盾構(gòu)機(jī)被稱作“工程機(jī)械之王”，可以穿山越嶺、過(guò)江跨海，是衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志。對(duì)于種類(lèi)繁多的地下工程來(lái)說(shuō)，盾構(gòu)機(jī)是必不可少的掘進(jìn)利器。今天，全球每十臺(tái)盾構(gòu)機(jī)中就有7臺(tái)來(lái)自中國(guó)。
52臺(tái)盾構(gòu)機(jī)同時(shí)施工
地下“航母”集團(tuán)作業(yè)
2022年，由鐵建重工打造的52臺(tái)國(guó)產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)組成盾構(gòu)施工機(jī)群參與廣州地鐵18號(hào)線、22號(hào)線隧道建設(shè)。地面城市建筑林立，地下市政管網(wǎng)縱橫交織，復(fù)雜的地質(zhì)狀況，嚴(yán)峻考驗(yàn)盾構(gòu)機(jī)的性能。
廣州尤其是珠三角地區(qū)，有軟巖、硬巖，甚至是軟硬交替。研發(fā)人員為此研發(fā)出冷凍刀盤(pán)，把土層冷凍成一個(gè)罩殼式的安全體，再進(jìn)行巖層掘進(jìn)。
正在昌九高鐵天祥大道隧道掘進(jìn)的“英雄號(hào)”泥水平衡盾構(gòu)機(jī)直徑達(dá)到14.8米，是國(guó)內(nèi)高鐵隧道最大直徑盾構(gòu)機(jī)。
天祥大道隧道是目前國(guó)內(nèi)施工環(huán)境和穿越地質(zhì)條件最為復(fù)雜的高鐵盾構(gòu)隧道之一，刀盤(pán)刀具面臨高磨損的問(wèn)題和刀盤(pán)結(jié)泥餅的困境。
研發(fā)團(tuán)隊(duì)為此專門(mén)配置了刀盤(pán)刀具狀態(tài)智能感知系統(tǒng)，可對(duì)刀盤(pán)溫度和刀具磨損狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并可在主控室顯示，提前評(píng)估刀盤(pán)結(jié)泥餅風(fēng)險(xiǎn)。
20年從無(wú)到有、從弱到強(qiáng)，
刀盤(pán)做到世界最大
主軸承做到世界最大
根據(jù)不同的施工條件，對(duì)刀盤(pán)刀具、操作系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等進(jìn)行因地制宜改造，這對(duì)牢牢掌握了核心技術(shù)的鐵建重工來(lái)說(shuō)已經(jīng)是家常便飯。20年的時(shí)間，一直依賴進(jìn)口的刀具刀盤(pán)，不僅實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，鐵建重工還把刀盤(pán)的尺寸做到了最大。
曾經(jīng)，作為刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵部件的主軸承還一直為國(guó)外所壟斷，不僅價(jià)格最高上千萬(wàn)元，技術(shù)、生產(chǎn)和服務(wù)也常常受制于人。2018年，國(guó)家發(fā)布了關(guān)鍵技術(shù)“卡脖子”清單，鐵建重工由此展開(kāi)了國(guó)產(chǎn)大直徑盾構(gòu)機(jī)主軸承從落后到超越的技術(shù)攻關(guān)。
直到2023年10月12日，全球直徑最大、單體最重的整體式盾構(gòu)機(jī)主軸承在長(zhǎng)沙下線，這標(biāo)志著國(guó)產(chǎn)超大直徑主軸承研制及產(chǎn)業(yè)化能力躋身世界領(lǐng)先水平。
除了主軸承，若干關(guān)鍵零部件的國(guó)產(chǎn)化，造就了國(guó)產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)的不凡。能爬斜坡的“永寧號(hào)”是國(guó)內(nèi)首臺(tái)大直徑大傾角斜井隧道盾構(gòu)機(jī)，在隧道中作業(yè)時(shí)一直保持著向上攀爬的姿態(tài)。
“永寧號(hào)”的主驅(qū)動(dòng)電機(jī)，正是8組國(guó)產(chǎn)350千瓦電機(jī)。國(guó)產(chǎn)電機(jī)上市，讓采購(gòu)成本比進(jìn)口直降5成左右，并且大大節(jié)約了設(shè)備交付周期。
除了電機(jī)，還有減速機(jī)。盾構(gòu)機(jī)上的電機(jī)轉(zhuǎn)速極快，每分鐘2000多轉(zhuǎn)，但與此相反，盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)卻要轉(zhuǎn)得“夠慢”，每分鐘低至1.5轉(zhuǎn)。巨大的轉(zhuǎn)速落差，必須依靠減速機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了攻克這個(gè)技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)減速機(jī)國(guó)產(chǎn)化，中鐵裝備聯(lián)手中國(guó)機(jī)械科學(xué)研究總院鄭州機(jī)械研究所，共同進(jìn)行了研發(fā)。
現(xiàn)在，他們研發(fā)出的減速機(jī)，有的可以在極端條件下持續(xù)掘進(jìn)1萬(wàn)小時(shí)以上無(wú)故障，填補(bǔ)了此類(lèi)國(guó)產(chǎn)減速機(jī)應(yīng)用的空白。
有的減速機(jī)比進(jìn)口同類(lèi)減速機(jī)，工作效率提升近25%，技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平的同時(shí)，成本降低了近一半。
近年來(lái)，聚焦盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈上的短板，中鐵裝備聯(lián)系優(yōu)勢(shì)高校院所、產(chǎn)業(yè)上下游企業(yè)，將整機(jī)零部件國(guó)產(chǎn)化率一步步提高到90%以上，形成22項(xiàng)國(guó)際領(lǐng)先技術(shù)。目前，中鐵裝備建立合作的產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)達(dá)1000多家。
