長沙晚報全媒體記者 伍玲 通訊員 胡清

外交部發言人趙立堅13日向全球推薦長沙之後，近日，他又在個人社交平臺釋出了一段廣州地鐵18號線的影片，並配文“廣州地鐵，最高時速達160公里”。

廣州地鐵18號線被稱為“粵港澳大灣區”最快地鐵，該線路連線廣州東站到南沙區萬頃沙，實現南沙副中心至廣州中心城區30分鐘的時空目標。

如此矚目的地鐵線路，修建起來同時需要多少臺盾構機？5臺，10臺，還是20臺？遠遠不止。實際上，在過去幾年廣州地鐵18號、22號線的修建過程中，這一數字達到了驚人的52臺。

這個全球最大盾構施工機群的締造者，就是總部位於長沙的鐵建重工。

廣州地鐵18號、22號線全長92公里，立項之初就頭戴“國內投資額最大的地鐵專案”的光環。即便如此，不到百公里的地鐵線路為何要投入52臺盾構機？研發過程中，鐵建重工遇到了哪些難題，又是如何解決的？

一年多研發交付50臺盾構機

去年9月，廣州地鐵18號線首通段正式運營，後通段首臺盾構機於今年3月始發；今年3月底，廣州地鐵22號線首通段也正式通車。

此時，距離2條地鐵線路首臺盾構機下線近4年：2018年6月6日，廣州地鐵18號和22號線施工的“鐵兵”系列首臺盾構機——“鐵兵一號”在鐵建重工下線。

“鐵兵一號”是直徑8。8米的土壓平衡盾構機，為該類直徑的第四代成熟機型，長度123米，重1200噸，其斷面尺寸在當時廣州地鐵施工中位居第一，堪稱名副其實的“大國重器”。

2020年3月，“鐵兵50號”號在廣州地鐵18號線萬傾沙至橫瀝區間順利始發，吹響了廣州節後硬核復工的號角，一群數量龐大的“地下航母”穿行粵港澳大灣區的“江河湖海城”。

短短一年多，鐵建重工為何能下線並交付如此大規模的盾構機群？鐵建重工有關負責人介紹，成熟的研發技術是基礎，強大的生產能力是關鍵，高效的售後服務是保障。

2007年，鐵建重工從零起步，到2016年盾構/TBM年銷售100餘臺套，全球市場佔有率和生產能力排名第一。2017年上半年，鐵建重工長沙第二產業園正式投產，也大幅提升了企業製造和交付能力。如今，40條盾構機生產線橫跨鐵建重工長沙一、二產業園，企業當之無愧成為全球最大地下工程裝備製造基地。

記者瞭解到，“鐵兵一號”抵達廣州地鐵施工現場後，中鐵十九局技術人員和鐵建重工現場服務人員共同協作，克服重重困難，不畏炎炎烈日，僅用25天就完成盾構機的組裝及除錯工作。

與此同時，鐵建重工派遣了200多人的服務團隊駐紮廣州，並設了配件倉庫，一旦盾構機有了故障，2小時之內就把專業服務人員派到現場，3個小時配件及時供應上，大大提升盾構機的作業效率。

不同地質環境讓盾構機“個性十足”

正常來說，一臺盾構機的使用壽命為10公里。那麼，廣州這2條92公里長的地鐵線路，為何還需要52臺盾構機來修建？這主要跟廣州的地質條件有關。

原來，廣州位於珠三角沖積平原，屬獨特地質斷裂構造，素有“地質博物館”之稱，地鐵工程遍佈花城，33座綜合樞紐通達7區，遁入地層深處建地鐵，穿越猶如“豆腐”般的艱險地域，安全風險高，施工難度大，依靠單一的盾構機型根本無法完成。

時任廣州地鐵十八號線四分部（中鐵二十五局管段）總工程師李雙美介紹，“我們在施工中面臨盾構隧道區域周邊環境複雜；地面建築物多、房屋臨遷拆遷多；穿越範圍內農田、魚塘面積較大；地面車流量較大；區域地層為典型的上軟下硬地層等五大挑戰，施工風險高，這對盾構機的掘進控制提出了十分嚴格的要求”。

記者瞭解到，廣州18號、22號地鐵線先後下穿河流、既有運營地鐵線，村莊以及密集房屋群等眾多建構築物和風險源。其中區間隧道與既有運營線垂直淨距最小僅有5。5米，而且全線河道縱橫，水塘密佈，穿越200米以上寬度的河流有11處，最長的一段要在江底走1600多米。

不同區間面臨的地質條件和施工環境千差萬別，對裝置選型要求各異，所以盾構機不能批次化生產，需要因地制宜研發、量身定做產品。這也意味著，鐵建重工為廣州研發製造的每一臺盾構機都“個性十足”。

因此，鐵建重工根據地質結構，為廣州量身定製了52臺盾構機群，以一臺盾構機刀盤直徑8。8米，身長200米來計算，52臺“鋼鐵巨龍”肩並肩擺放在一起，佔地面積超過13個標準足球場。

開發設計多項盾構新技術

面對如此複雜的地質，鐵建重工技術人員並沒有怯場。“針對一項項地質難題，鐵建重工開發設計了冷凍刀盤、伸縮主驅動、刀具狀態監管模式等多項技術。”鐵建重工掘進機研究設計院研發人員陳慶賓介紹。

據陳慶賓透露，盾構機在廣州地鐵掘進過程中面臨著軟巖、硬巖、軟硬交替等不同土層，為解決隧道塌方問題，盾構機採用的冷凍刀盤技術，能夠把土層“冷凍”成一個罩殼式的安全體，“就像給盾構機定製了一款合適的安全帽，在穩定周圍地質環境的同時，更便於掘進。”

刀具的研發和選材也頗為曲折。每臺盾構機的刀盤上裝有100多個刀具，好似人的“牙齒”，用來破石嚼巖。“因此刀盤材質要同時適應低溫和高溫，保持刀盤整體結構的強度、剛度。”陳慶賓說，研發團隊經過上百次試驗，終於完成了刀盤的設計和選材。

上一個難題剛解決，新的難題又相繼出現：在遇到硬度較高的岩層地質時，刀具磨損較快，如何從緊貼施工作業面的刀盤上更換下損壞的“牙齒”，成為了一項極其複雜且危險的操作。

陳慶賓介紹，為了解決這個難題，鐵建重工又重新配套開發了“伸縮主驅動”技術，可以讓刀盤從施工作業面回退，便於在施工過程中碰上極硬巖和極高風險地層的時候，維修人員有更好的換刀操作空間。

同時，刀盤配合刀具狀態監管模式，實時監測盾構機“牙齒”的狀態，選擇最佳更換時機，從而最大程度地降低了施工風險。