全長149米、總重約3250噸、開挖直徑13.8米，猶如武裝到牙齒的“鋼鐵巨獸”，在距地面30米的地下掘進(jìn)，地表沉降不超過2毫米。

這是被譽(yù)為“工程機(jī)械之王”的盾構(gòu)機(jī)。據(jù)介紹，我國90%以上地鐵隧道以及穿越大江大河的隧道大都采用盾構(gòu)法施工，盾構(gòu)機(jī)是挖掘地下空間、暢通路途的最佳幫手。

近日，記者了解到，在京濱城際鐵路天津機(jī)場1號隧道的施工現(xiàn)場，負(fù)責(zé)掘進(jìn)的“京濱同心號”盾構(gòu)機(jī)歷經(jīng)8個多月時間，已經(jīng)到達(dá)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。

作為國之重器，盾構(gòu)機(jī)涉及地質(zhì)、機(jī)械、力學(xué)、電氣、控制、測量等多學(xué)科技術(shù)，有2萬多個零部件，是衡量一個國家地下施工裝備制造水平的重要標(biāo)志。

我國盾構(gòu)機(jī)曾長期依靠進(jìn)口。本世紀(jì)初，我國開始盾構(gòu)機(jī)自主研發(fā)，走出一條從無到有、從有到優(yōu)的發(fā)展之路。中國中鐵四局集團(tuán)城市軌道交通工程分公司總經(jīng)理陳廣巧正是親歷者之一。

“京濱同心號”盾構(gòu)機(jī)。受訪者供圖“由于沒有特種設(shè)備，上個世紀(jì)我國隧道工程大多為山體隧道，通俗的講，就是通過人工在石頭上打洞。遇到平原地區(qū)的軟土地基，沒有設(shè)備更是寸步難行。”陳廣巧表示。

據(jù)介紹，采用傳統(tǒng)鉆爆法，可能要10多年才能打通隧道，使用盾構(gòu)法，只需兩年。無爆破、無振動、無粉塵快速掘進(jìn)，施工效率提高3至5倍。

然而，機(jī)器維修時長按分鐘計算，費(fèi)用高昂;保養(yǎng)時中方不能參與，進(jìn)度無法控制……關(guān)鍵技術(shù)受制于人，就沒有話語權(quán)。

2000年初，中國中鐵決定：造中國人自己的盾構(gòu)機(jī)。如今，中國盾構(gòu)機(jī)憑借創(chuàng)新技術(shù)、過硬質(zhì)量及高品質(zhì)服務(wù)開拓國際市場，在全球市場占比達(dá)70%。

一臺臺大國重器參與修建的大國工程，讓天塹變通途，一條條路、一架架橋連通著民心。

盾構(gòu)機(jī)的國產(chǎn)化意味著成本降下來了。陳廣巧表示，過去動輒數(shù)億的進(jìn)口盾構(gòu)機(jī)，自主化后價格成倍地下降，并且?guī)�動上下游產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展。

盾構(gòu)機(jī)的國產(chǎn)化，還意味著許多大國工程、民生工程得以實(shí)現(xiàn)。“在我國，大多數(shù)平原、沿海也是城市、人群密集區(qū)，軟土地基疊加上層復(fù)雜建筑，讓人工開挖隧道的效率、風(fēng)險極高。如今有了盾構(gòu)機(jī)，一條條百姓出行路得以打通。”陳廣巧說。

中國中鐵四局集團(tuán)城市軌道交通工程分公司總經(jīng)理陳廣巧(左二)在“京濱同心號”現(xiàn)場查看項(xiàng)目進(jìn)度。受訪者供圖“大臉盤”，長滿“鐵齒鋼牙”，專門“啃”硬巖、“吞”沙土;經(jīng)過綠色處理，渣土變身泥漿，經(jīng)由“消化”管道運(yùn)出;身披鋼鐵盔甲，外可抵擋壓力、防止坍塌。施工過程中，盾構(gòu)機(jī)每掘進(jìn)一段距離，便轉(zhuǎn)換“角色”，將開挖出的隧道用預(yù)制混凝土管片支撐。這樣，隧洞一挖完，隧道也隨之建好。

“京濱同心號”作為目前京津冀區(qū)域最大直徑鐵路隧道盾構(gòu)機(jī)，如何把它用好，離不開一線施工團(tuán)隊(duì)的付出。

中國中鐵四局集團(tuán)城市軌道交通工程分公司總經(jīng)理助理兼京濱項(xiàng)目經(jīng)理李云仙介紹，復(fù)雜軟土地層長距離粘性土地層掘進(jìn)施工是本工程的重點(diǎn)，長距離掘進(jìn)盾構(gòu)施工帶壓進(jìn)倉、下穿地上各類基礎(chǔ)設(shè)施又是本工程的難點(diǎn)。

據(jù)了解，該項(xiàng)目針對掘進(jìn)過程中塊石、樁基情況，在泥水循環(huán)系統(tǒng)上配備分流器，防止大粒徑的礫石對泵造成損壞。分流器的存在可提高排泥在吸口管路內(nèi)流速，減少泥漿沉淀。在下穿重點(diǎn)建筑物時，充分與地上單位對接，掌握最真實(shí)的基本資料和實(shí)際情況，盾尾配置雷達(dá)掃描系統(tǒng)，檢測管片后部空洞，發(fā)現(xiàn)問題及時補(bǔ)漿，采用深孔注漿及地面跟蹤注漿的方式，控制地面沉降。

“為確保施工安全、提升智能建造水平，我們還聯(lián)合科研院所開展盾構(gòu)智能掘進(jìn)、箱涵智能拼裝、同步雙液注漿、智能泥漿處理、隧道智能調(diào)度、智能檢測分析等科技創(chuàng)新與技術(shù)攻關(guān)。”李云仙介紹，“京濱同心號”在下穿地鐵2號線李明莊車輛段期間，地表沉降始終控制正負(fù)2毫米內(nèi)，完成微擾動“無感”穿越。

大家伙的“繡花”功夫得益于技術(shù)的不斷完善。

據(jù)悉，“京濱同心號”在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上，項(xiàng)目部又邀請了北京交通大學(xué)、西南交通大學(xué)、河海大學(xué)等科研團(tuán)隊(duì)根據(jù)實(shí)際施工情況給予解決方案。

據(jù)介紹，京濱城際鐵路是推動京津冀區(qū)域交通一體化發(fā)展的重點(diǎn)鐵路項(xiàng)目，也是貫徹落實(shí)京津冀協(xié)同發(fā)展重大國家戰(zhàn)略的具體實(shí)踐。京津冀協(xié)同發(fā)展戰(zhàn)略實(shí)施10年來，“軌道上的京津冀”加速形成。截至2023年底，京津冀鐵路營業(yè)里程已逾1.1萬公里。

建設(shè)世界科技強(qiáng)國，需要有標(biāo)志性科技成就。從盾構(gòu)機(jī)這個點(diǎn)，也能看到我國大國重器不斷突破的面。大國重器凝聚著匠心巧思，也蘊(yùn)含著感人至深的精神力量。正是因?yàn)閺V大一線科技工作者的前赴后繼、接力攀登，才有大國重器的不斷突破。