身长近百米,施工精确到毫米体重五百吨,钻隧道游刃有余 青岛高新区企业中船重工(青岛)轨道交通装备有限公司“贯龙号”为青岛地铁建设提速
文/半岛记者胡蕾图/受访者提供
青岛地铁13号线正式通车、地铁8号线过海第一站封顶、地铁1号线最长盾构区间实现双线贯通……近期,青岛地铁捷报频传。地铁建设提速,离不开“高精尖”设备的支持,自2号线地铁施工开始,一款名为“贯龙号”的隧道掘进机一经亮相就展示出了非同寻常的实力,如今,数十台“贯龙号”在青岛地铁多条线路“大显身手”,而这款实力强大的地铁“钻地龙”正是咱青岛高新区企业制造的。近日,记者来到位于高新区的中船重工(青岛)轨道交通装备有限公司,一探“贯龙号”真容。
难!青岛地质堪称“地质博物馆”
巨大的主体结构,密密麻麻的刀具,近500吨,长近百米,如同一个“庞然大物”横卧在车间的配套设施……在中船重工(青岛)轨道交通装备有限公司的生产车间,记者见到了“贯龙号”这个庞然大物,从整体外观来看,“贯龙号”像是一列“小火车”,分为前端主体部分和后配套部分,在机器的最前端,是一个圆形的刀盘,上面嵌满了坚硬可旋转的刀具,在地下岩层中“披荆斩棘”向前掘进,“打头阵”的就是这组强大的刀盘。在后端的配套设施中,有类似“驾驶室”的操作间,还有用于输送工程渣料的运输系统。
“产品主要有两种,一种是双护盾硬岩隧道掘进机,专门用来挖硬岩；还有一种复合式土压平衡盾构机,主要用来挖软土和复杂地层,主要区别在于开挖和出渣方式上。”中船重工(青岛)轨道交通装备有限公司研究院副院长、副总工程师王以栋介绍,公司已经设计生产了20余台隧道掘进设备,每一台“贯龙号”都是根据具体的地铁施工地质情况量身定制的,看似外观相近,实际在具体细节上研发人员都花费了大量的时间和精力。
“在青岛建地铁可不容易”,王以栋告诉记者,青岛地质复杂,有岩石地质、软土地质、上软下硬地质,还有碎裂带,有些线路还要在海底修建,这种种因素都为隧道施工带来了困难,原先的爆破式施工方法存在效率低、不安全、扰民等弊端,经过综合评审采用机械掘进法完全可以克服这些弊端。青岛市首条地铁路线3号线,自2010年进入全线施工到2016年底全线开通,历时六年半,修建过程可谓“漫长”,究其原因,不外乎青岛复杂的地质条件这个“拦路虎”。
“都说广州的地铁是最难修的,因为地质复杂,其实青岛也差不多,各种地层都能碰到,也称得上‘地质博物馆’了。”王以栋说道。
牛!青岛造“贯龙号”大显身手
“推进、拼装、出渣,其实设备的所有设计都是为了这三个动作服务的。”王以栋告诉记者,“贯龙号”复合式土压平衡盾构机的直径6.28米、长度约80米,利用设备前端的旋转刀盘开挖地层并辅助渣土改良措施(泡沫、膨润土、聚合物等)形成全断面,随后采用管片等设备把隧道支护起来,同时还要把隧洞掘进过程中的废渣运出隧道。整台设备集机、电、液、光、气、信息技术于一体,相对于传统的人工开挖法隧道施工模式,更加安全、可靠、高效,并能有效减少对周边环境的影响。“采用传统的人工开挖方法,一天只能挖两三米左右,我们的‘贯龙号’复合式土压平衡盾构机,一般地质情况每天可推进8至20米不等,还是主要看地质工况,既不扰民也不影响路面交通。”王以栋说。
“贯龙号”不仅施工效率高,而且在精准度上也丝毫不逊色。“我们知道,地铁行驶路线并不是一条直线,这就要求在地铁隧道施工时严格按照地铁研究院的施工路线进行挖掘,事实上,大家可能感觉不到,其实地铁隧道在纵向上也有深浅不同”,王以栋在纸上画了一个坡度很小的“V”字,“地铁从一个站到下一站的隧道,是一个先下坡再上坡的过程,这样能够更好地利用高低地势节约能源。”
不光线路蜿蜒,而且纵向深浅不同,如何在地下完成精准施工,在常人看来是一个巨大的难题,而在“贯龙号”强大的“导向系统”面前,这些困难都不在话下。“贯龙号”能够根据三维坐标随时纠偏,实现精准施工,误差都以毫米计算。
“技术上没有小事,挖地铁隧道就像是在地下给城市‘做手术’一样,有进无退,掘进机的可靠性和适应性至关重要,直接决定隧道成型的工期和质量,所以掘进机设计过程中必须小心翼翼,如履薄冰,每个细节都经过多次交流,反复论证,不能有丝毫的马虎。”王以栋说。
赞!产品获青岛市科技进步二等奖
“贯龙号”的出现让青岛地铁建设大大提速,王以栋介绍,公司已陆续为青岛市地铁多条线路提供了二十余台隧道掘进机设备,质量可靠,掘进效率高,获得了地铁公司和施工单位的普遍赞誉。
而谈起产品的自主化设计生产历程,在轨道交通行业已经耕耘十余年的王以栋道出了其中的艰辛,“我从2007年左右开始从事这一行业,那时候国内生产这类装备的企业很少,行内人都觉得这是个很‘神秘’的东西,更别说生产了,即使国内有企业敢造,也没有施工单位愿意用。”
“先与国际上的知名企业合作生产,再慢慢打破国外技术垄断,实现自主化和国产化,行业内基本上都是走的这条道路。”王以栋介绍,目前公司研究院有37名专业技术研发人员,大都是研究生学历和中级工程师以上职称。2018年6月,青岛市科学技术奖励大会召开,公司的隧道机械掘进技术及应用项目荣获科技进步二等奖。仅2018年一年,公司就申报了14项专利,目前已有4项获得授权；发表了5篇论文；主编或参编了2项国家标准；与青岛科技大学合作产学研课题1项；完成党员示范项目1项。近期,2018“青岛名牌”名单公布,公司的“双护盾硬岩隧道掘进机”榜上有名。
“咱们国家有‘蛟龙号’能下潜到深海、有‘雪龙号’能在极地破冰科考,而我们的‘贯龙号’是专门用来在地下挖掘隧道的,就像是一条‘钻地龙’。”王以栋告诉记者,下一步公司将在技术上继续突破,有望在近期推出既能挖硬岩又能挖软土的“双模”设备,进一步提高隧道挖掘效率并降低成本。
玩转高精尖闪亮新名片
“贯龙号”是个庞然大物。
中船重工(青岛)轨道交通装备有限公司。
用于青岛地铁一号线的盾构机顺利下线。
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