2020年9月27日,1台最大开挖直径达16.07m的超大直径盾构机在中国铁建重工集团长沙第一产业园下线。这台“巨无霸”盾构机整机长150m,总质量4300t,是我国迄今为止研制的最大直径盾构机。

国产最大直径盾构机“京华号”重磅下线

国之重器 不止于大

近年来,在国家重点研发项目、工业转型升级专项、湖南省科技重大专项等一系列政策支持下,依托国家级企业技术中心、国家工业设计中心等创新平台,中国铁建重工集团联合中铁十四局集团共同研发,取得了超大直径盾构机领域核心技术的重大突破,并成功实现了我国首次16m级超大直径盾构机的工业制造。此次下线的国产最大直径盾构机取名“京华号”,将用于北京东六环改造工程。该工程由北京市首都公路发展集团有限公司建设管理。

“京华号”盾构机体形巨大,犹如一条钢铁巨龙横卧在制造车间,高度超过5层楼。其刀盘上的涂装以京剧中代表忠勇义烈的红色脸谱为设计原型,不仅外观色彩鲜明夺目,而且整个图案都彰显着浓浓的北京传统文化特色。

业界通常把12m及以上直径的盾构机定义为超大直径盾构机。超大直径盾构机集机械、电气、液压、信息、传感、光学等尖端技术于一体,对设备的可靠性要求极高。在设备研制过程中,研发团队依托以往应用成熟的常规直径、大直径盾构机总体自主设计与系统集成技术,以及系统关键零部件设计和加工制造技术,最终成功攻克了16m级超大直径盾构机的研制难题,实现了技术上的突破。

中国工程院陈湘生院士在现场接受湖南卫视等媒体采访时表示:在大直径盾构领域,以科技创新为动力,以国家需求为驱动力,从管理层面到地质层面,到装备层面,再到施工过程,全系统都在努力创新,中国和中国企业正在走向最强、最前列。

陈湘生院士在现场接受湖南卫视等媒体采访

针对难点 有效应对

北京东六环改造工程是落实北京城市总体规划和北京城市副中心控制性详细规划的重点项目,位于京哈高速至潞苑北大街区间,全长16km,主要采用直接加宽和入地改造2种方式进行改造。京津公路至潞苑二街段为隧道段,长9160m,其中盾构段长7338m,外径15.5m,为中国内地直径最大的盾构隧道。该隧道采用分离式双洞布置,每洞布置3条车道,分为3层,上层为排烟通道、中间层为行车通道、下层为疏散救援通道。隧道平均覆土20m,最深处穿越副中心火车站,覆土达45m。该隧道需要穿越砂土、富水高致密砂层、粉土及黏性土交互层等复杂地层,施工中面临着直径超大、距离超长、覆土超深、环境超敏感等难题。

应用“京华号”超大直径盾构机实施北京东六环改造工程,完美地解决了上述各项技术难题。该设备拥有常压换刀、伸缩主驱动、超大直径重载管片高效倒运及拼装技术、高效大功率泥水环流系统、高精度开挖面气液独立平衡控制等多项核心技术,同时创新地搭载了管环收敛测量、管环平整度检测、管环选型、自动盾尾间隙测量、同步双液注浆、三通闭塞器换管等系统装置,使高强度、高风险、高污染的隧道掘进作业成为了相对安全、高效的绿色施工典范。

2020年下半年,铁建重工在超大直径盾构机研制领域已经出厂了2台15m级超大直径盾构机,分别用于了杭州市艮山东路和下沙路隧道工程建设,预计还将出厂1台15m级超大直径盾构机,用于长沙市湘雅路过江通道建设。这些设备的成功研制和应用,有力地提升了国产超大直径盾构机核心技术的自主控制能力。

(通讯员 陈能诵 黄杰)

注:本文刊载于《市政技术》2020年第6期,第9页