外交部發(fā)言人趙立堅(jiān)13日向全球推薦長(zhǎng)沙之后，近日，他又在個(gè)人社交平臺(tái)發(fā)布了一段廣州地鐵18號(hào)線的視頻，并配文“廣州地鐵，最高時(shí)速達(dá)160公里”。

廣州地鐵18號(hào)線被稱為“粵港澳大灣區(qū)”最快地鐵，該線路連接廣州東站到南沙區(qū)萬頃沙，實(shí)現(xiàn)南沙副中心至廣州中心城區(qū)30分鐘的時(shí)空目標(biāo)。

如此矚目的地鐵線路，修建起來同時(shí)需要多少臺(tái)盾構(gòu)機(jī)?5臺(tái)，10臺(tái)，還是20臺(tái)?遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止。實(shí)際上，在過去幾年廣州地鐵18號(hào)、22號(hào)線的修建過程中，這一數(shù)字達(dá)到了驚人的52臺(tái)。

這個(gè)全球最大盾構(gòu)施工機(jī)群的締造者，就是總部位于長(zhǎng)沙的鐵建重工。

廣州地鐵18號(hào)、22號(hào)線全長(zhǎng)92公里，立項(xiàng)之初就頭戴“國(guó)內(nèi)投資額最大的地鐵項(xiàng)目”的光環(huán)。即便如此，不到百公里的地鐵線路為何要投入52臺(tái)盾構(gòu)機(jī)?研發(fā)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(fā)交付50臺(tái)盾構(gòu)機(jī)

去年9月，廣州地鐵18號(hào)線首通段正式運(yùn)營(yíng)，后通段首臺(tái)盾構(gòu)機(jī)于今年3月始發(fā);今年3月底，廣州地鐵22號(hào)線首通段也正式通車。

此時(shí)，距離2條地鐵線路首臺(tái)盾構(gòu)機(jī)下線近4年：2018年6月6日，廣州地鐵18號(hào)和22號(hào)線施工的“鐵兵”系列首臺(tái)盾構(gòu)機(jī)——“鐵兵一號(hào)”在鐵建重工下線。

“鐵兵一號(hào)”是直徑8.8米的土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，為該類直徑的第四代成熟機(jī)型，長(zhǎng)度123米，重1200噸，其斷面尺寸在當(dāng)時(shí)廣州地鐵施工中位居第一，堪稱名副其實(shí)的“大國(guó)重器”。

2020年3月，“鐵兵50號(hào)”號(hào)在廣州地鐵18號(hào)線萬傾沙至橫瀝區(qū)間順利始發(fā)，吹響了廣州節(jié)后硬核復(fù)工的號(hào)角，一群數(shù)量龐大的“地下航母”穿行粵港澳大灣區(qū)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(guī)模的盾構(gòu)機(jī)群?鐵建重工有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，成熟的研發(fā)技術(shù)是基礎(chǔ)，強(qiáng)大的生產(chǎn)能力是關(guān)鍵，高效的售后服務(wù)是保障。

2007年，鐵建重工從零起步，到2016年盾構(gòu)/TBM年銷售100余臺(tái)套，全球市場(chǎng)占有率和生產(chǎn)能力排名第一。2017年上半年，鐵建重工長(zhǎng)沙第二產(chǎn)業(yè)園正式投產(chǎn)，也大幅提升了企業(yè)制造和交付能力。如今，40條盾構(gòu)機(jī)生產(chǎn)線橫跨鐵建重工長(zhǎng)沙一、二產(chǎn)業(yè)園，企業(yè)當(dāng)之無愧成為全球最大地下工程裝備制造基地。

“鐵兵一號(hào)”抵達(dá)廣州地鐵施工現(xiàn)場(chǎng)后，中鐵十九局技術(shù)人員和鐵建重工現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)人員共同協(xié)作，克服重重困難，不畏炎炎烈日，僅用25天就完成盾構(gòu)機(jī)的組裝及調(diào)試工作。

與此同時(shí)，鐵建重工派遣了200多人的服務(wù)團(tuán)隊(duì)駐扎廣州，并設(shè)了配件倉(cāng)庫(kù)，一旦盾構(gòu)機(jī)有了故障，2小時(shí)之內(nèi)就把專業(yè)服務(wù)人員派到現(xiàn)場(chǎng)，3個(gè)小時(shí)配件及時(shí)供應(yīng)上，大大提升盾構(gòu)機(jī)的作業(yè)效率。

不同地質(zhì)環(huán)境讓盾構(gòu)機(jī)“個(gè)性十足”

正常來說，一臺(tái)盾構(gòu)機(jī)的使用壽命為10公里。那么，廣州這2條92公里長(zhǎng)的地鐵線路，為何還需要52臺(tái)盾構(gòu)機(jī)來修建?這主要跟廣州的地質(zhì)條件有關(guān)。

原來，廣州位于珠三角沖積平原，屬獨(dú)特地質(zhì)斷裂構(gòu)造，素有“地質(zhì)博物館”之稱，地鐵工程遍布花城，33座綜合樞紐通達(dá)7區(qū)，遁入地層深處建地鐵，穿越猶如“豆腐”般的艱險(xiǎn)地域，安全風(fēng)險(xiǎn)高，施工難度大，依靠單一的盾構(gòu)機(jī)型根本無法完成。

時(shí)任廣州地鐵十八號(hào)線四分部(中鐵二十五局管段)總工程師李雙美介紹，“我們?cè)谑┕ぶ忻媾R盾構(gòu)隧道區(qū)域周邊環(huán)境復(fù)雜;地面建筑物多、房屋臨遷拆遷多;穿越范圍內(nèi)農(nóng)田、魚塘面積較大;地面車流量較大;區(qū)域地層為典型的上軟下硬地層等五大挑戰(zhàn)，施工風(fēng)險(xiǎn)高，這對(duì)盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)控制提出了十分嚴(yán)格的要求”。

廣州18號(hào)、22號(hào)地鐵線先后下穿河流、既有運(yùn)營(yíng)地鐵線，村莊以及密集房屋群等眾多建構(gòu)筑物和風(fēng)險(xiǎn)源。其中區(qū)間隧道與既有運(yùn)營(yíng)線垂直凈距最小僅有5.5米，而且全線河道縱橫，水塘密布，穿越200米以上寬度的河流有11處，最長(zhǎng)的一段要在江底走1600多米。

不同區(qū)間面臨的地質(zhì)條件和施工環(huán)境千差萬別，對(duì)設(shè)備選型要求各異，所以盾構(gòu)機(jī)不能批量化生產(chǎn)，需要因地制宜研發(fā)、量身定做產(chǎn)品。這也意味著，鐵建重工為廣州研發(fā)制造的每一臺(tái)盾構(gòu)機(jī)都“個(gè)性十足”。

因此，鐵建重工根據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)，為廣州量身定制了52臺(tái)盾構(gòu)機(jī)群，以一臺(tái)盾構(gòu)機(jī)刀盤直徑8.8米，身長(zhǎng)200米來計(jì)算，52臺(tái)“鋼鐵巨龍”肩并肩擺放在一起，占地面積超過13個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)。

開發(fā)設(shè)計(jì)多項(xiàng)盾構(gòu)新技術(shù)

面對(duì)如此復(fù)雜的地質(zhì)，鐵建重工技術(shù)人員并沒有怯場(chǎng)。“針對(duì)一項(xiàng)項(xiàng)地質(zhì)難題，鐵建重工開發(fā)設(shè)計(jì)了冷凍刀盤、伸縮主驅(qū)動(dòng)、刀具狀態(tài)監(jiān)管模式等多項(xiàng)技術(shù)?！辫F建重工掘進(jìn)機(jī)研究設(shè)計(jì)院研發(fā)人員陳慶賓介紹。

據(jù)陳慶賓透露，盾構(gòu)機(jī)在廣州地鐵掘進(jìn)過程中面臨著軟巖、硬巖、軟硬交替等不同土層，為解決隧道塌方問題，盾構(gòu)機(jī)采用的冷凍刀盤技術(shù)，能夠把土層“冷凍”成一個(gè)罩殼式的安全體，“就像給盾構(gòu)機(jī)定制了一款合適的安全帽，在穩(wěn)定周圍地質(zhì)環(huán)境的同時(shí)，更便于掘進(jìn)?！?/p>

刀具的研發(fā)和選材也頗為曲折。每臺(tái)盾構(gòu)機(jī)的刀盤上裝有100多個(gè)刀具，好似人的“牙齒”，用來破石嚼巖?！耙虼说侗P材質(zhì)要同時(shí)適應(yīng)低溫和高溫，保持刀盤整體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度。”陳慶賓說，研發(fā)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過上百次試驗(yàn)，終于完成了刀盤的設(shè)計(jì)和選材。

上一個(gè)難題剛解決，新的難題又相繼出現(xiàn)：在遇到硬度較高的巖層地質(zhì)時(shí)，刀具磨損較快，如何從緊貼施工作業(yè)面的刀盤上更換下?lián)p壞的“牙齒”，成為了一項(xiàng)極其復(fù)雜且危險(xiǎn)的操作。

陳慶賓介紹，為了解決這個(gè)難題，鐵建重工又重新配套開發(fā)了“伸縮主驅(qū)動(dòng)”技術(shù)，可以讓刀盤從施工作業(yè)面回退，便于在施工過程中碰上極硬巖和極高風(fēng)險(xiǎn)地層的時(shí)候，維修人員有更好的換刀操作空間。

同時(shí)，刀盤配合刀具狀態(tài)監(jiān)管模式，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)盾構(gòu)機(jī)“牙齒”的狀態(tài)，選擇最佳更換時(shí)機(jī)，從而最大程度地降低了施工風(fēng)險(xiǎn)。