长沙“黑科技”|切石削泥就像“啃豆腐”,看地铁隧道如何建成

   

2014年,长沙人民迎来“地铁时代”

如今,越来越多的人选择地铁出行

建地铁这事

不同于盖楼架桥

在我们眼皮子底下进行

丝毫没有神秘感

那么,地铁到底是怎么建的呢

这里就要说到一个大家伙

看图

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(这台被称为“史上最美盾构机”)

它,就是现代盘古们用来劈砍地下世界的超级“神斧”——盾构机。

国内市场一半以上的盾构机都产自铁建重工长沙第二产业园,这里也是全球最大的高端地下工程装备制造基地。下面,就跟随新湖南客户端记者的镜头,一起来一探“地下航母”的“制造传奇”。

(铁建重工长沙第二产业园)

盾构机就像是“穿山甲”,可以穿山入地,所经之处会形成一条长长的隧道,还能在掘进时铺设管片,让隧道一次成型,一个月能掘进几百米、上千米。

而它之所以能够切石削泥,勇往直前,最深谙“吸睛”大法的,正是安装在盾构机前端、直径有数米或十几米的刀盘。

你看,它是不是面色红润,霸气逼人。

这些蓝色的刀盘和滚刀,就相当于它的牙齿。盾构机在工作时,不仅刀盘本身会以万钧之力来旋转,镶嵌在刀盘上的每一刃滚刀也都在转动,再坚硬的岩石,在刀盘的公转和滚刀的自转双重力量作用下,也不得不崩裂、震碎,这就是盾构机的破岩机理。

呃……是不是很像一个剃须刀。

有小伙伴要问了,它削下来的渣土碎石去哪儿了呢?

这不得不提到盾构机还有一个很牛的功能——边吃边拉。

盾构机装有输送管道,负责将刀盘切削下来的渣土碎石输送出隧道。

一旦碎石太大,被卡住了,盾构机的第二道“万能钛晶牙”就开始发挥作用了,它就是内置式碎石机。位于输送管道的入口处,外形酷似大铁钳,两端液压装置会让“大铁钳”合金刀片产生巨大的钳压力,如“吃豆腐”一般,将顽石碾碎。

别以为坚硬的花岗石是最难“啃”的,其实,软土淤泥更难缠。

盾构机在黏土层掘进时,最怕就是“糊刀盘”。这就好比得了“肠梗阻”,盾构机无法继续工作,只得“病休”。

但铁建人自有办法对付它。

一方面,设计师会根据每个不同的地质条件,对刀盘进行个性化设计。就像世上没有两片相同的叶子,世上也没有两台长得一模一样的盾构机。

另一方面,工程师会在刀盘上预装特制喷头,向黏土喷洒改良剂,降低它的粘度。

有了这两招,遇到再黏糊的主,铁哥哥也不怕它纠缠。

长沙地铁二号线就是典型的软土型工程,湘江底下的粘性软土,对盾构机是莫大的挑战。但铁建人做足了功课,交出的答卷自然完美。

盾构机可以一边挖土掘进,一边安装混凝土管片,这就要提到用来运输管片的机械——管片吊机。它是通过真空系统,将管片吸在吊具上,就像人用嘴吸纸。

以前,这项技术都是由国外厂商垄断,铁建重工用2个月攻克了这项关键技术,让国产盾构机用上了自己生产的吊机,而且价格下降了近一半,技术性能还比国外产品强。

看到这,是不是反手就想给他们一个大拇指!

盾构机在推进的同时,注浆系统向隧道管片后壁同步注浆,使管片后面的间隙及时得到充填,获得支撑。

来到“地下航母”的“大脑”——主控制室,盾构机上的每一项指令都由这里的按钮一一对应控制。

早在20多年前,这些系统的界面还大多是英文的,界面设计上还是沿用欧洲人的使用习惯,原始程序都在外国人手里,调试人员也都是外国人,每天的服务费那是相当的高。

铁建重工二话不说,又把这个难关攻克了,研发出一套符合欧盟隧道安全标准的国产控制系统,而且还可以根据需求私人订制。

“以前不敢想的,我们做到了”

“我们从零起步,坚持自主创新,没有与国外厂家合作,也没有购买国外图纸和专利,在这个基地我们拥有一千余名设计人员,创造了每周开发出两项新成果的创新速度。”铁建重工土压盾构研究所所长陈庆宾说。

2010年,铁建重工自主研制的首台土压平衡盾构机横空出世,国产化率达到87%,创造了当时国产盾构机的最高纪录,这让原本均价在1.5亿元左右的“洋盾构”,在中国被迫降价30%。

在全球首创了TBM电液混合驱动和刀盘开挖直径可变技术,破解了困扰挖掘领域50多年的世界级难题——卡机。

陈庆宾介绍,去年,国产第一台TBM与当时世界排名第一的掘进机PK,TBM提前半年贯通隧道,而外国品牌足足迟到了一年。

近十年来,铁建重工创造了50多项填补国内甚至全球空白的首台套产品,成就了高端地下工程装备民族第一品牌,为中国制造赢得了尊严。

从以前在国内的市场占有率不足10%,到如今跃升到90%以上,甚至在全球市场也占据了2/3以上的份额。设备出口到俄罗斯、土耳其等国家,为全球基础设施建设贡献“中国动力”、“中国方案”。

这种跨越是在我国改革开放所取得的巨大成果,也是几代工程技术人员呕心沥血、攻坚克难的付出。

一批批年轻的中国工程师,就像是盾构机一样,埋头钻研,不断攻克各种复杂问题,我们相信,有了他们,未来会涌现更多的大国重器。