核心技术
震撼地下城!中国盾构钢铁巨龙是如何炼成的
见道网 2023-08-30 11:58
  • 中交天和运河号的成功应用,是我国超大型盾构机从无到有的一个里程碑
  • 未来超大盾构机的发展,中交天和引领了方向---无人操作,自主巡航
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在北京东六环地下潜行两年,打通7.4公里的隧道,8月21日上午,中交天和自主研制、用于北京东六环改造工程东线隧道的国产最大直径盾构机“运河号”贯通仪式如期举行,标志着我国最长盾构高速公路隧道双线贯通。

“运河号”是中交天和为该项目量身打造的中国最大,开挖直径达16.07米的超大直径盾构机。其整机总长约145米,总重量约4500吨,国产化率达到98%以上,是国产首台16米级超大直径盾构机,更是我国迄今研制具有完全自主知识产权的最大直径泥水平衡盾构机之一。

“运河号”的成功应用,再一次展现了我国在超大直径盾构机研制领域的强大实力,为我国未来的地下空间充分利用提供了重要的引领示范效应。

深耕十年,从跟跑到领跑

盾构机是集多种技术于一体的高端隧道掘进装备,零部件超过3万个,有着工程机械之王的称号。谁能想到,即使在2010年,我国连10米级的盾构机都无法造出,工程建设所需要的超大盾构机全部依赖进口。为了不再受制于人,在拼搏、奋进、创新精神的引领下,中交天和用了十年时间,在超大直径盾构机研制上便实现了从跟跑到领跑的超越。

2010年,彼时中国交建承接的南京纬三路过江隧道工程需要两台开挖直径超过15米的超大直径盾构机,而这时进口一台盾构机需要7个亿,并且对方态度异常强势。甚至为了技术保密,在检修时还禁止中国人观看。

难道中国只能受制于人?2010年4月,中交天和在常熟注册成立,工厂还没建好,还在铁皮板房办公的天和人,就接下了研发两台开挖15米级超大直径盾构机的研制任务。在研发过程中,中交天和多次遭到国外的技术封锁。天和人层层攻关,一次次的打破技术壁垒,历时14个月,420个日夜,最后汇成了刀盘开挖直径达15.03米、足有5层楼高、长达130米、重达4800吨的中国首台泥水气压平衡复合式盾构机。这也是当时世界上最大的复合式盾构机之一,一举打破大型和超大型盾构机完全依赖进口的局面。

2018年3月13日,孟加拉国卡纳普里河河底隧道用超大直径盾构机下线仪式如约而至,这场庆典不仅开多个先河,甚至被视为中国盾构品牌历史的里程碑事件,终结了海外超大直径盾构机市场一直被国外垄断局面。

逐步实现无人化

“在城市深邃的地下,无需工程师人工决策、手动操作,重达数千吨、长达百米以上的盾构机能够通过‘人工智能’,在无人驾驶的情况下,自动挖掘出一条条地铁、公路、高铁等隧道”是盾构机未来的发展走向,也是所有盾构人的一大梦想。但想完成这个梦想谈何容易,不仅要实现盾构机智能化管片拼装及能实现智慧化远程精准监控,还要实现盾构机“自主巡航”掘进,将两者结合在一台盾构机上才能做到珠联璧合。

在2021年4月,中交天和就已在天津地铁11号线开展了盾构的“自主巡航”(智能化掘进)应用,首次实现了盾构掘进由“人工为主、智能为辅”到“智能为主、人工为辅”的产业升级,盾构机在应用中,通过精准感知去判断自身状态,以及周边的环境特征,在特定工况下已经实现了不需要人工介入的的自动掘进,标志着我国盾构隧道智能建造技术已达世界领先水平。

目前中交天和盾构机无人化掘进的核心技术日趋成熟,预计明年下半年首台具有自主掘进、自主拼装一体化的盾构机将研制完成,率先实现进入盾构机掘进无人化时代。

遇山开山,百折不挠

当下国际局势日益变动,国际竞争加剧,外部商业环境逐渐恶化。中交天和依然面临着被核心部件或者技术上的卡脖的风险。以超大直径盾构机主轴承为例,作为盾构机的核心部件,进口时不仅要付高昂的费用,还要经历漫长的周期,甚至连品质和售后都无法保证。在此无奈下,天和人深刻认识到了“卡脖子”技术绝对不能假手于人。一直以来从没有停下对核心零部件的公关,时刻都在开展关键基础零部件核心共性技术标准研究。

直到2023年,中交天和和中科院联合研制的国内首台超大型盾构机用主轴承“破壁者”通过了专家组的评审,国产轴承的各项指标已经达到了同类进口产品的先进水平,部分指标达到了国际领先水平。这不仅是盾构隧道和装备制造领域的里程碑,也是天和面对困难百折不挠,遇山开山,逢水架桥的决心。

硬件与服务并重

中交天和之所以能迅速成为行业的佼佼者,还有两个很重要的原因。其一便是中交天和拥有一支近200人的盾构机设计研发团队和世界最大、最完善的盾构机建造基地。中交天和还拥有全球首个盾构机焊接智能生产线,可以独立完成90%的焊接任务。

到目前中交天和自主研制的代表世界先进水平的用于南京和燕路过江通道掘进的15.03米超大直径盾构机“振兴号”、用于北京东六环路掘进的16.07米超大直径盾构机“运河号”、用于珠海兴业快线路掘进的中国首台同步掘进机“兴业号”、用于江阴靖江过江通道掘进的中国目前最大直径(16.09米)盾构机“聚力一号”等一大批盾构机国产化率已达到98%。

在服务上,中交天和已经可以为客户提供盾构隧道施工全产业链一体化服务,在各盾构隧道的工程现场派遣专业的技术团队,全天候为工程提供服务,提前做好故障风险预测把控,从而降低盾构机在运行中的故障率。同时,配置配(部)件仓库,盾构机一旦遭遇突发情况需更换配(部)件,3小时内即可满足需要,极大提高了工程效率,做到了降低风险与把控风险并存的效果。并且天和也不是单一的生产产品,而会根据不同区间地质情况和作业环境的不同,因地制宜设计、量身定制盾构机,使客户最大程度的提高施工效率。 

面对未来日益增长的市场需求,中交天和始终在逐步提高核心技术、开拓多元化发展方向、坚持自主创新理念,形成了“超大直径盾构关键技术为核心、环保型取样钻机、撑靴式竖向硬岩掘进机产品科技创新,智能信息化改革升级”的创新发展道路。高质量发展注定是一场长久而又艰辛的征程,在推动中国制造转型升级的路上,中交天和有信心做好行业的佼佼者,也将始终走在时代的前列。(此文出自见道官网:www.seetao.com未经允许不得转载否则必究,转载请注明见道网+原文链接)见道网机械栏目编辑/邢文涛

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