2021-09-07 10:16:58 公務(wù)員考試網(wǎng) 文章來(lái)源:人民網(wǎng)-人民日?qǐng)?bào)
盾構(gòu)機(jī),號(hào)稱(chēng)“地下蛟龍”,名副其實(shí)的大國(guó)重器。
近日,記者走進(jìn)北京東六環(huán)入地改造項(xiàng)目(以下簡(jiǎn)稱(chēng)北京東六環(huán)項(xiàng)目)現(xiàn)場(chǎng),我國(guó)迄今研制的最大直徑盾構(gòu)機(jī)“京華號(hào)”正在這里作業(yè)。中鐵十四局的建設(shè)者操縱著它,在地面30米以下,開(kāi)挖一條長(zhǎng)7.4公里的隧道,同時(shí)也檢驗(yàn)著我國(guó)自主研發(fā)盾構(gòu)機(jī)性能和施工技術(shù)水平。
十幾年前,我國(guó)盾構(gòu)機(jī)主要依賴(lài)進(jìn)口,甚至盾構(gòu)施工都難以獨(dú)立完成。十幾年后,我國(guó)盾構(gòu)機(jī)從無(wú)到有、從進(jìn)口到出口,實(shí)現(xiàn)了從“跟跑”到“領(lǐng)跑”的跨越。
北京東六環(huán)改走地下,盾構(gòu)機(jī)讓7.4公里隧道一次成型
東六環(huán)穿越北京城市副中心核心區(qū),為方便交通、融合城市,建設(shè)方提出了大膽的設(shè)想:讓地上的東六環(huán)改走地下。
東六環(huán)入地改造設(shè)計(jì)了兩條隧道,每條隧道共三層,開(kāi)挖斷面超過(guò)200平方米,是一般地鐵隧道的5倍。常規(guī)直徑的盾構(gòu)機(jī)難以勝任,直徑16.07米的“京華號(hào)”迎難而上。
這是國(guó)內(nèi)施工中首次應(yīng)用16米級(jí)的國(guó)產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)。“京華號(hào)”始發(fā)豎井位于東六環(huán)西側(cè)路,由北向南,任務(wù)是掘出一條長(zhǎng)7.4公里的隧道。
記者沿豎井安全梯向下約30米,便到了盾構(gòu)機(jī)的作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。“京華號(hào)”長(zhǎng)約150米,如一列小火車(chē),5組不同功能的臺(tái)車(chē)依次相連,關(guān)鍵部件集成在“火車(chē)頭”——1號(hào)臺(tái)車(chē)上。頂在最前端的巨大圓形刀盤(pán),在電機(jī)驅(qū)動(dòng)下切削土層、石塊,隧道由此向前延伸。
隧道管片拼裝與掘進(jìn)、出渣等工序同步。每掘進(jìn)2米為一個(gè)施工循環(huán),工程人員把預(yù)制好的管片拼成一個(gè)完整圓環(huán),隧道便一次成型。管片拼縫不滲不漏,拼裝精度要求極高。要建成這條隧道,需要拼裝3600多環(huán),共計(jì)36680塊管片。
中鐵十四局北京東六環(huán)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人孫旭濤告訴記者,在國(guó)內(nèi)超大直徑盾構(gòu)施工中,“京華號(hào)”首次應(yīng)用了雙液注漿技術(shù)。與單一的水泥漿相比,由水泥漿和水玻璃配比成雙液漿,漿液固結(jié)時(shí)間從8小時(shí)縮短到1小時(shí)以?xún)?nèi),極大改善了隧道成型效果。
盾構(gòu)施工是革命性的。有20多年土建經(jīng)驗(yàn)的北京東六環(huán)項(xiàng)目副經(jīng)理顧傳生感慨:“過(guò)去,工程隊(duì)施工靠打眼放炮,挖個(gè)隧道特別費(fèi)勁,噪音大、塵土滿(mǎn)天,一天下來(lái),脫下棉口罩,黑乎乎的;現(xiàn)在,作業(yè)環(huán)境敞亮,操作機(jī)器、運(yùn)輸管片、鋪設(shè)電線(xiàn),工作高效而有序。”
從設(shè)計(jì)到下線(xiàn),“京華號(hào)”盾構(gòu)機(jī)僅用6個(gè)半月
“每臺(tái)盾構(gòu)機(jī)都不一樣。”中鐵十四局大盾構(gòu)專(zhuān)家陳鵬解釋?zhuān)捎谑┕さ耐翆、埋深、沉降要求各不相同,沒(méi)有能包打天下的盾構(gòu)機(jī)。“量身定制”的特點(diǎn),要求盾構(gòu)機(jī)施工方、制造方和科研單位從一開(kāi)始就要反復(fù)溝通,三方合作貫穿始終。
2020年中標(biāo)北京東六環(huán)項(xiàng)目后,施工方中鐵十四局聯(lián)合制造方鐵建重工,僅用6個(gè)半月,就完成了盾構(gòu)機(jī)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、調(diào)試、下線(xiàn)等工作。這體現(xiàn)了我國(guó)盾構(gòu)施工和盾構(gòu)機(jī)研制技術(shù)的強(qiáng)大實(shí)力,也是我國(guó)集中力量辦大事制度優(yōu)勢(shì)的生動(dòng)實(shí)踐。
“與其他盾構(gòu)機(jī)比,除直徑更大外,‘京華號(hào)’還集成了多年的創(chuàng)新成果,表明我國(guó)盾構(gòu)機(jī)研制及盾構(gòu)施工技術(shù)日趨成熟。”陳鵬表示。
我國(guó)盾構(gòu)制造起步于1953年,因技術(shù)落后而一度停滯。上世紀(jì)90年代,我國(guó)花巨資引進(jìn)兩臺(tái)盾構(gòu)機(jī),用于秦嶺鐵路隧道建設(shè)。此后,基建施工使用盾構(gòu)機(jī)越來(lái)越多,但相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi),我國(guó)不僅盾構(gòu)機(jī)依賴(lài)進(jìn)口,甚至施工也依靠國(guó)外團(tuán)隊(duì)。
陳鵬講述了當(dāng)年國(guó)內(nèi)盾構(gòu)施工的情景:要花高價(jià)錢(qián)請(qǐng)外國(guó)工程師調(diào)試設(shè)備,安裝、維修零部件。因?yàn)榧夹g(shù)實(shí)行封鎖,不許中方人員靠近,更不用說(shuō)學(xué)習(xí)參數(shù)計(jì)算方法、設(shè)備管理理念。
我國(guó)技術(shù)人員一邊施工一邊摸索鉆研,通過(guò)反復(fù)操作、維修、保養(yǎng)等,慢慢掌握了盾構(gòu)施工的基本要領(lǐng)。2007年,陳鵬參加了中標(biāo)的南京長(zhǎng)江隧道工程建設(shè),這是在長(zhǎng)江隧道項(xiàng)目中,國(guó)內(nèi)施工團(tuán)隊(duì)首次獨(dú)立使用大直徑盾構(gòu)機(jī)施工。之后,我國(guó)盾構(gòu)施工技術(shù)一日千里,如今多項(xiàng)技術(shù)處于國(guó)際領(lǐng)先水平。
中國(guó)依賴(lài)國(guó)外盾構(gòu)機(jī)的局面也被打破。一臺(tái)常規(guī)直徑盾構(gòu)機(jī),重量超過(guò)3000噸,機(jī)、電、液、氣、傳感等零部件超過(guò)3萬(wàn)個(gè)。如此多部件集成在一起,如何保證協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)?這曾令研發(fā)人員頭疼不已。鐵建重工掘進(jìn)機(jī)總廠(chǎng)總工程師孫雪豐說(shuō),研制盾構(gòu)機(jī)需要一個(gè)龐大的跨學(xué)科、跨專(zhuān)業(yè)、跨行業(yè)的產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系支撐,制造工藝復(fù)雜,光設(shè)計(jì)圖紙就有數(shù)千張。
2002年,盾構(gòu)機(jī)研制被列入“863計(jì)劃”,中鐵隧道集團(tuán)牽頭。經(jīng)過(guò)多年產(chǎn)學(xué)研攻關(guān),于2008年制造出我國(guó)首臺(tái)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的盾構(gòu)機(jī)。其間,我國(guó)盾構(gòu)技術(shù)攻關(guān)的隊(duì)伍日益壯大,有浙江大學(xué)、華中科技大學(xué)等科研機(jī)構(gòu),也有鐵建重工、北方重工、中交天和等制造廠(chǎng)商。
目前,“京華號(hào)”已順利掘進(jìn)400多米,盾構(gòu)機(jī)的多項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)在施工中得到驗(yàn)證。這意味著我國(guó)自主研發(fā)的最大直徑盾構(gòu)機(jī)總體達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,我國(guó)實(shí)現(xiàn)了盾構(gòu)機(jī)研制和盾構(gòu)施工技術(shù)從“跟跑”到“領(lǐng)跑”的跨越。
逐代優(yōu)化,盾構(gòu)機(jī)常壓換刀技術(shù)歷經(jīng)四代
制造盾構(gòu)機(jī),發(fā)達(dá)國(guó)家有上百年歷史,我國(guó)何以能快速實(shí)現(xiàn)追趕?業(yè)界專(zhuān)家的答案是:施工技術(shù)與制造技術(shù)相互促進(jìn)是關(guān)鍵。
專(zhuān)家表示,盾構(gòu)機(jī)研制技術(shù)的不斷優(yōu)化,更多來(lái)自施工的持續(xù)反饋。
以盾構(gòu)機(jī)換刀技術(shù)為例。在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)中,刀具損壞了怎么辦?傳統(tǒng)的方式是帶壓換刀,這需要繁瑣的加壓進(jìn)艙、減壓出艙等操作,耗時(shí)長(zhǎng)、費(fèi)用高,還存在安全風(fēng)險(xiǎn)。在施工過(guò)程中,技術(shù)人員提出常壓換刀設(shè)想。在南京長(zhǎng)江隧道工程中,中鐵十四局施工團(tuán)隊(duì)聯(lián)合制造商,調(diào)整了盾構(gòu)機(jī)結(jié)構(gòu),研發(fā)并成功試用了第一代常壓換刀技術(shù)。
2010年,中鐵十四局負(fù)責(zé)施工的南京地鐵10號(hào)線(xiàn)過(guò)江隧道工程,面對(duì)復(fù)雜的地質(zhì)和高水壓,技術(shù)人員聯(lián)合科研人員重新設(shè)計(jì)了換刀的結(jié)構(gòu)體系,研發(fā)出第二代常壓換刀技術(shù)——套筒油缸式換刀技術(shù),并首次應(yīng)用在11米級(jí)直徑盾構(gòu)施工中。
換刀技術(shù)在工程實(shí)踐中持續(xù)改進(jìn)創(chuàng)新。在2015年中標(biāo)的武漢地鐵8號(hào)線(xiàn)工程掘進(jìn)中,針對(duì)江底不同巖性復(fù)合地層的地質(zhì)條件,中鐵十四局施工團(tuán)隊(duì)首次開(kāi)發(fā)了滾齒互換式換刀技術(shù),成為第三代常壓換刀技術(shù)。
據(jù)介紹,“京華號(hào)”配備的已是第四代常壓換刀技術(shù)。從帶壓到常壓,逐代優(yōu)化,這一從實(shí)踐中反饋研發(fā)、不斷提升的換刀技術(shù),如今已成為大盾構(gòu)研制的常規(guī)選項(xiàng)。
“我國(guó)盾構(gòu)施工市場(chǎng)需求大,遇到的地質(zhì)種類(lèi)多,能夠持續(xù)反饋,推動(dòng)盾構(gòu)機(jī)自主研發(fā)快速更新迭代。”陳鵬說(shuō),比如,2017年9月我國(guó)研制的超大直徑盾構(gòu)機(jī)“沅安號(hào)”就配置了常壓換刀,在新技術(shù)應(yīng)用上,國(guó)內(nèi)盾構(gòu)機(jī)很快趕上了國(guó)際一流水平。
豐富多樣的基建施工需求,也推動(dòng)我國(guó)盾構(gòu)產(chǎn)品向小微化、巨型化、異形化發(fā)展。除大直徑泥水平衡盾構(gòu)機(jī)“京華號(hào)”外,國(guó)產(chǎn)大直徑土壓平衡盾構(gòu)機(jī)、大直徑硬巖盾構(gòu)機(jī)等產(chǎn)品也紛紛下線(xiàn),開(kāi)創(chuàng)了一系列隧道新型開(kāi)挖模式。
盾構(gòu)機(jī)制造水平的提升,反過(guò)來(lái)為盾構(gòu)施工應(yīng)用打開(kāi)了廣闊的市場(chǎng),在鐵路工程、水利工程、城市改造等領(lǐng)域大顯身手。
國(guó)產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)走出去,成為中國(guó)制造的亮麗名片
我國(guó)盾構(gòu)裝備的跨越發(fā)展,帶動(dòng)了配套產(chǎn)業(yè)躍升。孫旭濤告訴記者,以刀具為例,2015年以前國(guó)內(nèi)盾構(gòu)機(jī)配備的刀具基本靠進(jìn)口,現(xiàn)在國(guó)產(chǎn)化刀具不遜于國(guó)際品牌。
有統(tǒng)計(jì)顯示,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)國(guó)產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)占有率已超過(guò)九成,全球市場(chǎng)份額接近七成。走出去的國(guó)產(chǎn)盾構(gòu)機(jī),成為中國(guó)制造的亮麗名片。專(zhuān)家分析,中國(guó)精細(xì)的管理和施工標(biāo)準(zhǔn)與大型裝備一同出口,形成了“中國(guó)品牌”。
“就像好的車(chē),需要懂車(chē)的人開(kāi)一樣,操作盾構(gòu)機(jī)也是個(gè)技術(shù)活。”孫旭濤說(shuō)。2018年8月,蘇通長(zhǎng)江GIL綜合管廊隧道工程貫通,中鐵十四局使用的盾構(gòu)機(jī)完好率超過(guò)97%,盾構(gòu)刀盤(pán)出水的時(shí)候,連下線(xiàn)時(shí)涂在盤(pán)面的紅漆都清晰可見(jiàn)。精細(xì)化的管理、維護(hù),令外方贊嘆。
憑借過(guò)硬的質(zhì)量和技術(shù),我國(guó)盾構(gòu)機(jī)在海外大顯身手。如今,在以高標(biāo)準(zhǔn)著稱(chēng)的新加坡市場(chǎng),中國(guó)生產(chǎn)的盾構(gòu)機(jī)在交通建設(shè)中留下了身影;意大利公司采購(gòu)我國(guó)盾構(gòu)機(jī),成功建設(shè)了黎巴嫩大貝魯特供水工程;在丹麥、法國(guó)等國(guó)家的地下工程中,中國(guó)盾構(gòu)機(jī)也越來(lái)越多被運(yùn)用。
“智能化、自動(dòng)化是未來(lái)盾構(gòu)技術(shù)發(fā)展的方向。”陳鵬說(shuō),在北京東六環(huán)項(xiàng)目上,工程人員正嘗試打造智慧工地,施工過(guò)程與物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等結(jié)合,實(shí)行精細(xì)化、流程化、智能化管理,進(jìn)一步提高我國(guó)的盾構(gòu)施工能力。
《 人民日?qǐng)?bào) 》( 2021年09月06日 19 版)
原標(biāo)題:施工技術(shù)與制造技術(shù)相互促進(jìn),我國(guó)盾構(gòu)機(jī)從無(wú)到有、從進(jìn)口到出口“地下蛟龍”領(lǐng)跑記(為這些科技突破點(diǎn)贊④)
原文鏈接:http://cpc.people.com.cn/n1/2021/0906/c64387-32218236.html
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