日前,國內(nèi)自主設(shè)計制造最大直徑土壓平衡盾構(gòu)機(jī)在中國中鐵裝備集團(tuán)國家TBM產(chǎn)業(yè)化中心下線,盾構(gòu)機(jī)直徑為12.14米,為目前國內(nèi)最大,將用于太原鐵路樞紐西南環(huán)線項目。該設(shè)備的問世,打破了我國超大直徑盾構(gòu)產(chǎn)品技術(shù)長期依賴進(jìn)口、核心技術(shù)受制于國外制造商的不利局面,對滿足未來城市交通路網(wǎng)發(fā)展建設(shè)有著重要意義。
原理好懂技術(shù)難
簡單說,如果需要挖一條能跑火車那樣大車型的隧道,盾構(gòu)機(jī)就出場了。視覺上最直觀看見的是一個跟隧道橫截面大致相同的鋼筒或者框架,這個圓筒形的外殼里面長長的一條就是各種作業(yè)機(jī)械。從橫截面看,它像一個盾牌,所以叫“盾構(gòu)機(jī)”。但是,從這種設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)看,人們更愿意叫它“地下蛟龍”。這條“龍”的龍嘴就是最前端的切削刀盤,把地下這些泥沙石頭吃進(jìn)“嘴”里以后,通過“龍肚子”里的各種“消化器官”,把這些高濃度泥水里的泥沙分離,沙子排出去,剩下的泥漿輸送回開挖面提供壓力,否則這個開挖面就不穩(wěn)定,容易坍塌。如此挖掘、排土、推進(jìn),隧道就完成了。
雖然泥水平衡盾構(gòu)機(jī)的基本工作原理。聽起來容易,但是外行也能猜出來,這里頭處處是難點。首先,在地下打洞不比在地上施工,會遇到各種復(fù)雜的地質(zhì)條件、水文條件。
另外,除了如何確保開挖面的穩(wěn)定,不能挖著挖著塌了之外,還有刀具的使用壽命、盾構(gòu)機(jī)的有效密封、密封條件下的刀具更換等問題。總之,這是一種集光、機(jī)、電、液、傳感、信息技術(shù)等各尖端技術(shù)于一身的高精尖設(shè)備。所以以前,很多有盾構(gòu)機(jī)需求的國家都會從德國或者日本進(jìn)口,造價動輒幾億元人民幣一臺。
浙江大學(xué)機(jī)械學(xué)院院長、工程院院士楊華勇說:“長期以來,大型盾構(gòu)成套設(shè)備都被發(fā)達(dá)國家壟斷,現(xiàn)在中國有了這個能力,在五、六個方面,比如常壓換刀刀盤技術(shù)、刀盤刀具的實時監(jiān)測技術(shù)、地質(zhì)的超前預(yù)報等方面都進(jìn)行了創(chuàng)新和探索,所以這臺盾構(gòu)不僅填補了技術(shù)和裝備技術(shù)的空白,而且在局部的技術(shù)上實現(xiàn)了引領(lǐng)?!?/p>
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