中国地铁隧道挖掘技术揭秘:盾构机地下掘进全过程
去年,因为边境和政策原因,印度对中国、巴基斯坦、伊朗在内的33个国家紧急实施了更为严苛的签证入境措施,要限制我们国家的人进入印度境内,想借此彰显自己对外政策的强硬,然后扭头一看,发现自己买的中国盾构机也到了,能修孟买沿海隧道了!但掀开一瞅,傻眼了,满地都是零件,说明书翻烂了也拼不起来,能拼起来的只有中国工程师。但中国工程师在哪呢?被印度的政策挡在国门外了。
这下孟买的隧道一时半会也修不成了,直到今天放在那儿吃灰。盾构机真的复杂到印度人没一个能拼起来吗?没错,因为这是我们中国铁建重工集团自主研制的——超大直径泥水平衡盾构机。
盾构机是什么?
盾构机可以说是基建必备,公路、铁路、地铁、水利基建工程的隧道环节都离不开它。在盾构机出现之前,挖隧道都是拿镐子凿,拿炸药炸,再到推土机,挖掘机,再花时间对挖好的地方进行加固,防止坍塌,工程安全没办法做到保证的情况下整体施工进度也会被拉的很慢。
举个例子,长36.04公里的秦岭终南山公路隧道由于当时采用传统掘进方式,于2002年3月开工,历时五年,2007年一月才正式通车。那使用盾构机需要多久呢?
说到这个,我们就要了解下盾构机的工作原理。盾构机由盾壳,推进系统、正面支撑系统、衬砌拼装系统、液压系统和操作系统组成,盾构的施工法是指在掘进的同时啊构建隧道之"",即在工作时,用它的刀盘,把前进方向的泥沙,石头吞入口中,通过螺旋传送机传送到后方的同时,对周围已掘进的空间进行加固的掘进方法,能够在保证安全的情况下兼顾施工效率。
以上面说到的那段修了五年的公路隧道为对照,盾构机所花的时间可以稳定控制在六个月以内,可靠性也更高,还可以大幅度节约人力。
另外,盾构机由于其身型巨大,在进入地下前需要先将机体拆成三段,通过竖井运到隧道中,然后由专业工程师进行组装,那就更不用说卖给印度的那台整机长度八十米,直径两层楼,总重量2300吨的特制版了,最终这台印度定制版盾构机的盾体被拆卸包装成8块,刀盘分割成5块,其零件被拆分为100多块送到了孟买,之后的事情我们也就知道了。
中国盾构机是如何发展起来的?
那为啥印度要买我们的盾构机呢?说白了,就是因为现在我国的盾构机技术综合实力"世界第一",但为了这短短的四个字,我们憋屈了20年。
上世纪九十年代,我国的盾构机几乎全部依赖进口,美日德三国企业的产品占领了全球90%以上的盾构机市场,且在那个人均工资只有40块的年代,德国一台盾构机开口跟我们要七亿,没有商量的余地,且由于机器本身非常容易磨损,检修就成了时常需要的环节,而这个环节,德国人表示,只能我们自己人来,费用就先暂定5000块钱一小时,且你们的人不准看,没错,我们花了钱也不准看。更何况这7亿是当时的我们为了基建而从牙缝里抠出来的。
"这么贵的设备,咱们需求又那么大,他们能造,难道我们造不出自己的盾构机吗?"时任南京纬三路隧道总工程师的张伯阳这样问自己。在这样的背景下,我国开始了自主研发盾构机的征程。
但其实早在七十年前,我国盾构机的开发与应用就开始了,1953年,东北阜新煤矿首次用手掘式盾构修建疏水巷道,揭开了中国盾构机从无到有的历史。
1987年上海隧道股份研制成功了我国第一台加泥式土压平衡盾构掘进机,技术成果达到80年代国际先进水平,并获得1990年国家科技进步一等奖。
2008年4月25日,中国中铁1号盾构机下线,意味着中国造出了首台具有自主知识产权的复合式土压平衡盾构机,从此中国完全告别了依靠"洋盾构"的局面。
2018年3月13日,由我国自主研发的超大直径盾构机成功下线,并出口到孟加拉国用于卡纳普里河底隧道工程建设。而正是这台直径12.12米的超大直径盾构机的出口,彻底结束了欧美国家对海外市场的垄断,德国人躺在专利上挣钱的时代也就此终结。
这20年的岁月,同时也见证了以中铁装备为代表的中国企业实现国产盾构从无到有,从有到优,从优到强的逆袭历程。
不如你,学习你,超越你,最后击溃你,这一套模式可以称为中国制造业"翻身把歌唱"的范本,且已然应用与当前中国制造的各个方面。
遍地开花的中国基建
在桥梁建设上,港珠澳大桥,杭州湾跨海大桥等,都运用上了我国最先进,也是世界各国难以超越的桥梁建设技术。
在输电技术上,我国成为了世界唯一拥有特高压输电技术的国家。
在高铁技术上,我们甚至做到了对手就是我自己,运行速度第一,乘坐舒适度第一,节能环保第一,运输载客量第一。中国中车成为了全球规模最大,技术最先进,品种最全的轨道交通装备供应商。
而在凭借这一系列的基建成果享誉世界后,我们也被赋予了一个称号:基建狂魔,然而只有我们中国人自己明白,在这些伟大工程的背后,全都是一个个奋斗的劳动者,用他们的智慧一步一步实现了科技的突破。
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