2018年8月21日,廈門地鐵3號線的工人在用氣焊設備拆除盾構機的隔板。(新華社)
2018年8月21日,廈門地鐵3號線的工人在用氣焊設備拆除盾構機的隔板。(新華社)
民眾在廣州地鐵博物館內參觀盾構機模型。(新華社資料照片)
民眾在廣州地鐵博物館內參觀盾構機模型。(新華社資料照片)
北方重工集團工人拆解出口到巴西聖保羅的盾構機。(新華社資料照片)
北方重工集團工人拆解出口到巴西聖保羅的盾構機。(新華社資料照片)

大陸生產的盾構機日新月異。光是在最近幾天,大陸首台採用全部自主技術和多項國產核心零件的複合地層超大直徑泥水盾構機「振興號」在常熟下線。另外,由中鐵工程裝備集團研製、出口義大利的大直徑土壓平衡盾構機日前也在鄭州下線,這是大陸高端隧道掘進裝備首次運用在歐盟核心區域。

在隧道開掘領域,採用盾構機進行施工是一種世界通用方法。十幾年前,大陸不能夠自主研發製造盾構機。從2000年開始,大陸新一輪的地鐵、鐵路和公路的大規模建設,需要大量的盾構設備,但面臨核心技術缺失、經驗不足的問題。隨著在隧道挖掘中越來越多採用盾構法,大陸工程師和技術工人苦鑽技術,在盾構機施工方法、盾構機刀頭設計和加工等領域已經成為世界的創新者、引領者。

耗費十幾年自主研發

大陸沒有盾構機以前,開挖隧道和地洞都是靠人工。在大陸,有一部很多人小時候熟悉的電影《地道戰》,描寫的是抗日戰爭時期,八路軍聯合當地老百姓,在華北地區開挖隧道,就是一鍬土、一鋤頭地把土開挖下來,然後再用土兜把它運出去。

北京修建地鐵一號線的時候,大陸工程界採用的是礦山法施工,也就是爆破。環境差而且很危險,工作效率也很低,一天只能開挖幾米。十幾年前,大陸尚無法自主研發製造盾構機。從2000年開始,新一輪的地鐵、鐵路和公路的大規模建設,需要大量的盾構設備。

「當時就需要大量從國外進口。中國如果沒有自己的盾構機,那麼工程建設的進度就得不到保障,技術也受制於人。所以說,中國如果要大規模地開展地鐵建設,要實現中國速度,我們必須要研發製造自己的盾構機。」孫雪豐是中國鐵建重工集團掘進機事業部的工程師,負責盾構機的研發設計工作。「我非常幸運,畢業以後就來到了我所工作的中國鐵建重工集團。那時候,國產盾構機的研發才剛剛起步」。

以機器人任危險工作

盾構機在大陸的研發不斷進展,但也曾遇到瓶頸。孫雪豐舉例,盾構機在掘進的時候,是靠牙齒來咬前方的岩土;時間長了之後,牙齒容易崩掉。普通的盾構機,工人都是在進到前方的土體裡面進行換刀,水壓很高,非常危險。我們設計了這種常壓換刀的技術之後,人可以進到刀盤的結構裡面去,由高壓變成常壓,讓作業人員更安全。

又比如說正在研發的隧道智慧拼裝機器人技術,就是讓機器來代替人去進行管片的拼裝和TBM的鋼拱架安裝。在TBM掘進過程中,後方的岩體非常容易坍落,人拼裝鋼拱架就非常危險,用機器來代替人,可以減輕他們的勞動強度,從而讓隧道的施工更加安全、更加高效。

(旺報)

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