全球每10台盾構機7台來自中國！國産“地下航母”掘進世界前列

盾構機被稱作“工程機械之王”，可以穿山越嶺、過江跨海，是衡量一個國家製造業水準的重要標誌。對於種類繁多的地下工程來説，盾構機是必不可少的掘進利器。今天，全球每十台盾構機中就有7台來自中國。

 

52台盾構機同時施工

 

地下“航母”集團作業

 

2022年，由鐵建重工打造的52台國産盾構機組成盾構施工機群參與廣州地鐵18號線、22號線隧道建設。地面城市建築林立，地下市政管網縱橫交織，複雜的地質狀況，嚴峻考驗盾構機的性能。

 

 

廣州尤其是珠三角地區，有軟岩、硬岩，甚至是軟硬交替。研發人員為此研發出冷凍刀盤，把土層冷凍成一個罩殼式的安全體，再進行岩層掘進。

 

 

正在昌九高鐵天祥大道隧道掘進的“英雄號”泥水準衡盾構機直徑達到14.8米，是國內高鐵隧道最大直徑盾構機。

 

 

天祥大道隧道是目前國內施工環境和穿越地質條件最為複雜的高鐵盾構隧道之一，刀盤刀具面臨高磨損的問題和刀盤結泥餅的困境。

 

 

研發團隊為此專門配置了刀盤刀具狀態智慧感知系統，可對刀盤溫度和刀具磨損狀態進行實時監測並可在主控室顯示，提前評估刀盤結泥餅風險。

 

 

20年從無到有、從弱到強，

 

刀盤做到世界最大

 

主軸承做到世界最大

 

根據不同的施工條件，對刀盤刀具、作業系統、液壓系統等進行因地制宜改造，這對牢牢掌握了核心技術的鐵建重工來説已經是家常便飯。20年的時間，一直依賴進口的刀具刀盤，不僅實現了國産化，鐵建重工還把刀盤的尺寸做到了最大。

 

 

曾經，作為刀盤驅動系統關鍵部件的主軸承還一直為國外所壟斷，不僅價格最高上千萬元，技術、生産和服務也常常受制於人。2018年，國家發佈了關鍵技術“卡脖子”清單，鐵建重工由此展開了國産大直徑盾構機主軸承從落後到超越的技術攻關。

 

 

直到2023年10月12日，全球直徑最大、單體最重的整體式盾構機主軸承在長沙下線，這標誌著國産超大直徑主軸承研製及産業化能力躋身世界領先水準。

 

 

除了主軸承，若干關鍵零部件的國産化，造就了國産盾構機的不凡。能爬斜坡的“永寧號”是國內首臺大直徑大傾角斜井隧道盾構機，在隧道中作業時一直保持著向上攀爬的姿態。

 

 

“永寧號”的主驅動電機，正是8組國産350千瓦電機。國産電機上市，讓採購成本比進口直降5成左右，並且大大節約了設備交付週期。

 

 

除了電機，還有減速機。盾構機上的電機轉速極快，每分鐘2000多轉，但與此相反，盾構機刀盤卻要轉得“夠慢”，每分鐘低至1.5轉。巨大的轉速落差，必須依靠減速機來實現。為了攻克這個技術難題，實現減速機國産化，中鐵裝備聯手中國機械科學研究總院鄭州機械研究所，共同進行了研發。

 

 

現在，他們研發出的減速機，有的可以在極端條件下持續掘進1萬小時以上無故障，填補了此類國産減速機應用的空白。

 

 

有的減速機比進口同類減速機，工作效率提升近25%，技術達到國際領先水準的同時，成本降低了近一半。

 

 

近年來，聚焦盾構機産業鏈上的短板，中鐵裝備聯繫優勢高校院所、産業上下游企業，將整機零部件國産化率一步步提高到90%以上，形成22項國際領先技術。目前，中鐵裝備建立合作的産業鏈上下游企業達1000多家。