刊登日期 : 2022-03-02
盾構機，主要用於鐵路、公路、地鐵和水利等基建工程，猶如一條鋼鐵穿山甲，能在地下鑽出一條條隧道，既高效又安全，又被稱為「地下蛟龍」。
用於掘進北京「東六環改造工程」隧道的盾構機「京華號」，是中國自主研製的最大直徑泥水盾構機，究竟這個「吃土神器」是如何穿山挖道的？
「京華號」開挖直徑達16米 採用多項核心技術
「京華號」整機長150米，總重量4300噸，最大開挖直徑達16.07米，高度超過5層樓，於2020年9月27日在長沙下線。頭部刀盤重達500噸，正面有364把刀具，硬度堪比金剛石。刀頭塗裝紅色京劇臉譜，代表「忠勇義烈」。
在刀盤後面還有操作室、台車等，組成了一條入地的「鋼鐵巨龍」，可同時完成開挖、排土、碎石、出渣、支護、襯砌、封固等工序，在掘進過程中實現隧道主體結構一次成型。
據介紹，「京華號」主要服務北京東六環入地改造項目，任務是掘出一條長7.4公里的隧道。而這項工程面臨超大直徑、超長距離、超深覆土、超敏感環境等施工難點，「京華號」需要穿越砂土、富水高緻密砂層、粉土及黏性土交互層等複雜地質。
為破解技術難題，「京華號」採用第四代常壓換刀、伸縮主驅動、超大直徑重載管片高效倒運及拼裝技術、高效大功率泥水環流系統、高精度開挖面氣液獨立平衡控制等多項核心技術，有效保證了施工進程。
不過，地下工程千變萬化，每掘進一毫米，前方都是未知數。「京華號」在地下「埋頭苦幹」的時候，如何確保它不偏離線路？
這時就要靠盾構機的「大腦」來控制，也就是操作室。在盾構機操作平台上的屏幕，同步顯示著推進、泥水環路、注漿監測、軸線測量、刀盤運轉等各種參數。盾構機的司機只要按動屏幕下方的按鈕，就能啟動盾構機的各項功能。
突破技術封鎖 中國盾構機從無到有
憑藉過硬的質量和技術，中國盾構機不僅在國內基建工程中大顯身手，更成功打入全球頂級高端市場，在新加坡、意大利、丹麥、法國等國家的工程中均留下身影。
很難想像的是，十幾年前，中國盾構機主要依賴進口，甚至盾構施工都難以獨立完成。
資料顯示，中國盾構製造起步於1953年，因技術落後而一度停滯。及至1990年代，中國斥巨資引進2台盾構機，用於秦嶺鐵路隧道建設。據中國大盾構專家憶述，由於實行技術封鎖，外國工程師不許中方人員靠近，中方也難以學習盾構機參數計算方法、設備管理理念。
中國技術人員一邊施工一邊摸索鑽研，通過反覆操作、維修、保養等，才逐漸掌握了盾構施工的基本要領。2007年，在南京長江隧道工程項目中，中國施工團隊首次獨立使用大直徑盾構機施工。此後，中國盾構施工技術一日千里。
而在研發盾構機方面，2002年，國家「863」計劃首次立項開展盾構機關鍵技術研究。6年後，中國團隊突破核心技術封鎖，研發製造出中國第一台具有自主知識產權的複合式土壓平衡盾構機——中國中鐵1號。隨後又在鄭州建立了國內最大盾構研發製造基地，中國盾構產業化的序幕由此拉開。
延伸閱讀：中國首次採用盾構技術建過海地鐵
北京東六環改造工程 「京華號」穿越地下59米
如今，中國已製造超過1,000台盾構機，「京華號」等超大直徑盾構機更檢驗着中國自主研發盾構機性能和施工技術水平。截至2022年2月22日， 「京華號」已掘進成型隧道2.6公里，並成功穿越地下最低點59米，是目前北京埋深最深的盾構隧道。
據了解，「京華號」的「壽命」是10公里，在完成此次7.4公里的任務後，它將回廠大修，對關鍵部件進行檢查，更換易磨損部件後會繼續應用到下一個工程。
而東六環入地工程預計2023年底完工，項目建成後，原東六環車流將在地下隧道通過，將過境貨運交通疏導至外圍高速公路系統，確保市民車輛通行暢通。地面則會打造「高線公園」，預計增加綠化面積約50公頃，進一步美化城市空間。
