拆解国产最大直径盾构机下线:百米巨无霸如何精密组装?

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10-23 18:48

10月22日,由中铁四局联合中铁隧道局、中铁装备共同研制的超大直径泥水平衡盾构机“中铁1659号”在浙江杭州完成总装下线,即将投入安徽合肥G4001连接线1标(北二环西延)项目建设。对它这样的巨无霸而言,“下线”的真实含义是整机先在工厂完成总装和验收,再到工地重新组装:整机长125米、总重约4800吨,无法整车运上公路,通过工厂验收后需拆解成模块分段运输,到工程现场再组装、调试后始发,近期一台14米级新下线的盾构机,官方口径同样是为后续“进场组装、调试及始发”做准备。新华网知乎

“中铁1659号”开挖直径16.68米,最大推力28149吨,整机总重约4800吨,并搭载智能感知、智能掘进、智能安装等智能系统。它不是孤例:9月15日,同直径的“中铁1662号”已在郑州下线,是我国迄今自主研制的最大直径盾构机。两台机器要去的地方是同一条路——合肥北二环西延工程,任务是在董铺水库底下掘出两条隧道。中新网央视网中国中铁(微博)

下线之前,工厂里要过哪几道关

盾构机的刀盘、主驱动、盾体、管片拼装装置等核心大部件分别制造、检测合格后,在总装车间逐段对接成一整台机器,再联调联试,验收合格才能宣布下线。这一关不能省:泥水循环排不排得动渣、推力顶不顶得起来、密封扛不扛得住水压,在工厂里是返工问题,到了几十米深的水库底下就是安全问题。负责这台设备的项目负责人程勇东介绍,“中铁1659号”开挖直径16.68米,整机长度125米,相当于五层半楼房高度。浙江日报(微博)

项目方给出的配置清单里,智能系统被放在了显眼位置:该设备搭载智能感知、智能掘进、智能安装、智能环控、智能管控、智能泥水六大智能系统。合肥高楼迷(微博)

组装的精度标尺,是水库底下的工况画好的

北二环西延工程横跨合肥市蜀山区、庐阳区,全长约10.6公里;其中下穿董铺水库的盾构隧道采用双洞双层结构设计,是国内罕见的超大直径盾构下穿大型防洪兼供水水库工程。隧道并不平直:这台盾构机不仅作业面大,而且需在陡坡急弯处作业,施工环境极为复杂,对设备的掘进控制精度及姿态调整能力提出了极高要求。中国中铁(微博)人民网

应对手段都长在机器上:“中铁1662号”的推进系统配置了液压浮动支撑装置,同时还配备了高精度导向系统与管片选型系统,共同保障盾构机轻巧拐弯。人民网

水下的考验更直接。“中铁1662号”盾构机整机采用常压刀盘,可在8bar高压承压环境中实现常压换刀作业,人不必带压进仓就能换刀。出渣环节则采用行业领先的“螺机直排+仓外破碎”泥水处理模式,既保障排浆泵高效出渣,又有效避免了进仓维修破碎机的作业风险。央视网人民网

安徽广电“第一时间”栏目关注到,此次下线标志着我国超大直径泥水盾构装备在硬岩、断裂破碎带、水下、小半径转弯、陡坡等复合工况领域实现关键技术突破。微博

从16.07米到16.68米:六年抬升的六十一厘米

业界通常把14米及以上直径盾构机称为超大直径盾构机。央视网

国产16米级盾构机的纪录线起于2020年9月,最大开挖直径达16.07米的“京华号”在长沙下线,那是迄今为止我国研制的最大直径盾构机。此后纪录推进得很慢:2024年10月,最大开挖直径达16.64米的“江海号”在湖南长沙下线,用于海太长江隧道施工;到“中铁1662号”“中铁1659号”,才第一次站上16.68米。央视网央视网

直径每抬高一分,难度都是按整条传力路径叠加的。“江海号”项目参与研制的工程师解释过这一级别的难处:超16.6米超大直径意味着盾构机刀盘开挖所需扭矩大,对主驱动轴承负载大;7.5巴超高水压对主驱动密封、盾尾密封等部件的承压能力要求高。换算成开挖断面积,16.68米比16.07米大了近8%,主驱动、密封、刀盘轴承的装配同轴度和预紧质量,都会随着这个圆同步放大——所谓“精密组装”,精度标尺从来不是车间里的图纸,而是刀盘前方将要穿过的地层与水压。央视网

下线同一周,盾构机进入管制清单

10月19日,商务部、中国海关总署联合发布公告,对盾构机等物项实施出口管制,公告将于11月18日起正式实施。这与三天后的“中铁1659号”下线没有因果关系,但同一周的新闻排在一起,说明这类百米级装备已经同时是施工设备和战略资产。接下来,两台盾构机将分段运往董铺水库边重新组装、调试始发;随着“中铁1659号”如期下线,项目双洞盾构隧道施工装备全面就位,工程建设正式进入“双盾并进”新阶段。中国新闻网合肥高楼迷(微博)

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