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行業(yè)新聞

國產首臺16米級超大直徑盾構機“京華號”實現(xiàn)創(chuàng)新飛躍,請看——四代盾構“機長”接力奔跑

發(fā)布時間:2023-09-01 13:44:25            文章來源:人民日報海外版

中國在建最長高速公路盾構隧道——北京東六環(huán)改造工程隧道,于8月21日實現(xiàn)雙線貫通,把一段六環(huán)路成功“藏”在了地下。

這一過程中,名為“京華號”的國產首臺16米級盾構機是當之無愧的“明星”。自2021年5月始發(fā)以來,“京華號”盾構機歷經24個月,完成7.4公里隧道掘進任務,并創(chuàng)造了單月進尺542米的掘進紀錄。

“我們四代人18年接力奮斗,終于實現(xiàn)共同的夢想。”王虎然是“京華號”盾構機長,在他和師傅們——“四代機長”的共同努力和見證下,國產大盾構機實現(xiàn)創(chuàng)新飛躍。

從過去有什么裝備干什么工程,到根據工程量身定制設備,從依賴進口到國產原創(chuàng),“京華號”濃縮著一部篳路藍縷的創(chuàng)業(yè)發(fā)展史。“四代機長”的接力傳承,則是其中一個生動的注腳。

第四代盾構機長王虎然:

“雖然我的駕駛時速只有2米出頭,但師傅說:放在過去算‘風馳電掣’了”

“我叫王虎然,今年25歲,是一名盾構機‘司機’。我的工作環(huán)境最深位于北京75米的地下,內容是修建北京東六環(huán)改造工程西線隧道。”

這段自述的主人公,正是中國第四代盾構機長王虎然。他的座駕,則是價值數億元的國產最大直徑盾構機“京華號”。每天在地面往來的人們難以想象,王虎然駕駛著盾構機在北京地下累計潛行了2年多,直到最近“京華號”破壁而出,標志著北京東六環(huán)改造工程西線隧道順利貫通。

北京東六環(huán)改造工程隧道直徑15.4米,最深處位于地下75米,是北京市埋深最大的地下隧道。要想讓這臺16米級的盾構機掘進7.4公里,把一段路“藏”到地下,好比用“搟面杖”繡花,放眼整個中國,也沒人干過這件事。

完成這樣一項超級工程,首先需要一臺開挖直徑達16米的超大直徑盾構機。“相較常規(guī)直徑、大直徑盾構機,16米級超大直徑盾構機的系統(tǒng)集成更復雜,其制造難度、施工難度和風險系數也呈幾何式增長,一直是國產盾構機技術研發(fā)和推廣應用的薄弱領域。”中鐵十四局北京東六環(huán)項目有關負責人介紹。


操作人員進行管片拼裝。受訪者供圖

在建設單位首發(fā)集團的組織下,中鐵十四局集團憑借豐富的大直徑盾構施工經驗、穿越江河湖海城的技術積累和海量數據,聯(lián)合中國鐵建重工集團實施重點突破,量身打造“京華號”,并對整機的耐磨性和承壓性進行重點設計。

2020年7月,王虎然畢業(yè)后進入中鐵十四局工作。彼時,“京華號”正在工廠進行制造,王虎然在項目安排下前往工廠監(jiān)造并全面了解盾構機工作原理。2021年5月,“京華號”盾構機順利始發(fā),經過一輪輪學習培訓、實踐操作,王虎然也迅速成為一名盾構機長。

成功掘進7.4公里的隧道,看似波瀾不驚,實則背后困難重重。掘進過程中,需一次性長距離穿越高密實、強透水砂層,地上風險源密集,地下空間環(huán)境復雜,掘進控制因素多,這對新人機長王虎然來說并不輕松。

“師傅手把手地教,毫無保留地傳授多年經驗,這是我在駕駛室內從容操作的底氣。”王虎然說。

這位年輕機長沒有辜負眾望。“京華號”從隧道破壁而出那一刻,證明了一切。“雖然我的駕駛時速只有2米出頭,但師傅說:放在過去,那也算‘風馳電掣’了。”王虎然言語中透著自豪。

第二代、三代盾構機長孫旭濤、孫長松:

“從我們這兒開始,盾構制造和施工技術就牢牢掌握在中國人自己手中了”

王虎然的師傅是孫長松,中鐵十四局北京東六環(huán)改造工程盾構經理,同樣是90后,但已經有8年機長經驗了。

“京華號”在掘進中要下穿55處風險源,這其中包含亞洲最大的城市地下交通綜合樞紐、人口密集的商業(yè)區(qū)、京哈鐵路等重點線路。面對每一處風險源,孫長松幾乎是通宵達旦守在施工現(xiàn)場。“京華號”始發(fā)時,雖然辦公室距離宿舍僅有不到200米,他還是在辦公室放了個折疊床,困了就瞇一會,醒了就繼續(xù)盯著。

孫長松不僅當過盾構機長,還參與了“京華號”的研發(fā)。“可以說,這條隧道、這臺設備,就像我的孩子一樣。”孫長松說。


四代機長在東六環(huán)改造工程西線隧道貫通現(xiàn)場合影,從左往右依次是孫長松、陳鵬、孫旭濤、王虎然。受訪者供圖

從與盾構機打交道開始,孫長松就跟隨師傅的腳步,在武漢、常熟、北京等地多個項目上輾轉。在蘇通GIL綜合管廊工程上,孫長松和師傅曾攜手挑戰(zhàn)全球首條特高壓長江隧道施工難題。這次項目上,孫長松也迎來了自己的“機長首秀”。項目自盾構機始發(fā)掘進到貫通,用時14個月,日均掘進14.12米,月均417米,創(chuàng)造了當時世界大直徑盾構隧道施工新紀錄。整條隧道無一滲漏點,業(yè)內專家稱贊此隧道是“國內現(xiàn)場管理最好、實體質量最優(yōu)、建設進度最快的行業(yè)標桿工程”。

“從我們這兒開始,盾構制造和施工技術就牢牢掌握在中國人自己手中了。”孫長松記得師傅交代的這句話,早就暗下決心,一定要做出不一樣的成果。

孫長松的師傅,正是第二代盾構機長孫旭濤,見證和參與了盾構技術從國外引進到國產的全過程。孫旭濤曾先后參與南京地鐵10號線長江隧道、武漢地鐵8號線過江隧道等工程的建設。在武漢地鐵8號線越江隧道施工中,孫旭濤跟隨團隊在直徑12米盾構機中首次實現(xiàn)了常壓更換滾刀和刮刀,并在全世界首創(chuàng)“滾刀齒刀原位互換”的技術。他參與編寫的《泥水盾構施工手冊》成為盾構入門的教科書。

這一次,孫旭濤被任命為中鐵十四局北京東六環(huán)項目負責人。要完成北京東六環(huán)項目打造世界性標桿工程的目標,對他是個不小的挑戰(zhàn)。但迎難而上,從來都刻在盾構人骨子里,更是師傅的親身教誨。

第一代盾構機長陳鵬:

“我來!”從零開始,推動中國大直徑盾構施工技術從無到有、從弱到強

孫旭濤的師傅陳鵬,中國第一代盾構機長,曾經從零開始,帶領中國盾構完成了“四穿長江”的壯舉,并一路推動中國大直徑盾構施工技術從無到有、從弱到強。

南京,是一代盾構機長夢想啟航的地方。2008年1月,一座直徑14.5米的長江隧道在南京開建,這是當時世界上第二大、全國最大直徑水下盾構隧道,也是地質條件最復雜,技術難題最多、施工風險最大的工程之一,被稱為“萬里長江第一隧”。陳鵬是從全國調集來的建設者中的一員。

當時國內還沒有自己的盾構機,只能高價從國外進口并接受不順暢的售后服務。有一次,施工中出現(xiàn)盾構機掘進異常,陳鵬認為是刀具磨損了,但外國專家不認同,經過反復交涉,才同意進行常壓換刀檢查。常壓換刀相當于人在潛艇內部把外面的東西拿進來,再把新的東西推出去,一旦操作不慎非常危險。

“我來!”年輕的陳鵬主動請纓。經過一番檢查,發(fā)現(xiàn)刀具已經徹底磨沒了,這證明了陳鵬和其他中方同事的判斷。陳鵬和團隊突破外國專家的壓力,重新設計制造耐磨刀具,將盾構機性能提升5倍以上——原來的刀具一次最多掘進100米,新刀具能掘進500米。

“我們技術人員就一邊施工一邊摸索鉆研,通過反復操作、維修、保養(yǎng)等,慢慢掌握了盾構施工的基本要領。”陳鵬說。

不僅如此,他們還先后完成30余項專題論證,申報專利15項,取得在高氣壓條件下修復刀盤刀具等諸多科研成果,填補了相關領域研究空白,同時獲得“魯班獎”“詹天佑獎”“國優(yōu)金獎”。

長期以來,陳鵬打交道的多是進口盾構機,他一直期待著有朝一日能讓國產盾構機完成一次具有突破性的重大“穿越”。這個愿望終于在北京東六環(huán)改造工程項目上成為現(xiàn)實。

作為中鐵十四局大盾構公司總經理,2019年,陳鵬接到北京東六環(huán)項目任務。在他的帶領下,填補國內空白的超大直徑泥水盾構隧道同步雙液注漿技術被研發(fā)出來,“京華號”在掘進過程中實現(xiàn)了地面沉降的毫米級控制,確保盾構施工對地面既有建筑零擾動,還創(chuàng)造了16米級盾構月掘進542米的世界紀錄。

巧的是,陳鵬、孫旭濤、孫長松、王虎然,四代盾構“機長”在北京東六環(huán)改造工程上齊聚,共同助推“京華號”“掘進”了一段新的盾構里程。

他們說:“創(chuàng)新是積累的飛躍,夢想還將繼續(xù)從這里延伸。”

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