全球每10台盾构机7台来自中国！国产“地下航母”掘进世界前列

盾构机被称作“工程机械之王”,可以穿山越岭、过江跨海,是衡量一个国家制造业水平的重要标志。对于种类繁多的地下工程来说,盾构机是必不可少的掘进利器。今天,全球每十台盾构机中就有7台来自中国。

52台盾构机同时施工

地下“航母”集团作业

2022年,由铁建重工打造的52台国产盾构机组成盾构施工机群参与广州地铁18号线、22号线隧道建设。地面城市建筑林立,地下市政管网纵横交织,复杂的地质状况,严峻考验盾构机的性能。

广州尤其是珠三角地区,有软岩、硬岩,甚至是软硬交替。研发人员为此研发出冷冻刀盘,把土层冷冻成一个罩壳式的安全体,再进行岩层掘进。

正在昌九高铁天祥大道隧道掘进的“英雄号”泥水平衡盾构机直径达到14.8米,是国内高铁隧道最大直径盾构机。

天祥大道隧道是目前国内施工环境和穿越地质条件最为复杂的高铁盾构隧道之一,刀盘刀具面临高磨损的问题和刀盘结泥饼的困境。

研发团队为此专门配置了刀盘刀具状态智能感知系统,可对刀盘温度和刀具磨损状态进行实时监测并可在主控室显示,提前评估刀盘结泥饼风险。

20年从无到有、从弱到强,

刀盘做到世界最大

主轴承做到世界最大

根据不同的施工条件,对刀盘刀具、操作系统、液压系统等进行因地制宜改造,这对牢牢掌握了核心技术的铁建重工来说已经是家常便饭。20年的时间,一直依赖进口的刀具刀盘,不仅实现了国产化,铁建重工还把刀盘的尺寸做到了最大。

曾经,作为刀盘驱动系统关键部件的主轴承还一直为国外所垄断,不仅价格最高上千万元,技术、生产和服务也常常受制于人。2018年,国家发布了关键技术“卡脖子”清单,铁建重工由此展开了国产大直径盾构机主轴承从落后到超越的技术攻关。

直到2023年10月12日,全球直径最大、单体最重的整体式盾构机主轴承在长沙下线,这标志着国产超大直径主轴承研制及产业化能力跻身世界领先水平。

除了主轴承,若干关键零部件的国产化,造就了国产盾构机的不凡。能爬斜坡的“永宁号”是国内首台大直径大倾角斜井隧道盾构机,在隧道中作业时一直保持着向上攀爬的姿态。

“永宁号”的主驱动电机,正是8组国产350千瓦电机。国产电机上市,让采购成本比进口直降5成左右,并且大大节约了设备交付周期。

除了电机,还有减速机。盾构机上的电机转速极快,每分钟2000多转,但与此相反,盾构机刀盘却要转得“够慢”,每分钟低至1.5转。巨大的转速落差,必须依靠减速机来实现。为了攻克这个技术难题,实现减速机国产化,中铁装备联手中国机械科学研究总院郑州机械研究所,共同进行了研发。

现在,他们研发出的减速机,有的可以在极端条件下持续掘进1万小时以上无故障,填补了此类国产减速机应用的空白。

有的减速机比进口同类减速机,工作效率提升近25%,技术达到国际领先水平的同时,成本降低了近一半。

近年来,聚焦盾构机产业链上的短板,中铁装备联系优势高校院所、产业上下游企业,将整机零部件国产化率一步步提高到90%以上,形成22项国际领先技术。目前,中铁装备建立合作的产业链上下游企业达1000多家。