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中铁装备:国资小新看装备丨长江底,有一场“王不见王”的接力

2026-02-05 11:00:17
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长江南岸太仓浮桥镇的滩涂上

有一台“钢铁巨无霸”

它不开挖隧道

不横渡江河

只在距离长江大堤200米处

垂直向下“挖井”

开挖直径达24米

比标准篮球场还宽一圈

这就是中铁装备、中铁隧道局联合研制的

世界最大直径竖井掘进机“启明号”

此前在长江江底,

已高效掘进超10000米的

世界最大直径高铁盾构机“领航号”

现在距离岸边仅剩不足千米,

而这两位“大将”,全程不见面,

却上演着一场“王不见王”的精准接力。

一身绝技,为盾构机挖一间“卧室”

盾构机“够大”,或许已人尽皆知,那么来思考一个问题:盾构机“挖完了”,该到哪“歇着”?答案是:接收井。

崇太长江隧道全长14.25千米,其中盾构段13.25千米,“领航号”从上海崇明3号井始发,要独头掘进11325米才能抵达2号竖井,远超常规盾构机10千米的连续掘进极限。所以,“2号竖井不是可选项,是必须按期完成的‘生命线’。”“启明号”的核心任务,就是快速挖好这口接收井,让“领航号”安全“归队”、顺利检修。

2号竖井地处临江漫滩,表层是细如面粉的淤泥层,一沾水就成“稀泥”,还与长江形成直接水力联系,地下水压巨大。以前,这类工程只能用明挖降水法施工,但现场负责人坦言:“传统工法降水难度大、风险高,一旦处理不当,甚至可能影响长江大堤安全,工期也完全不可控。”

双重压力下,“启明号”登场了。俯瞰时,它酷似巨型八爪鱼——5组支腿紧紧扣住管片,12组钢绞线悬吊机身,双臂协同开挖,最大开挖深度可达150米,集成了主驱动、支腿撑紧等多个系统模块,凭借五项核心绝技,实现了竖井施工从“人工+半机械”到“井下无人化、井上少人化”的质变。

绝技一

全能掘进齿

滚筒搭载耐磨加强截齿,像全副武装的钢牙,不管是硬岩、卵石还是软泥,都能“啃碎”,还能有效减少截齿损坏风险。这套“钢牙”还可随时拆卸更换,遇到复杂地层“换一副”就能续工,适配各类地质工况。

绝技二贴壁定方向

机械式位姿测量技术使它能“摸”着井壁定位,再通过算法校准,哪怕在漆黑水下,也能精准控制主机和井筒位姿,井壁还能自动下沉,彻底解决水下“看不见、摸不着、测不准”的难题,竖井姿态偏差可以控制在毫米级。

绝技三智能调参数

机身预设联锁程序和安全参数,传感器每秒采集上千组数据,实时监测掘进状态。碰到硬土就自动放慢速度、加大力度,遇到软土就轻挖快进,一旦参数异常,还会分级发出预警,全程不用人工手动调控,真正实现“有人值守、无人操作”。

绝技四挖拼一步成

工作时先把主机牢牢固定在井壁上,借助井壁本身作为支护,滚筒360度旋转开挖,泥浆环流系统一边护住掌子面防坍塌,还能带走渣土,同时同步拼装预制管片。开挖、护壁、拼装同步推进,效率相较于传统工法大幅提升。

绝技五嵌齿锁得牢

采用齿座镶嵌结构,特意加大镶嵌面,减小受力力矩,就像把牙齿牢牢“钉”在滚筒上。哪怕在复杂地层中高强度作业,也能避免齿座脱落,让掘进工作持续稳定推进,不掉链子。

这五项绝技叠加,让“启明号”具备了自主下沉、导向、环控、感知、控制的全自主能力,在软土与硬岩频变的地层中也能高效掘进,从而在与传统明挖工法的“对决”中,也呈现出全方位的优势:

传统明挖工法需要人员进入基坑作业,塌方、突涌等风险时刻存在;而“启明号”实现全机械化水下开挖,施工人员在地面值守即可,无须下井,从根源上规避了井下作业的各类安全隐患;采用工厂标准化生产的预制装配式管片,配合“启明号”的精准装配技术,管片拼接牢固、密封性好,能有效抵御高水压侵蚀,竖井结构可靠性大幅提升;全程无须基坑降水,不会破坏周边水系和生态环境,契合绿色施工理念;施工占地比传统工法节省约40%,能灵活适配临江滩涂这类空间受限的复杂施工环境,减少对周边区域的影响。

“王不见王”,两大重器怎样配合?

“启明号”是怎么接应“领航号”的?它们的配合不是“地下会师”,而是一场精准到厘米的、不见面的“接力赛”。

崇太长江隧道并非两端对掘,而是从崇明3号井独头掘进,到2号竖井位置完成中途衔接。“启明号”要在“领航号”完成掘进任务之前,从地面垂直向下开挖56米,完成管片拼装、井壁加固,把“地下驿站”搭建好后,“事了拂衣去,深藏身与名”。

随后,江底的“领航号”会继续向岸边掘进,抵达2号竖井后,这里就成为它的专属“卧室”——检修设备运行状态,适应从水域地层到陆域地层的转变。等休整完毕,“领航号”再从2号竖井出发,向着1号竖井方向挺进,完成剩余掘进任务。

它们虽隔着重重泥土,也不“见面”,但却互相帮助、双向奔赴。“启明号”挖掘时采集的地层数据,会实时同步给“领航号”,帮它提前预判地质情况、优化掘进参数;而“领航号”探测到的江底地层信息,也能帮助竖井施工优化,形成双向联动的智能施工格局

而“启明号”的价值,也远不止挖一间“盾构卧室”。作为隧道智能建造的典范,“启明号”的核心技术未来可广泛适配海绵城市、城市地下停车库、地铁换乘枢纽、地下管廊及能源、水利、矿山、交通等领域的地下空间开发场景,其技术理念还可为其他地下工程装备的研发提供借鉴,解锁更多地下空间开发利用的新可能。

而对长三角来说,这台巨无霸撑起的不仅是一口竖井,更是对贯通南北的地下动脉起到举足轻重的作用。崇太长江隧道建成后,高铁过江将实现不减速,崇明岛将告别不通高铁的历史,上海与江苏的时空距离大幅缩短,“轨道上的长三角”再添硬核支撑。

重器强队,这个“家族”蓬勃生长

向地下要空间、向深地要资源,这条发展之路,我们也走了许久。1997年,西康铁路秦岭隧道建设首次引进国外掘进机,虽大幅提升效率,却面临设备价格高昂且无议价权、服务不到位的被动局面。2001年,国家将盾构机研制列入“863”计划,中国中铁组建了我国首个盾构产业化基地,开启从零起步的研发征程。2008年,中国第一台拥有自主知识产权的复合式土压平衡盾构机“中铁1号”成功下线,实现了中国盾构机从0到1的历史性突破

时至今日,我们的“地下重器队”已经拥有从核心技术研发、定制化产品制造、精准化施工运维到绿色化设备再制造的完整产业链,可针对不同地质、不同工况,提供全生命周期解决方案,全方位对接客户多元化、个性化需求;同时不断拓展隧道掘进机应用边界,从轨道交通到水利水电,从矿产开采到抽水蓄能,构建起覆盖多领域、多场景的全系列产品矩阵。

高原高寒项目现场,以国产首台高原高寒大直径硬岩掘进机“雪域先锋号”为代表的6台TBM铿锵掘进,筑牢雪域高原与内地的“天路”根基;在引调水领域,南水北调引江补汉工程投用“江汉先锋号”“江汉平安号”等6台12米级超大直径TBM,助力三峡工程和南水北调两大超级工程紧密相连;抽水蓄能电站建设现场,“文登号”超小转弯半径TBM、“永宁号”斜井TBM等设备的成功应用,在缩短工期、降低生态影响的同时,加速助力国家绿色能源建设;在矿山,湖南大中赫锂矿“龙源号”硬岩掘进机连续三月月进尺破千米,刷新世界纪录……

国产首台高原高寒大直径硬岩掘进机“雪域先锋号”

不仅要全面,还要更智能。2021年,盾构TBM智能掘进系统横空出世,实现掘进参数云端自预测、姿态自巡航、仓压自适应、出渣自调整和异常自熔断五大核心功能同步落地;2024年,中国中铁攻克多系统协同的泥水盾构智能掘进关键技术,研发智能管控平台并在崇太长江隧道成功应用,让项目创下最高月掘进718米、月均掘进600米的全球新纪录。

世界最大直径高铁盾构机“领航号”

大约十二年前,习近平总书记在中铁装备盾构总装车间考察时,作出“推动中国制造向中国创造转变、中国速度向中国质量转变、中国产品向中国品牌转变”的重要指示。如今,全球每10台盾构机就有7台来自中国。这些大国重器成了名副其实的“争气机”,成为中国高端装备“走出去”的闪亮名片,成为基建行业高质量发展的生动写照。

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