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中国盾构机如何打破从无到有的垄断,成为全球领先技术?

来源:山东瑞钻工程装备有限公司 2021-02-08查看:742

摘要:中国盾构机如何打破从无到有的垄断,成为全球领先技术?


中国盾构机如何打破从无到有的垄断,成为全球领先技术?

另一个是中国的技术领先全球,最大直径达到十六点零七米的盾构机在我国诞生,将一直被美、德、日垄断的技术做到了“白菜价”,我国再次成为世界的焦点。那究竟什么是盾构机呢?我们的国家如何才能逐步实现这项技术从没有到今天所取得的成就?

实际上,盾构是一种挖洞的专用工具,以前在没有盾构的情况下,挖洞只能用爆破的方法,但这种方法炸出的山石往往不规律,速度也很慢,最重要的还是极危险,容易把施工人员炸死。而盾构则不同,它除能解决施工速度慢、易发生事故等问题外,还不受地面、天气等多因素的影响,在各种复杂条件下均可正常施工。

该如何在地下进行盾构施工?盾就像它的名字一样,包括盾和构两部分。“盾”的第一部分是指刀盘和用于突进和防御的盾壳。在第二部分中,“构”指注浆和管片衬砌,用于构造和施工。该盾构机的结构比较复杂,主要由导向系统、渣料处理系统、同步注浆系统、密封系统、掘进系统、组合系统、排渣系统等组成。

在盾构工作时,盾构本身携带的千斤顶可以通过用模制的管片产生反力,从而向前施加一股推力,再用刀子旋转,将掌子面上的泥土切下,再用管道把垃圾送出去。内衬是由拼接机拼接的管片组成,这些管片同时在盾构机的后部注浆,可形成永久性结构,即所谓的“隧道”。

实际上,盾构机在国内使用已有多年,它的首次使用是在1994年,当时上海延安东路南线隧道在施工期间使用了土压平衡盾构机。一号线于一九九五至一九九九年间完工并投入使用,该隧道采用盾构法施工。2000年9月,北京地铁5号线的一个区段也采用盾构施工,从雍和宫站至北新桥站。

2003年,首台自主设计、自主制造的国产盾构机问世于上海隧道集团。从1999年开始,地铁2号线、3号线和4号线都大量采用盾构施工,在2010年地铁施工高峰时期,有75座盾构同时施工。但我国在基础设施建设中所用的盾构机,最初并不是由我国自己研发的,我们是一步一步地从没有这种设备发展到今天的世界第一。

那中国盾构机又是凭什麽,在短期内实现快速崛起?1996年12月,为缩短秦岭隧道的施工时间,保障施工人员的人身安全,国家花了700万元购买了两台德国生产的二手盾构机。建设前期,我国盾构机已经投入使用,盾构机的效率确实得到了极大的提高。贯通秦岭隧道的工期比预计要早十个月。因为两台盾构机都是老式设备,使用次数逐渐增加后,一系列潜在的问题逐渐暴露出来。

就在我们花钱请外国专家帮我们维修盾构机的时候,他们却对我们拉帮结派,禁止中方人员踏入,连维修进度都得让他们决定,连咨询费也要要花上一万元,简直是漫天要价。正因为如此,我们才能更好地认识到现实,国家之间的关系是非常残酷的,只有利益才会永恒,核心技术不充分就很难掌握话语权。

21世纪后,我国为了打破西方对我国的垄断,在2002年将“隧道掘进机关键技术研究”正式列入国家重点工程,经过无数专家、学者和科研人员的努力钻研,终于在2008年啃下了这块硬骨头。2008年4月25号,我国首台具有自主知识产权的复合盾构机在河南新乡正式投产,被命名为中国中铁一号,我国盾构机实现了从无到有的历史性跨越。

随后该盾构机在天津地铁建设中成功应用,我国也终于打破了西方技术垄断,实现了人民“造中国人自己的盾构机”的梦想。2017年10月26日,由我国自主设计制造的最大直径泥水平衡盾构机,也正式下线,实现了我国盾构机从无到有的目标

紧接孟加拉国际卡纳普里河底隧道工程的施工,为2010年3月13日该项目的顺利实施提供了便利,该项目将于今年3月13号在国内订购该超大直径盾构机,这也标志着我国盾构机正式走向海外市场。

曾一度垄断盾构机的法国也向我们提出要订购我们的盾构机,我们也终于扬眉吐气实现了反出口。2010年12月4号,我国两艘大直径土压平衡盾构机乘一艘巨型货轮远渡重洋前往法国。该两款盾构机不仅为巴黎地铁十六号线的施工提供了重要支撑,也使我国的盾构机从此进入世界高端市场的行列,打出了自己的品牌。很快印度也向我们下了订单。超大直径盾构机的研制这个直径达十二点一九米的盾构机于2030年3月18日运至印度孟买,成为了孟买沿海公路隧道建设的一支重要力量。

中国目前研制的最大直径盾构机于2029年9月27日在中国铁建重工集团长沙第一工业园下线,最大开挖直径已达十六点零七米,并计划在此后的北京东六环改造工程中也将使用该盾构机。2天后,中国中铁自主研发的第1000台盾构机也正式下线,其直径为八点六四米,被称为“粤海十四号”,这对于我国也具有里程碑意义。

伴随着我国城市化进程的不断推进,城市地下空间也越来越受到重视,盾构机也能在各种地质环境中发挥作用,使其在地下公路、越江隧道、地铁隧道及市政管道等基础设施建设中得到越来越广泛的应用。目前我国盾构发展迅速,自主研发的盾构机无论在产品销售还是性能上,均已处于世界领先水平。我国已经完全摆脱了曾经的美、日、德的垄断地位,再也不用被西方国家掐脖子,我国再次实现了在世界舞台上光芒四射。

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