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行業新聞
國家工業密碼｜從0到No.1，中國盾構機打了場“翻身仗”
時間：2024-09-26    來源：國資小新、中國鐵建    分享：
今天帶來《國家工業密碼》故事第十八集——《從0到No.1，中國盾構機打了場“翻身仗”》
有一個5000多年前
就有人類繁衍生息的地方，
至今還沒有通上火車。

它坐落在中國東海海域，
是中國的第一大群島，
如今，
每年還有超5000萬游客登島，
它
就是舟山群島。

▲舟山群島

舟山對火車有多向往？
從一個事例可見一斑：
雖然島內沒有鐵路，
但卻放著一列“南洞功勛號”火車，
還成為網紅打卡地。

▲“南洞功勛號”火車

火車想要開上群島，
首先要挑戰的就是金塘水道。
沒錯，就是那條進出世界第一大港——
舟山港的黃金通道，
每年都有上萬艘運輸船經過此處。
既要通火車，
又不能影響十萬噸級以上的船舶自由進出，
怎么才能做得到？

換個維度看問題。
敢于想象的中國工程師們
把目光投向了海底，
決定用盾構機
在海底掘出一條高鐵隧道。
今天帶來《國家工業密碼》故事
第十八集
《從0到No.1，中國盾構機打了場“翻身仗”》
???

金塘海底環境非常復雜，
看似松軟的泥沙之下，
其實還暗藏著連綿不絕的“山脈”，
要在金塘海底
挖一條全球最長海底高鐵隧道，
難度非同尋常。

▲由中國鐵建承建的金塘海底隧道縱剖圖

2024年5月，
由中國鐵建建設的
甬舟鐵路金塘海底隧道
開始相向盾構掘進，
猶如“孿生兄弟”的
“甬舟號”和“定海號”盾構機
將在未來的3年內，
奔赴萬米，在78米深的海底相會。

▲由中國鐵建研發的“甬舟號”盾構機

▲由中國鐵建研發的“定海號”盾構機

中國建設者
何以有勇氣挑戰這樣的世界難題？
那就要說到為“基建狂魔”
立下汗馬功勞的重器——盾構機。

從無到有，開啟屬于中國的盾構時代


上天有神舟，下海有蛟龍，
追風有高鐵，入地有盾構。
如今，
那些世界最深、最長、最大的超級工程中，
都有中國盾構制造和施工技術的身影。

盾構機是如何工作的呢？
我們可以把盾構機比喻成“鋼鐵蚯蚓”，
巨大的刀盤就是它的頭部，
密密麻麻的刀具就是它的牙齒，
刀盤在前方“啃泥噬巖”向前掘進，
身后環環管片拼裝，
對隧洞起支撐作用，
盾構機走過隧道成型。

200年前，
法國工程師布魯諾爾“靈光一閃”，
從鑿船蟲得到靈感，
發明了盾構機，
并成功修建了泰晤士河隧道。

但直到十幾年前，
我國盾構機制造領域幾乎還是一片空白。

1997年，
為了建設西康鐵路秦嶺隧道，
中國第一次進口了兩臺德國盾構機。
盾構機施工不僅效率大幅提升，
而且施工過程安全性大大提高。
但是，在享受安全高效的同時，
我們也不得不接受
將近七個億的高昂設備費用。
2006年之前，
中國就從國外進口了130多臺盾構機，
花費上百億！

中國希望在盾構領域打一場“翻身仗”。
2002年，
盾構機被列入國家“863”計劃，
開始了關鍵核心技術攻關。

2004年，
第一臺由中國人自己設計制造的
“先行號”863盾構機誕生，
這臺盾構機的直徑雖然僅有6.34米，
但屬于中國的盾構時代自此拉開序幕。

▲“先行號”盾構機

2008年4月，
我國第一臺可以在復雜地質中作業的
“中國中鐵1號”盾構機在河南成功下線。
再到2020年9月，
國產首臺16米級盾構機
“京華號”在長沙問世，
中國盾構機制造有了大的跨越。

▲由中國鐵建研發的“京華號”盾構機

從有到優，掌握巨獸“換牙”黑科技


僅僅數十年的時間，
盾構機的發展創造了
超乎想象的“中國速度”。
但你可知道，
從0到1、從1到N的中國盾構機，
一次次的創新與迭代背后，
是央企建設者們從實踐中一點點摸索來的，
卡脖子技術也要自己一項一項去攻破。

2005年，
南京長江隧道的修建備受矚目，
被稱為“萬里長江第一隧”。
掘進到600米時，
引進的盾構機參數突然異常，
開始“罷工”。
原來是盾構機刀具被磨掉，
刀盤部分結構也被磨沒了！
盾構機沒有了“牙齒”，
甚至“牙床”也受到了影響。

事實上，
盾構機的刀具，
要針對地形“量身定制”。
面對長江底下的卵石地層，
中國鐵建的工程師分析了刀具的設計原理，
重新設計出了一款“更耐磨”的合金刀具，
再次啟動盾構機后，
可以一口氣挖掘400米不換刀，
比原裝刀具耐用率提高了8倍。

▲自主研發刀具和原裝刀具掘進對比圖

但面對“復雜多變”的“長江”，
這樣的改造還不夠。
更換刀具，
以往都是帶壓進倉，
這需要繁瑣的加壓、減壓操作，
被業內稱為“刀尖上跳舞”。

盾構機制造之初，
中國鐵建工程師就提出常壓換刀的設想。
在這場危機的處理中，
他們更是一馬當先，
在常壓環境下完成刀具更換，
第一代常壓換刀技術至此誕生！

此后十年，
他們又研發出第二代、第三代換刀技術，
應用范圍更廣、操作更加便捷。
如今，
更是在“智能化”加持下
攻堅機器人換刀技術。

▲由中國鐵建研發的四代換刀技術

從優到強，大盾構有了全球最強“中國心”

從落后百年到全球領先，
我們僅僅用了十余年時間，
但中國盾構機真的就“無敵”了嗎？
并非如此。
盾構機全面自主化的“最后一環”——
主軸承依然需要攻克！

如果將盾構機比作一個人，
那么主軸承堪比心臟。
主軸承長期以來依賴進口，
就如同“心臟”被攥在別人手心。

2023年10月，
由中國鐵建自主研制的
直徑8.61米
盾構機主軸承在長沙下線，
這是迄今全球直徑最大、單體最重、
承載最高的整體式盾構機主軸承，
國產盾構機主軸承
也實現了從中小直徑
到超大直徑型譜的全覆蓋，
國產大型盾構機全面國產化指日可待。

▲由中國鐵建研制的直徑8.61米盾構機主軸承在長沙下線

不僅如此，
浪漫的中國工程師
還為盾構機設計了不同的皮膚。
京劇臉譜，熊貓、醒獅、麒麟……
國潮元素與大國重器巧妙結合，
彰顯著地域特色，
使工業機器充滿了靈魂和生命，
成為中國品牌的“代言人”，
向世界講述著中國故事。

▲不同涂裝的盾構機刀盤

一條條隧道構成的市政網絡、
地下交通正慢慢形成，
更深層次的地下空間迎來高速發展，
相信在未來，
《流浪地球》里的“地下城”將不再是科幻。
而千伏電壓橫臥長江、
高鐵飛馳百米海底、
鐵路上島通達世界，
如今還有更多的科幻場景
在盾構家族的掘進下成為現實。


75載歲月崢嶸，在中國共產黨的領導下，新中國在幾乎“一窮二白”的基礎上，建立起今天門類齊全的現代工業體系。千千萬萬國有企業建設者用智慧和血汗筑就了立國之本、興國之器、強國之基、富國之源。如今，國有企業作為新型工業化的主力軍，在航空航天、信息技術、能源電力、裝備制造等領域打造出一大批領跑全球的重大成果，推動我國工業實現高端化、智能化、綠色化的歷史性變革。


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