全球首創(chuàng)！這臺“變形金剛”將在廣州地鐵“上崗”

9月30日，由廣州地鐵集團(tuán)牽頭，中鐵工程裝備集團(tuán)等單位參與的“十四五”國家重點研發(fā)計劃“城市軌道交通可變徑盾構(gòu)站隧一體化綠色建造關(guān)鍵技術(shù)與裝備”項目取得重大進(jìn)展，項目團(tuán)隊自主研制的全球首臺原位可變徑盾構(gòu)機(jī)“變徑一號”在中鐵華隧聯(lián)合重型裝備公司下線，是我國軌道交通建設(shè)領(lǐng)域的一項重大突破，為我國高端裝備制造再添“大國重器”。

可變徑盾構(gòu)機(jī)作為全新的施工裝備，實現(xiàn)了區(qū)間隧道、車站隧道的一體化建造，解決傳統(tǒng)工法中帶來的地面開挖、施工間斷和場地占用問題，尤其適合建筑物密集、交通繁忙、征拆困難的城市核心區(qū)建設(shè)，實現(xiàn)“小創(chuàng)面、低影響、微干擾”的綠色建造。本次下線的“變徑一號”盾構(gòu)機(jī)將首先應(yīng)用于芳白城際廣州火車站項目建設(shè)，計劃從廣白盾構(gòu)井始發(fā)，掘進(jìn)至廣州火車站車站區(qū)域后實施變徑并施工站臺隧道。

突破傳統(tǒng)盾構(gòu)機(jī)固有模式 攻克站隧一體建設(shè)難題

城市軌道交通車站建設(shè)通常以明挖、暗挖工法為主，區(qū)間隧道需獨立建造，這種分離式施工過程環(huán)境擾動大、資源集約程度低、施工周期較長。尤其在空間受限、環(huán)境敏感的城市核心區(qū)域，這些痛點難點問題尤為突出。為了打破傳統(tǒng)建造模式的桎梏，廣州地鐵和中鐵裝備聯(lián)合各方資源，共同打造了全球首臺原位可變徑盾構(gòu)機(jī)“變徑一號”，突破了盾構(gòu)機(jī)“一生一徑”的固有模式，一舉攻克了軌道交通區(qū)間隧道、車站隧道一體化建造的世界難題，為全球地下空間開拓提供了全新的“中國方案”。

“變徑一號”盾構(gòu)機(jī)能夠自由調(diào)節(jié)盾構(gòu)機(jī)直徑，創(chuàng)新性實現(xiàn)“一站兩隧、連續(xù)成型”施工，即盾構(gòu)機(jī)先以小直徑掘進(jìn)區(qū)間隧道，到達(dá)車站位置后原位“擴(kuò)徑”開挖出更寬的車站站臺層隧道，完成車站段施工后再“縮徑”，繼續(xù)向下一區(qū)間掘進(jìn)，無需中途拆機(jī)或增設(shè)工作井。

集成三大核心功能 填補(bǔ)國內(nèi)外行業(yè)空白

“變徑一號”盾構(gòu)機(jī)相較于普通盾構(gòu)機(jī)的顛覆性突破，在于同時高效實現(xiàn)了原位變徑、連續(xù)變徑和大尺寸變徑等功能，各項技術(shù)均屬國際首創(chuàng)：

01

原位變徑

盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過程中在既定位置直接改變開挖直徑，避免提前開挖工作井或人工擴(kuò)大盾構(gòu)機(jī)的開挖面進(jìn)行變徑，極大地拓寬了設(shè)備的適用范圍，打破既有變徑設(shè)備僅能實現(xiàn)非原位變徑的局限。

02

連續(xù)變徑

盾構(gòu)機(jī)刀盤直徑可實現(xiàn)“小變大、大變小”的無級調(diào)節(jié)。使用小直徑掘進(jìn)區(qū)間隧道，達(dá)到車站位置后，直接無級變徑擴(kuò)大盾構(gòu)機(jī)刀盤，從而實現(xiàn)車站大尺寸隧道的擴(kuò)挖，完成車站隧道掘進(jìn)后，再縮小直徑開挖下一區(qū)間。這種連續(xù)的直徑轉(zhuǎn)換，無需人工進(jìn)行刀盤改造，在世界范圍內(nèi)未有先例。

03

大尺寸變徑

“變徑一號”盾構(gòu)機(jī)可實現(xiàn)8.83米至12.45米范圍的大尺寸變徑，變徑過程中開挖面積擴(kuò)大約98%，變徑前后隧道成型（內(nèi)徑）面積擴(kuò)大約89%，極大滿足了車站隧道的空間需求。

采用多項自主科技 創(chuàng)新技術(shù)世界領(lǐng)先

為打造出這臺具備全球領(lǐng)先“變形”能力的超級裝備，項目團(tuán)隊攻克了多項世界性難題，集成多項自主創(chuàng)新技術(shù)。

01

多刀梁同步伸縮

針對盾構(gòu)機(jī)刀盤擴(kuò)徑過程中刀盤動態(tài)負(fù)載大、擴(kuò)挖結(jié)構(gòu)易失穩(wěn)等難題，項目團(tuán)隊研制出負(fù)載能力強(qiáng)、同時適應(yīng)土層、巖層等多種地層的大尺寸多刀梁同步伸縮連續(xù)擴(kuò)挖刀盤。為保障刀盤變徑技術(shù)的可靠性，研發(fā)團(tuán)隊通過足尺試驗臺架驗證、工廠試驗驗證、工程示范驗證等多種方式，全面驗證關(guān)鍵技術(shù)的可靠性。

02

狹小空間重載變徑拼裝

面對地下變徑空間狹小、盾構(gòu)機(jī)運行過程中承載壓力大、盾構(gòu)管片成型精度低等難題，項目團(tuán)隊研發(fā)出適用于狹小空間的重載變徑構(gòu)建拼裝機(jī)器人，既可以快速拼裝盾構(gòu)機(jī)封閉環(huán)等支護(hù)組件，形成穩(wěn)定的開挖環(huán)境，還可以快速拼裝盾構(gòu)機(jī)擴(kuò)徑組件，實現(xiàn)狹小空間內(nèi)盾體快速精準(zhǔn)擴(kuò)徑及縮徑。

03

系統(tǒng)集成與智能控制

通過對刀盤變徑、盾體變徑、空間防護(hù)及動力匹配等關(guān)鍵系統(tǒng)的深度優(yōu)化與集成創(chuàng)新，實現(xiàn)裝備掘進(jìn)性能與能源消耗的協(xié)同智能控制，全面提升“變徑一號”盾構(gòu)機(jī)整機(jī)工作的可靠性、安全性與先進(jìn)性。

“變徑一號”盾構(gòu)機(jī)的成功研制，是我國隧道工程裝備領(lǐng)域的一項重大突破，不僅大幅提升施工效率、降低周邊影響和綜合成本，也為全球地下工程提供了一種綠色、安全、集約、高效的新型建造方案，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和廣泛的推廣前景。這一裝備的成功下線，標(biāo)志著我國在軌道交通綠色智能建造領(lǐng)域邁出關(guān)鍵一步，助力我國由“建造大國”向“建造強(qiáng)國”穩(wěn)步邁進(jìn)。

來源|建設(shè)公司

文|林靜雯、張晨牧

編審|譚膺健、譚竹茜