小新說

“十四五”圓滿收官、“十五五”揚帆起航之際，由中央網(wǎng)信辦網(wǎng)絡(luò)傳播局、國務(wù)院國資委宣傳工作局指導(dǎo)，國務(wù)院國資委新聞中心主辦的《國家工業(yè)密碼·未來篇》網(wǎng)絡(luò)互動傳播活動正式啟動。小新聯(lián)合中國科協(xié)創(chuàng)新戰(zhàn)略研究院、總臺科晚、總臺《創(chuàng)新進(jìn)行時》欄目、中國移動咪咕、國家電網(wǎng)英大傳媒、機(jī)械工業(yè)出版社、《人民畫報》雜志、《美術(shù)》雜志、星球研究所、混知等伙伴共創(chuàng)，以宏觀的產(chǎn)業(yè)視角、微觀的技術(shù)視角，生動呈現(xiàn)中央企業(yè)在科技創(chuàng)新前沿取得的重大突破，在加快發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力、建設(shè)現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系進(jìn)程中的硬核力量，帶您讀懂中國工業(yè)的創(chuàng)新密碼。今天為您帶來《長江底，有一場“王不見王”的接力》，和總臺科晚一起帶您打卡“啟明號”豎井掘進(jìn)機(jī)。

長江南岸太倉浮橋鎮(zhèn)的灘涂上，

有一臺“鋼鐵巨無霸”，

它不開挖隧道、

不橫渡江河，

只在距離長江大堤200米處

垂直向下“挖井”：

開挖直徑達(dá)24米，

比標(biāo)準(zhǔn)籃球場還寬一圈，

這就是中國中鐵自主研制的

世界最大直徑豎井掘進(jìn)機(jī)“啟明號”。

此前在長江江底，

已高效掘進(jìn)超10000米的

世界最大直徑高鐵盾構(gòu)機(jī)“領(lǐng)航號”

現(xiàn)在距離岸邊僅剩不足千米，

而這兩位“大將”，全程不見面，

卻上演著一場“王不見王”的精準(zhǔn)接力。

一身絕技，為盾構(gòu)機(jī)挖一間“臥室”

盾構(gòu)機(jī)“夠大”，或許已人盡皆知，那么來思考一個問題：盾構(gòu)機(jī)“挖完了”，該到哪“歇著”？答案是：接收井。

崇太長江隧道全長14.25千米，其中盾構(gòu)段13.25千米，“領(lǐng)航號”從上海崇明3號井始發(fā)，要獨頭掘進(jìn)11325米才能抵達(dá)2號豎井，遠(yuǎn)超常規(guī)盾構(gòu)機(jī)10千米的連續(xù)掘進(jìn)極限。所以，“2號豎井不是可選項，是必須按期完成的‘生命線’。”“啟明號”的核心任務(wù)，就是快速挖好這口接收井，讓“領(lǐng)航號”安全“歸隊”、順利檢修。

2號豎井地處臨江漫灘，表層是細(xì)如面粉的淤泥層，一沾水就成“稀泥”，還與長江形成直接水力聯(lián)系，地下水壓巨大。以前，這類工程只能用明挖降水法施工，但現(xiàn)場負(fù)責(zé)人坦言：“傳統(tǒng)工法降水難度大、風(fēng)險高，一旦處理不當(dāng)，甚至可能影響長江大堤安全，工期也完全不可控�！�

雙重壓力下，“啟明號”登場了。俯瞰時，它酷似巨型八爪魚——5組支腿緊緊扣住管片，12組鋼絞線懸吊機(jī)身，雙臂協(xié)同開挖，最大開挖深度可達(dá)150米，集成了主驅(qū)動、支腿撐緊等多個系統(tǒng)模塊，憑借五項核心絕技，實現(xiàn)了豎井施工從“人工+半機(jī)械”到“井下無人化、井上少人化”的質(zhì)變。

絕技一

全能掘進(jìn)齒

滾筒搭載耐磨加強(qiáng)截齒，像全副武裝的鋼牙，不管是硬巖、卵石還是軟泥，都能“啃碎”，還能有效減少截齒損壞風(fēng)險。這套“鋼牙”還可隨時拆卸更換，遇到復(fù)雜地層“換一副”就能續(xù)工，適配各類地質(zhì)工況。

絕技二

貼壁定方向

機(jī)械式位姿測量技術(shù)使它能“摸”著井壁定位，再通過算法校準(zhǔn)，哪怕在漆黑水下，也能精準(zhǔn)控制主機(jī)和井筒位姿，井壁還能自動下沉，徹底解決水下“看不見、摸不著、測不準(zhǔn)”的難題，豎井姿態(tài)偏差可以控制在毫米級。

絕技三

智能調(diào)參數(shù)

機(jī)身預(yù)設(shè)聯(lián)鎖程序和安全參數(shù)，傳感器每秒采集上千組數(shù)據(jù)，實時監(jiān)測掘進(jìn)狀態(tài)。碰到硬土就自動放慢速度、加大力度，遇到軟土就輕挖快進(jìn)，一旦參數(shù)異常，還會分級發(fā)出預(yù)警，全程不用人工手動調(diào)控，真正實現(xiàn)“有人值守、無人操作”。

絕技四

挖拼一步成

工作時先把主機(jī)牢牢固定在井壁上，借助井壁本身作為支護(hù)，滾筒360度旋轉(zhuǎn)開挖，泥漿環(huán)流系統(tǒng)一邊護(hù)住掌子面防坍塌，還能帶走渣土，同時同步拼裝預(yù)制管片。開挖、護(hù)壁、拼裝同步推進(jìn)，效率相較于傳統(tǒng)工法大幅提升。

絕技五

嵌齒鎖得牢

采用齒座鑲嵌結(jié)構(gòu)，特意加大鑲嵌面，減小受力力矩，就像把牙齒牢牢“釘”在滾筒上。哪怕在復(fù)雜地層中高強(qiáng)度作業(yè)，也能避免齒座脫落，讓掘進(jìn)工作持續(xù)穩(wěn)定推進(jìn)，不掉鏈子。

這五項絕技疊加，讓“啟明號”具備了自主下沉、導(dǎo)向、環(huán)控、感知、控制的全自主能力，在軟土與硬巖頻變的地層中也能高效掘進(jìn)，從而在與傳統(tǒng)明挖工法的“對決”中，也呈現(xiàn)出全方位的優(yōu)勢：

傳統(tǒng)明挖工法需要人員進(jìn)入基坑作業(yè)，塌方、突涌等風(fēng)險時刻存在；而“啟明號”實現(xiàn)全機(jī)械化水下開挖，施工人員在地面值守即可，無須下井，從根源上規(guī)避了井下作業(yè)的各類安全隱患；采用工廠標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的預(yù)制裝配式管片，配合“啟明號”的精準(zhǔn)裝配技術(shù)，管片拼接牢固、密封性好，能有效抵御高水壓侵蝕，豎井結(jié)構(gòu)可靠性大幅提升；全程無須基坑降水，不會破壞周邊水系和生態(tài)環(huán)境，契合綠色施工理念；施工占地比傳統(tǒng)工法節(jié)省約40%，能靈活適配臨江灘涂這類空間受限的復(fù)雜施工環(huán)境，減少對周邊區(qū)域的影響。

“王不見王”，兩大重器怎樣配合？

“啟明號”是怎么接應(yīng)“領(lǐng)航號”的？它們的配合不是“地下會師”，而是一場精準(zhǔn)到厘米的、不見面的“接力賽”。

崇太長江隧道并非兩端對掘，而是從崇明3號井獨頭掘進(jìn)，到2號豎井位置完成中途銜接�！皢⒚魈枴币凇邦I(lǐng)航號”完成掘進(jìn)任務(wù)之前，從地面垂直向下開挖56米，完成管片拼裝、井壁加固，把“地下驛站”搭建好后，“事了拂衣去，深藏身與名”。

隨后，江底的“領(lǐng)航號”會繼續(xù)向岸邊掘進(jìn)，抵達(dá)2號豎井后，這里就成為它的專屬“臥室”——檢修設(shè)備運行狀態(tài)，適應(yīng)從水域地層到陸域地層的轉(zhuǎn)變。等休整完畢，“領(lǐng)航號”再從2號豎井出發(fā)，向著1號豎井方向挺進(jìn)，完成剩余掘進(jìn)任務(wù)。

它們雖隔著重重泥土，也不“見面”，但卻互相幫助、雙向奔赴�！皢⒚魈枴蓖诰驎r采集的地層數(shù)據(jù)，會實時同步給“領(lǐng)航號”，幫它提前預(yù)判地質(zhì)情況、優(yōu)化掘進(jìn)參數(shù)；而“領(lǐng)航號”探測到的江底地層信息，也能幫助豎井施工優(yōu)化，形成雙向聯(lián)動的智能施工格局。

而“啟明號”的價值，也遠(yuǎn)不止挖一間“盾構(gòu)臥室”。作為隧道智能建造的典范，“啟明號”的核心技術(shù)未來可廣泛適配海綿城市、城市地下停車庫、地鐵換乘樞紐、地下管廊及能源、水利、礦山、交通等領(lǐng)域的地下空間開發(fā)場景，其技術(shù)理念還可為其他地下工程裝備的研發(fā)提供借鑒，解鎖更多地下空間開發(fā)利用的新可能。

而對長三角來說，這臺巨無霸撐起的不僅是一口豎井，更是對貫通南北的地下動脈起到舉足輕重的作用。崇太長江隧道建成后，高鐵過江將實現(xiàn)不減速，崇明島將告別不通高鐵的歷史，上海與江蘇的時空距離大幅縮短，“軌道上的長三角”再添硬核支撐。

重器強(qiáng)隊，這個“家族”蓬勃生長

向地下要空間、向深地要資源，這條發(fā)展之路，我們也走了許久。1997年，西康鐵路秦嶺隧道建設(shè)首次引進(jìn)國外掘進(jìn)機(jī)，雖大幅提升效率，卻面臨設(shè)備價格高昂且無議價權(quán)、服務(wù)不到位的被動局面。2001年，國家將盾構(gòu)機(jī)研制列入“863”計劃，中國中鐵組建了我國首個盾構(gòu)產(chǎn)業(yè)化基地，開啟從零起步的研發(fā)征程。2008年，中國第一臺擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)“中鐵1號”成功下線，實現(xiàn)了中國盾構(gòu)機(jī)從0到1的歷史性突破。

時至今日，我們的“地下重器隊”已經(jīng)擁有從核心技術(shù)研發(fā)、定制化產(chǎn)品制造、精準(zhǔn)化施工運維到綠色化設(shè)備再制造的完整產(chǎn)業(yè)鏈，可針對不同地質(zhì)、不同工況，提供全生命周期解決方案，全方位對接客戶多元化、個性化需求；同時不斷拓展隧道掘進(jìn)機(jī)應(yīng)用邊界，從軌道交通到水利水電，從礦產(chǎn)開采到抽水蓄能，構(gòu)建起覆蓋多領(lǐng)域、多場景的全系列產(chǎn)品矩陣。

高原高寒項目現(xiàn)場，以國產(chǎn)首臺高原高寒大直徑硬巖掘進(jìn)機(jī)“雪域先鋒號”為代表的6臺TBM鏗鏘掘進(jìn)，筑牢雪域高原與內(nèi)地的“天路”根基；在引調(diào)水領(lǐng)域，南水北調(diào)引江補(bǔ)漢工程投用“江漢先鋒號”“江漢平安號”等6臺12米級超大直徑TBM，助力三峽工程和南水北調(diào)兩大超級工程緊密相連；抽水蓄能電站建設(shè)現(xiàn)場，“文登號”超小轉(zhuǎn)彎半徑TBM、“永寧號”斜井TBM等設(shè)備的成功應(yīng)用，在縮短工期、降低生態(tài)影響的同時，加速助力國家綠色能源建設(shè)；在礦山，湖南大中赫鋰礦“龍源號”硬巖掘進(jìn)機(jī)連續(xù)三月月進(jìn)尺破千米，刷新世界紀(jì)錄……

國產(chǎn)首臺高原高寒大直徑硬巖掘進(jìn)機(jī)“雪域先鋒號”

不僅要全面，還要更智能。2021年，盾構(gòu)TBM智能掘進(jìn)系統(tǒng)橫空出世，實現(xiàn)掘進(jìn)參數(shù)云端自預(yù)測、姿態(tài)自巡航、倉壓自適應(yīng)、出渣自調(diào)整和異常自熔斷五大核心功能同步落地；2024年，中國中鐵攻克多系統(tǒng)協(xié)同的泥水盾構(gòu)智能掘進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)智能管控平臺并在崇太長江隧道成功應(yīng)用，讓項目創(chuàng)下最高月掘進(jìn)718米、月均掘進(jìn)600米的全球新紀(jì)錄；2025年，建成了隧道掘進(jìn)機(jī)智能建造云中心，發(fā)布了隧道與地下空間領(lǐng)域首個垂直大模型——先鋒·隧道大模型V1.0，實現(xiàn)地質(zhì)感知、掘進(jìn)決策、風(fēng)險預(yù)警的全流程智能化賦能。

“領(lǐng)航號”盾構(gòu)機(jī)操控室

自2010年技術(shù)研發(fā)啟航，中國盾構(gòu)隧道智能建造歷經(jīng)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、工程大數(shù)據(jù)平臺建設(shè)、數(shù)據(jù)深度賦能三大階段，實現(xiàn)了從V1.0到V2.0的跨越式迭代，如今正向著V3.0的更高維度全速邁進(jìn)。

大約十二年前，習(xí)近平總書記在中鐵裝備盾構(gòu)總裝車間考察時，作出“推動中國制造向中國創(chuàng)造轉(zhuǎn)變、中國速度向中國質(zhì)量轉(zhuǎn)變、中國產(chǎn)品向中國品牌轉(zhuǎn)變”的重要指示。如今，全球每10臺盾構(gòu)機(jī)就有7臺來自中國。這些大國重器成了名副其實的“爭氣機(jī)”，成為中國高端裝備“走出去”的閃亮名片，成為基建行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的生動寫照。

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責(zé)任編輯丨程鏡睿

校對丨劉一鳴 陳伊南

執(zhí)行主編丨劉海草 張灝然

內(nèi)容來源丨中國中鐵