湖南日報(bào)·華聲在線記者 曹嫻 通訊員 胡清
9月27日8時許，中國鐵建重工集團(tuán)長沙第一產(chǎn)業(yè)園掘進(jìn)機(jī)總裝區(qū)，隨著大紅幕布徐徐拉開，國產(chǎn)最大直徑盾構(gòu)機(jī)露出真容。
直徑16.07米、總重量4300噸，“京華號”是我國迄今研制的最大直徑盾構(gòu)機(jī)，是當(dāng)之無愧的“大國重器”。
“最大”盾構(gòu)機(jī)，有何“大”不同?記者逐一揭秘。
掘進(jìn)的速度——
常壓換刀技術(shù)在16米級超大直徑盾構(gòu)機(jī)上的首次應(yīng)用
出廠后將參與北京東六環(huán)改造工程建設(shè)的“京華號”，承擔(dān)的是長達(dá)7.3公里的隧道掘進(jìn)任務(wù)。
“隧道需要穿越砂土、富水高致密砂層、粉土及黏性土交互層等復(fù)雜地質(zhì)，工程面臨超大直徑、超長距離、超深覆土、超敏感環(huán)境等施工難點(diǎn)。”中國鐵建重工集團(tuán)掘進(jìn)機(jī)研究設(shè)計(jì)院副院長張帥坤介紹。
砂層、粉土，聽上去“軟”，實(shí)際上“硬”。砂層里的石英含量高，日常生活中的磨刀石常常就是用的石英。磨刀石能“磨鋼”，這次的刀具采用比鋼更硬的特殊合金，從而減少刀具磨損。
刀要夠硬，換刀也要夠快。首次在16米級超大直徑盾構(gòu)機(jī)上應(yīng)用常壓換刀技術(shù)。
地層中富水高壓，以前工作人員只能帶壓換刀，要像潛水員一樣，在壓力環(huán)境下操作。換一次刀具需要經(jīng)過繁瑣的加壓、減壓等過程，常要花上一兩天時間。現(xiàn)在采用常壓換刀，就是在刀盤內(nèi)部設(shè)置一個箱體，工作人員鉆到刀盤“肚子”里，一兩個小時就能輕松更換刀具，大大提升了工作效率，更確保了人員安全。
重達(dá)500噸的刀盤，創(chuàng)新設(shè)計(jì)了伸縮式主驅(qū)動，一旦需要換刀或遇到障礙，可以前后移動，靈活應(yīng)對;首次應(yīng)用同步雙液注漿技術(shù)，減少了混凝土砂漿的凝固時間，增強(qiáng)了隧道的抗?jié)B透性，保證了施工質(zhì)量;配置了高效大功率泥水環(huán)流系統(tǒng)，對掘進(jìn)中產(chǎn)生的泥漿進(jìn)行收集……多項(xiàng)核心技術(shù)，讓隧道掘進(jìn)作業(yè)不僅安全高效，而且綠色環(huán)保。
制造的精度——
誤差范圍控制在毫米級，上千個部件將分拆再組裝
重達(dá)4300噸的“巨無霸”，控制精度卻以毫米計(jì)算。
張帥坤介紹，一方面，直徑大，本身對設(shè)計(jì)精度、制造精度就提出了更高要求;另一方面，盾構(gòu)機(jī)不能整體運(yùn)輸，必須拆散運(yùn)輸，到了施工現(xiàn)場后再進(jìn)行組裝。
“京華號”的零部件有上萬個，到施工現(xiàn)場將有上千個部件需要進(jìn)行重新拼裝。只有將誤差范圍控制在毫米級，才能確保拆了還能再裝，裝起來還能再用。
吊裝、運(yùn)輸，也是難點(diǎn)。
“京華號”分拆后，最大件重量有近300噸，到工地組裝時最大件重量達(dá)500多噸。這對現(xiàn)場組裝、起吊是非常大的考驗(yàn)。
分拆后的部件最大尺寸達(dá)到8.5米，屬于超大件運(yùn)輸，必須使用專用車輛，走專用道路，并且協(xié)調(diào)沿路交通運(yùn)輸條件。
據(jù)介紹，這臺盾構(gòu)機(jī)的“壽命”是10公里，完成此次7公里多的任務(wù)后，它將回廠進(jìn)行大檢修，對關(guān)鍵部件進(jìn)行檢查、對易磨損部件進(jìn)行更換，如果順利的話，還可以應(yīng)用到下一個工程。
創(chuàng)新的高度——
因需而生的全方位、全鏈條、全系統(tǒng)性創(chuàng)新
我國盾構(gòu)機(jī)研制和生產(chǎn)始于20世紀(jì)90年代，此前，盾構(gòu)機(jī)市場一直被發(fā)達(dá)國家壟斷。
在位于長沙經(jīng)開區(qū)的鐵建重工廠房里，2016年，國產(chǎn)首臺鐵路雙線大直徑泥水平衡盾構(gòu)機(jī)下線，開挖直徑12.81米，總長度78米，總重量2200噸;2017年，國內(nèi)首臺最小直徑TBM下線，直徑4米，長度290米，重約750噸……從4米、8米、到12米，再到16米，10余年來，鐵建重工成功研制了50多項(xiàng)填補(bǔ)全球、國內(nèi)空白的首臺套產(chǎn)品，一次次挑戰(zhàn)極限，突破自我。
“標(biāo)志著我國在超大直徑盾構(gòu)機(jī)領(lǐng)域走在全球前列。”在“京華號”下線儀式現(xiàn)場，中國工程院院士陳湘生說，這臺設(shè)備的意義不僅在盾構(gòu)機(jī)本身，而在于創(chuàng)造了中國制造業(yè)特別是施工裝備的一種新的創(chuàng)新模式。以國家需求為驅(qū)動力，著力于技術(shù)創(chuàng)新這個核心，湖南在施工裝備制造業(yè)將走在全球前列。
責(zé)編：印奕帆
來源：華聲在線
