中國國產首台鐵路大直徑盾構下線 打破國外壟斷
你一定好奇過隧道是怎麽挖出來的，有這樣一種機器，它可以一邊加固隧道墻壁一邊深挖，這就是在地鐵、鐵路、公路、市政、水電等隧道工程中廣泛使用的盾構隧道掘進機（簡稱盾構機）。目前，全國有數百台盾構機在使用，遺憾的是大約85%依賴進口，昨天，隨著我國國產首台鐵路大直徑盾構機下線，這一狀況有望改變。國產首台鐵路大直徑盾構機在長沙順利下線，這一高端裝備開挖直徑8.8米，總長100米。
據紅網報道，11月14日，由中國鐵建重工集團和中鐵十六局集團合作研發的中國國產首台鐵路大直徑盾構機在長沙下線，打破了國外近一個世紀的技術壟斷，將加速中國快速城市化和大鐵路網建設的步伐。
昨日上午10時許，位於長沙星沙東七路88號的鐵建重工生產車間，隨著紅色蓋頭徐徐滑落，國產首台鐵路大直徑盾構機露出真容：這真是一個大家夥，總長100米，重約1200噸，裝機功率超過4500千瓦，從盾頭到盾尾，宛如長龍，氣度不凡。走進寬敞的生產車間，還有三台鐵路大直徑盾構機正在建造，除最新下線的“老大”之外，“老二”已初具規模，預計很快就能下線，“老三”、“老四”正在緊張裝配中……
據了解，這一高端裝備擁有完全自主知識產權，它的成功下線填補了我國鐵路大直徑盾構機自主品牌的空白，標誌著國產大直徑掘進裝備關鍵技術研究與應用又取得了一個新的突破，能夠滿足隧道施工安全、快速、環保的要求。
中國鐵建重工集團副總經理程永亮介紹，此次成功研發並下線的鐵路大直徑盾構機，是一款多用途復合型土壓平衡盾構機，可適用於直徑9米級城軌鐵路硬岩及復合軟土地質，具開挖、出碴、襯砌、測量導向糾偏等多項功能。
中國國產首台鐵路大直徑盾構機下線
盾構機是一項個性化強、技術難度大、關聯面廣和市場需求量大的重大裝備，其問世至今已有近180年的歷史，其始於英國，發展於日本、德國。不過，大型盾構機技術附加值高、制造工藝復雜，國際上只有歐美和日本的幾家企業能夠研制生產。
在制造水平上，德國、美國和日本是設備使用最為廣泛，其中德國海瑞克分別在俄羅斯奧爾洛夫隧道和香港屯門-赤臘角海底隧道部署了直徑達19.35米和17.6米的盾構機，為世界最大的兩台，不過前者因為資金原因已停工。
長期以來，中國盾構機企業在設計、研發、制造上都與國外同類企業有著不小的差距，產品也大多依賴進口，一些大型、超大型盾構機的自主研發與制造，更是被國外企業長期壟斷。其中，以產量1670台居世界首位的三菱重工、占據歐洲大半市場份額的海瑞克、以及擁有多個品牌的德國維爾特的表現最為搶眼，光德國的海瑞克就占據國內盾構機市場的70%以上。
直到2006年12月，“先行2號”盾構在上海制造安裝完成並正式下線，才開始打破洋盾構“一統天下”的局面。“先行者2號”擁有33項技術專利，直徑達6.34米，價格比同等日本產品低三分之一，國產化率達到了70%左右。
盾構機結構圖
盾構機工作原理
雖然盾構機成本高昂，但可將地鐵暗挖功效提高8到10倍，而且在施工過程中，地面上不用大面積拆遷，不阻斷交通，施工無噪音，地面不沈降，不影響居民的正常生活。
近年來，我國地鐵、水利工程、過江隧道等眾多工程紛紛上馬，國內各重型機械制造企業紛紛通過與國外盾構機制造商合作、合資或自主研發及並購國外公司，開始進入盾構機制造領域，中國制造的盾構機產品開始在市場上顯現。目前，國內已有近30家企業進入盾構機行業，打破了國外盾構機獨占市場的局面。有些企業已可單獨承接項目，具有自主開發、設計、制造、成套以及施工的能力和水平，正逐步實現自主化、本土化、產業化、市場化。
但是，盾構機關鍵部件技術一直被少數幾家企業高度壟斷，而國內眾多地方企業與國外企業合作，實際上成為承擔配件制造和組裝的代工車間。由於盾構機的“定制化”特點，其制造需要根據不同的地質條件，對盾構機進行不一樣的配置，而且自動化、智能化程度非常高，這些核心技術都牢牢掌握在外資企業手裏。
鐵路大直徑盾構機的研發，涉及地質、土木、機械、力學、液壓、電氣、控制、測量等多門學科技術，而且要按照不同的地質進行“量體裁衣”式的設計制造，可靠性要求極高，被公認為衡量一個國家裝備制造業水平和能力高低的重大關鍵裝備。
昨天下線的這台盾構機突破了長距離超前地質加固技術、自動泥漿保壓技術、管片一次吊運技術、長距離高耐磨刀盤設計制造等關鍵技術，歷時7個月，創造了自主研制國產首台鐵路大直徑盾構機的全新記錄。該設備開挖直徑8.8米，總長100米，每臺售價比進口便宜2000萬元以上，性價比高，可靠性好，優勢十分明顯。
本次下線的大直徑盾構機能夠適用於多種復雜地層，是為珠三角地區廣州—深圳—珠海城際軌道交通線建設研制。此城際軌道交通線地處華南板塊構造的斷陷盆地內，沿線地質情況極為復雜，不同類型的岩土交錯組合，加上復雜的斷裂帶和地下河，被業界稱之為“地質博物館”。
而鐵路大直徑盾構機首戰將要面對的正是“珠三角地質最復雜的路段”——需穿越微風化、中風化砂岩、高粘性軟土、局部硬度達到200MPa的極硬岩石，穿越1600米不允許地面加固的機場跑道，穿越孤石群、溶洞、極端上軟下硬地層，還有復雜且多變地層和軟弱松散的富水砂層，安全風險點多，對盾構機的綜合性能提出了極高要求。
長期以來，中國鐵建重工集團著眼國內外市場，依托中國鐵建在鐵路建設中長期積累的施工技術和經驗，掌握了多項具有世界領先水平和完全自主知識產權的核心技術。繼煤礦斜井TBM、煤礦多功能掘錨機、永磁同步驅動盾構等產品填補了世界空白後，此次首台鐵路大直徑盾構機又開創了國產自主研制的先河。
中國鐵建重工集團董事長劉飛香表示，國產首臺鐵路大直徑盾構機的順利下線，有力地提升了我國裝備制造業水平和重大裝備核心競爭力，對提升鐵路工程領域效能、加快我國城市群城際鐵路、城市地鐵和國家大鐵路網建設意義重大。
隨著中國推動城鎮化建設和經濟社會發展的力度越來越大，目前國家已初步規劃出包括長江三角洲城市群、珠江三角洲城市群、京津冀城市群等20個城市群，城際鐵路已成為連接城市群、提升城市競爭力的首選。未來5到10年，將迎來城市群城際軌道交通的發展高潮，國內對鐵路大直徑盾構機的市場需求巨大。初步估算，我國大約需要約 600台盾構機。而面對巨大的市場，盾構機國產化替代進口是未來的目標和主要任務。
中國國內最大的盾構機，今年9月份，在上海完成總裝，將用於武漢地鐵7號線越江隧道。該盾構機直徑達到15.76米，是現役世界第三大盾構機，由德國海瑞克主導完成。
現役世界第二大盾構機，是日本日立造船公司2012年為美國打造、正在西雅圖使用的土壓平衡盾構機，直徑17.45米。
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