【中铁十四局大盾构】《焦点访谈》重磅专题开播！中铁十四局大盾构担当“核心主角”

中铁十四局大盾构党的二十届四中全会提出，“十五五”时期要加快高水平科技自立自强，引领发展新质生产力，抢占科技发展制高点。 10月25日开始，《焦点访谈》推出系列节目《大国重器再攀高》， 首期节目《穿江贯海筑通途》聚焦中铁十四局， 走进海太长江隧道，深入“江海号”超大直径盾构机，探访我国大盾构事业从无到有、从有到优，实现赶超领跑的创新故事。 在位于江苏省长江入海口区域的海太长江隧道施工现场，进入地下几十米，穿过长长的已经拼砌好的管片内壁的隧道，从“江海号”盾构机的尾部进入到“江海号”的内部。 150米长的“江海号”内部高度超过5层楼，从尾部向前，首先是100多米的后配套系统，主要包括控制、出渣、注浆、电气、液压、导向、物料运输等多个复杂系统。后配套系统的前面，就是“江海号”的主机核心部分，主要包括推进、管片拼装、驱动及刀盘开挖系统。 “江海号”盾构机由中铁十四局和中国铁建重工集团联合打造，最大开挖直径达16.64米，专门为海太长江隧道项目定制。 海太长江隧道连接江苏省南通海门区和苏州太仓市，过江隧道长11.185公里，其中盾构隧道段长9315米，是“十四五”期间国家重点建设的过江通道，也是目前世界最长公路水下盾构隧道和第一条设计时速100公里的过江隧道。建成后，过江通行时间将由目前的1小时压缩到10分钟。 中铁十四局副总工程师、大盾构专家陈健表示：“它采用的是双向六车道，采用高速公路的设计标准，设计时速是100公里每小时，所以它比城市干道或者其他过江通道建设的标准更高，速度更快，所以隧道断面也达到了16米。隧道采用盾构法施工，它要实现一边掘进，一边要进行衬砌安装，所以隧道的开挖直径要大于16.64米。” 盾构机全称全断面隧道掘进机，是遁地钻山、穿江越海的利器，被称为“工程机械之王”，是衡量一个国家制造业水平的重要标志。盾构机系统复杂、技术精密，它的工作原理是通过刀盘旋转，切削隧道工作面的岩土层，一边开挖一边拼装隧道支撑管壁，最后在地底下形成一条成型隧道。 “江海号”最大开挖直径达16.64米，盾构机直径越大，研制难度也呈指数级增长。 中国铁建重工集团掘进机事业部副总经理张帅坤说：“直径越大，它的装配和制造精度要求反而更高，比如说我们盾构机核心部件主驱动装备的精度都是以丝级计算的，一丝就相当于我们头发丝直径的1/6。” 不仅设备的制造装配精度，还有设备的可靠性，对研制团队也是极大的考验。9315米，这是目前水下高速公路盾构隧道的世界最长距离。这对盾构机的主轴承的可靠性是极大的考验。被喻为盾构机“心脏”的主轴承是盾构机在掘进过程中几乎不能更换的部件。它是盾构机刀盘驱动系统的关键核心部件，它带动刀盘旋转，实现隧道挖掘。为了确保“江海号”能够完成超过9公里的超长距离掘进任务，研制团队为江海号装配了直径达8.6米的世界最大直径整体式主轴承。 张帅坤表示，“我们是通过计算7.6米的主轴承可以满足我们负载需求了，但是我们最终选型设计的时候，我们是选了8.6米的主轴承，这也是目前全世界应用到盾构机领域的最大直径的整体式主轴承。我们主轴承寿命是按两万小时以上来设计的，因为我们这个工程实际需求不需要这么长时间，但是我们把它的富余系数提升到2倍以上。” “江海号”在掘进过程中，还要面临一种危险挑战，那就是超高水压、超大埋深。海太长江隧道最大埋深是在长江水面之下75米，水压超过7.5bar，相当于在一个指甲盖这么大的面积上，就要承受7.5公斤的压力。但“江海号”要掘进超过9公里，刀盘上的刀具不可避免会磨损，必须更换才能继续工作。但在75米深的水压下更换刀具，几乎是一个不可能完成的任务。 陈健表示，“进行换刀目前来讲的话要采取压缩空气的方法施工，最高限度达到6bar，在6bar压力下进行作业需要专业的潜水作业人员，也只能作业半个小时，超过7.5bar它的作业时间会更短，减压时间就会更长，几乎就不可作业。” 为了攻克高压换刀这个“拦路虎”，“江海号”研制团队经过两年多的攻关，借鉴深海钻井平台高压闸门的经验，创新研制成功常压换刀技术，为每把可更换刀具加装了一道高压闸门。 “江海号”重达5000多吨，这样的“钢铁巨龙”在江底下软土层掘进，工程要求必须严格控制对地层的扰动，沉降必须控制在毫米级。就像在一块淤泥里的豆腐上打孔，还得保证豆腐不散。 与很多人的想象不同，操作这么精密复杂的庞然大物精准掘进，只需要两名技术人员。 “江海号”作为国产最先进的盾构机，还创新应用了主轴承全状态实时监控系统、超前地质预报系统、管片构件智能拼装机器人等几十项新技术，它不仅是一台自动化程度很高的智能盾构机，也是一台数字化的盾构机。“江海号”几十个系统装配了成千上万个传感器，产生的海量数据不仅汇聚在主控制室，也实时传送到地面控制平台。 世界领先水平的国产超大直径盾构机同时掘进的场景，这在二十年前是不敢想象的。那时的中国市场，洋品牌盾构机掘进机绝对占据主导地位。 张帅坤：“以前我们使用国外进口品牌的设备，即使一个微小的故障出现也要等国外专家过来，配件也要从国外发过来，有时候要等好几个月，这就对我们工程施工造成一个比较大的制约。” 关键技术不能受制于人。经过二十年的不断自主创新，国产盾构机从无到有、从有到优，终于实现赶超领跑。目前中国盾构机全球占有率已经达到了70%，产品远销五大洲40多个国家和地区。特别是“十四五”时期，中国超大直径盾构机产业实现了跨越式发展，已经形成全产业链产业化发展的能力。行业内一般把14米及以上直径盾构机称作超大直径盾构机。 大国不能没有盾构机这样的国之重器，但是大国重器的关键核心技术买不来，要不来，必须靠我们自主创新。中国盾构机从跟跑到领跑的历程告诉我们，只有国家的综合实力、科技实力不断提升，产业链不断发展完善，我们才能够研制出世界领先的大国重器。 接下来的“十五五”时期，我们中国的盾构机将会朝着更大的开挖直径、更快的掘进速度、更深的掘进深度、更多的应用化场景等方面持续发力，变得更高端、更智能、更绿色，在技术领域持续实现世界领跑，也助力更多超级工程的实现。 内容来源：《焦点访谈》 出品单位：中铁十四局融媒体中心 未经许可 谢绝转载