《科技创新与品牌》杂志社创新成果

国内首台复合式土压平衡盾构机研制成功


        中国中铁隧道历时7年,研制出国内首台复合式土压平衡盾构机。4月15日,国内首台复合式土压平衡盾构机在中国中铁隧道股份机械制造分公司出厂,填补了我国该类盾构机的空白。
        据了解,该盾构机是中国中铁隧道自主研发设计,委外加工,配件全球范围内采购,自主组装调试,拥有完全自主知识产权。盾构样机开挖直径为6.4m,最大掘进速度达4.8m/h,主要适用于高透水的砾砂土层或卵(砾)石土层中的掘进。同时,该盾构机“软硬通吃”,具有较强的地质适用性,在适应弯道施工、转向纠偏、滚动纠偏、改善地质条件等方面取得了明显进步。设计还充分考虑了盾构施工在刀盘受困状态下的紧急处置方式和带压进舱作业时的安全保护,以及应对涌水等突发事件的能力。
        21世纪是地下空间开发的世纪。今后相当长的时期内,国内的城市地铁、穿江越洋的铁路和公路等隧道工程将需要大量的盾构。由于复合盾构制造工艺复杂,技术附加值高,目前盾构制造核心技术为德国、法国、加拿大、日本等少数国家所垄断,价格高昂。长期以来,国外盾构在中国盾构市场的占有率高达95%以上。
        为了打破国外技术垄断局面,提升我国装备制造业的水平,国务院在加快振兴装备制造业的若干意见文件中已将盾构研制列入16项重大技术装备之一。国家科技部于2001年将6.3m复合式盾构机研制列入“863”计划自动化领域机器人技术主题,拉开了我国盾构产业化的序幕。
        中国中铁隧道拥有27台全断面隧道掘进机,是国内盾构TBM设备种类最齐全的集团性企业,累计盾构掘进里程共约85km,为国内最大的盾构和TBM施工承包商。自2001年,中国中铁隧道做出隧道掘进机产业化的战略决策,在承担铁道部科研项目的同时,入围国家“863”计划。自2003年开始,共有“Φ6.3m全断面隧道掘进机研究设计”、“盾构施工规范编制”、“刀盘、刀具与液压驱动系统关键技术研究及其应用”、“砂砾复合地层盾构切削与测控系统关键技术研究及应用”四个项目通过国家科技部验收,五项盾构科研技术通过铁道部等验收,自主研发的九项TBM与盾构施工的系列配套设备获得国家实用新型专利授权。
        2005年3月26日,中铁隧道股份承建的上海地铁2号线西延伸工程盾构区间隧道成功贯通,标志中铁隧道股份承担的国家“863计划”盾构关键技术研究“盾构刀盘、刀具及液压驱动系统设计研发”取得阶段性胜利;同年,中铁隧道具有自主知识产权的盾构刀盘成功运用于北京地铁四号线,盾构研发技术迈出了重要一步;2006年9月5日,“砂砾复合地层盾构切削系统关键技术研究及其应用”成果鉴定会顺利召开,被专家组认定成果在国内属首例,达国际先进水平,为自主研制复合式盾构走出关键一步;2007年10月10日,“盾构控制系统检测试验台”顺利通过河南省科技厅验收,盾构制造的条件已完全具备。
        此次盾构机顺利研制成功,实现了对国外先进技术从消化吸收到再创新,将结束我国在复杂地质环境下的隧道施工依赖国外盾构的历史,并在国产化率、降低造价等方面也达到了预期目的。同时,标志着中铁隧道盾构产业化迈出了成功的一步。
        据悉,中铁隧道2008年将完成8台盾构的合作制造,预计2010年将形成年生产10台盾构的能力,形成国产盾构生产产业化格局。