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中国铁建入选《国家工业密码》｜中国盾构机的“翻身仗”

中国铁建 · 公众号 · 基建 · 2024-09-26 22:34

正文

盾构机是如何工作的？

中国盾构机是如何实现从0到No.1的？

《流浪地球》里的“地下城”能实现吗？

……

今天

中国铁建硬核入选

由国务院国资委新闻中心主办，

新华网、云听APP、

喜马拉雅APP、机械工业出版社联办的

《国家工业密码》有声故事

第十八集

《从0到No.1，中国盾构机打了场“翻身仗”》

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有一个5000多年前

就有人类繁衍生息的地方，

至今还没有通上火车。

它坐落在中国东海海域，

是中国的第一大群岛，

如今，

每年还有超5000万游客登岛，

它

就是舟山群岛。

舟山群岛

舟山对火车有多向往？

从一个事例可见一斑：

虽然岛内没有铁路，

但却放着一列“南洞功勋号”火车，

还成为网红打卡地。

“南洞功勋号”火车

火车想要开上群岛，

首先要挑战的就是金塘水道。

没错，就是那条进出世界第一大港——

舟山港的黄金通道，

每年都有上万艘运输船经过此处。

既要通火车，

又不能影响十万吨级以上的船舶自由进出，

怎么才能做得到？

换个维度看问题。

敢于想象的中国工程师们

把目光投向了海底，

决定用盾构机

在海底掘出一条高铁隧道。

金塘海底环境非常复杂，

看似松软的泥沙之下，

其实还暗藏着连绵不绝的“山脉”，

要在金塘海底

挖一条全球最长海底高铁隧道，

难度非同寻常。

由中国铁建承建的金塘海底隧道纵剖图

2024年5月

由中铁十四局、中铁十一局建设的

甬舟铁路金塘海底隧道

开始相向盾构掘进，

犹如“孪生兄弟”的

“甬舟号”和“定海号”盾构机

将在未来的3年内，

奔赴万米，在78米深的海底相会。

由中国铁建研发的“甬舟号”盾构机

由中国铁建研发的“定海号”盾构机

中国建设者

何以有勇气挑战这样的世界难题？

那就要说到为“基建狂魔”

立下汗马功劳的重器——盾构机。

从无到有，开启属于中国的盾构时代

上天有神舟，下海有蛟龙，

追风有高铁，入地有盾构。

如今，

那些世界最深、最长、最大的超级工程中，

都有中国盾构制造和施工技术的身影。

盾构机是如何工作的呢？

我们可以把盾构机比喻成“钢铁蚯蚓”，

巨大的刀盘就是它的头部，

密密麻麻的刀具就是它的牙齿，

刀盘在前方“啃泥噬岩”向前掘进，

身后环环管片拼装，

对隧洞起支撑作用，

盾构机走过隧道成型。

200年前，

法国工程师布鲁诺尔“灵光一闪”，

从凿船虫得到灵感，

发明了盾构机，

并成功修建了泰晤士河隧道。

但直到十几年前，

我国盾构机制造领域几乎还是一片空白。

1997年，

为了建设西康铁路秦岭隧道，

中国第一次进口了两台德国盾构机。

盾构机施工不仅效率大幅提升，

而且施工过程安全性大大提高。

但是，在享受安全高效的同时，

我们也不得不接受

将近七个亿的高昂设备费用。

2006年之前，

中国就从国外进口了130多台盾构机，

花费上百亿！

中国希望在盾构领域打一场“翻身仗”。

2002年，

盾构机被列入国家“863”计划，

开始了关键核心技术攻关。

2004年，

第一台由中国人自己

设计制造的盾构机诞生。

再到2020年9月，

国产首台16米级盾构机

“京华号”在长沙问世，

中国盾构机制造有了大的跨越。

由中铁十四局联合铁建重工研发的国产首台16米级“京华号”盾构机下线

从有到优，掌握巨兽“换牙”黑科技

仅仅数十年的时间，

盾构机的发展创造了

超乎想象的“中国速度”。

但你可知道，

从0到1、从1到N的中国盾构机，

一次次的创新与迭代背后，

是央企建设者们从实践中一点点摸索来的，

卡脖子技术也要自己一项一项去攻破。

2005年，

由中铁十四局承建的

南京长江隧道的修建备受瞩目，

被称为“万里长江第一隧”。

掘进到600米时，

引进的盾构机参数突然异常，

开始“罢工”。

原来是盾构机刀具被磨掉，

刀盘部分结构也被磨没了！

盾构机没有了“牙齿”，

甚至“牙床”也受到了影响。

事实上，

盾构机的刀具，

要针对地形“量身定制”。

面对长江底下的卵石地层，

中国十四局建设者分析了刀具的设计原理，

重新设计出了一款“更耐磨”的合金刀具，

再次启动盾构机后，

可以一口气挖掘400米不换刀，

比原装刀具耐用率提高了8倍。

自主研发刀具和原装刀具掘进对比图

但面对“复杂多变”的“长江”，

这样的改造还不够。

更换刀具，

以往都是带压进仓，

这需要繁琐的加压、减压操作，

被业内称为“刀尖上跳舞”。

盾构机制造之初，

中国十四局建设者就提出常压换刀的设想。

在这场危机的处理中，

他们更是一马当先，

在常压环境下完成刀具更换，

第一代常压换刀技术至此诞生！

此后十年，

他们又研发出第二代、第三代换刀技术，

应用范围更广、操作更加便捷。

如今，

更是在“智能化”加持下

攻坚机器人换刀技术。

由中国铁建研发的四代换刀技术

从优到强，大盾构有了全球最强“中国心”

从落后百年到全球领先，

我们仅仅用了十余年时间，

但中国盾构机真的就“无敌”了吗？

并非如此。

盾构机全面自主化的“最后一环”——

主轴承依然需要攻克！

如果将盾构机比作一个人，

那么主轴承堪比心脏。

主轴承长期以来依赖进口，

就如同“心脏”被攥在别人手心。

2023年10月，

由铁建重工自主研制的

直径8.61米

盾构机主轴承在长沙下线，

这是迄今全球直径最大、单体最重、

承载最高的整体式盾构机主轴承，

国产盾构机主轴承

也实现了从中小直径

到超大直径型谱的全覆盖，

国产大型盾构机全面国产化指日可待。

由铁建重工研制的直径8.61米盾构机主轴承在长沙下线

不仅如此，

浪漫的中国工程师

还为盾构机设计了不同的皮肤。

京剧脸谱，熊猫、醒狮、麒麟……

国潮元素与大国重器巧妙结合，

彰显着地域特色，

使工业机器充满了灵魂和生命，

成为中国品牌的“代言人”，

向世界讲述着中国故事。

不同涂装的盾构机刀盘

一条条隧道构成的市政网络、

地下交通正慢慢形成，

更深层次的地下空间迎来高速发展，

相信在未来，

《流浪地球》里的“地下城”将不再是科幻。

而千伏电压横卧长江、

高铁飞驰百米海底、

铁路上岛通达世界，

如今还有更多的科幻场景

在盾构家族的掘进下成为现实。

内容来源：国资小新中国铁建相关单位

值班编辑：宋新宇