何從緊貼施工作業面的刀盤上更換損壞的“牙齒”，成了一項極其複雜且危險的操作。

陳慶賓介紹，為了解決這個難題，鐵建重工又重新配套開發了“伸縮主驅動”技術，可以讓刀盤從施工作業面回退，便于在施工過程中碰上極硬岩和極高風險地層的時候，維修人員有更好的換刀操作空間。

同時，刀盤配合刀具狀态監管模式，實時監測盾構機“牙齒”的狀态，選擇最佳更換時機，從而最大程度降低施工風險。

來源 長沙晚報