
盾構機(俗稱“地老虎”)是地下隧道施工的利器,其造價不菲,體型龐大,科技含量高,在10多年前,是個稀奇玩意兒。
荊楚大地的首臺大型盾構機,是用于修建武漢長江隧道的“長江1號”盾構機,產于法國,2006年1月起,主要部件陸續經水路運抵漢口,進行拼裝,同年9月29日正式開始盾構掘進。
當前,武漢三鎮地下,悄然同步掘進的,共有30余臺盾構機。其型號更多,功能更強,用途也更為廣泛:除了地鐵、隧道,新建的地下管廊、排水管道,也都有使用盾構機來掘進。武漢第二家全新的盾構機“4S店”,也將于年內投入使用。
■ 日歷標簽
2006年1月起,法國產大型盾構機的主要部件陸續運抵武漢,用于修建武漢長江隧道。這是我省首臺“地老虎”。
稀奇
億元地老虎首次到漢
“這臺盾構機長達57米,直徑11.38米,重達1100噸。電機、液壓等核心部件均在法國制造,價值1.5億元人民幣。”前日,提及當年用于修建武漢長江隧道的首臺盾構機“長江一號”,武漢長江隧道建設公司副總經理羅飆如數家珍:作為“萬里長江第一隧”,武漢長江隧道建設中出了多項“第一”:國內第一個采用10米以上特大直徑的復合式泥水平衡盾構貫通長江;國內第一次在全斷面砂層中完成掘進的盾構隧道;第一個采用管片雙道防水的水下公路隧道;國內第一個在隧道頂部設置專用排煙通道的隧道……
從事一線盾構施工作業十多年的孟凡倫,是中鐵十四局集團大盾構公司項目經理,目前在武漢參建地鐵5號線。他用一個通俗的比喻介紹說,盾構機在地下的工作原理就像日常用品電動“剃須刀”——盾構機前面有一個圓形刀盤,刀盤上安裝有很多刀片,工作時它與千斤頂相互配合,千斤頂向前推,刀盤旋轉前進,以此掘開土層。而緊跟在盾頭后面長達數十米的盾構機軀干,對挖掘出的隧洞起著臨時支撐作用,一邊掘進,一邊同步進行泥漿循環、襯砌、壁后灌漿作業,確保盾構機掘進到哪兒,隧道就成型到哪兒。
“長江一號”的刀盤上,排列著346把刀具,光固定這些刀具,就要安裝1260個螺絲。巨大的刀盤裝起來,挖細沙和泥漿簡直就像切蛋糕。羅飆介紹,“長江一號”2006年9月29日始發后,每天就在暗無天日的江底,以平均每天10米的速度掘進,就像一只大蚯蚓,它的食物就是江底的黏土、粉土、粉質黏土、細沙、卵石、頁巖……
驚險
盾構機江底挖出炮彈
“長江一號”“長江二號”在掘進的過程中,多次遇到險情。羅飆告訴記者,2007年9月,當“長江二號”掘進時,由于泥水泵故障,導致氣壓艙的高壓空氣躥到泥水艙后通過地層從江底冒出,同時盾構機刀盤被卡,轉不動了,進退不得。過往船只上的人看到長江江面上直冒氣泡,以為發生了地震,趕緊打電話報警。
遭遇這次險情,項目部經過一個多星期的緊急搶修,盾構機才恢復掘進。期間,還高薪聘請了4位德國專家前來指導,4位專家干了一周,酬勞一共10萬歐元。
在“長江一號”“長江二號”長距離的掘進過程中,還遭遇了更危險的事情:挖出了炸彈。當時,挖出的炮彈上寫著日文。這些炸彈,交由警方進行銷毀處理時,還能正常起爆。
盾構機在江底施工發生故障,施工人員多次進行“高壓進艙”作業也十分驚險。高壓進艙猶如進入鯊魚嘴,盾構機的保壓系統一旦出現問題,巨大壓力作用下,泥水就會迅速沖進氣艙,艙內人員幾乎無逃生可能。潛水員一般能承受3公斤的壓力,而盾構機內的壓力達到4.5公斤。為解決這一問題,施工方專門請了海軍工程大學的專家,來給維修的技術人員進行培訓,有驚無險地順利完成“高壓進艙”維修。
發展
每天30余臺盾構機同時掘進
2018年10月1日,在武漢長江隧道下游,“萬里長江公鐵第一隧”——武漢長江公鐵隧道通車。該隧道盾構采用直徑15.76米、重4400噸的國內最大直徑的盾構機“三陽號”和開泰號。
據武漢地鐵集團介紹,“三陽號”和“開泰號”這兩臺盾構機負責承擔隧道內的掘進重任。這兩臺“巨無霸”僅刀盤就重約595噸,刀具共有361把,分為滾刀、齒刀、刮刀、先行刀、中心刀等類型,功用類似人的磨牙、切牙、尖牙等,在掘進時對地層進行“磨、切、削”。因為地址條件復雜,修建長江公鐵隧道過程中,盾構機共有4000多把各式刀具被更換下來,換刀總次數接近300次。
除了修建過江隧道和地鐵,在江城武漢,越來越多的工程項目使用盾構機作業:
2018年12月27日,隨著“清水入江”號盾構機刀盤破土而出,安全抵達接收基座,武漢首個應用盾構法施工的排水通道——江夏清水入江八分山片排水改造工程盾構隧道順利實現貫通。
按照以往施工方法,排水通道施工需對城市中心道路“開膛破肚”,施工方中交二航局建設者棄用以往排水管道施工常用的明挖法,創新定制了一臺“迷你”盾構機,直徑僅為4.98米,改用盾構法進行施工,有效破解了反復開挖的“拉鏈路”尷尬。
2019年11月3日,我國首條污水傳輸深隧——武漢大東湖核心區污水傳輸系統工程迎來新突破。首臺盾構機順利抵達位于團結大道二郎廟污水處理廠內的1號豎井。此次貫通的區間長3613米,是武漢市采用盾構法施工的最長隧道。
據不完全統計,目前在武漢三鎮的地下,正在施工的各類盾構機已達30余臺。
商機
江城悄然開起盾構機4S店
前日,在武漢湯遜湖邊,中鐵科工集團位于江夏廟山的生產制造基地,一派繁忙的景象。數臺“二手”盾構機,正在這里拆解、維修、重新組裝。據悉,2012年以來,這里共改造盾構機50多臺,被譽為華中地區最大的“盾構機4S店”。
與此同時,在武漢市黃陂區臨空產業園,中鐵十一局集團城軌公司盾構維修再制造基地即將建成投產。該基地占地面積約90畝,投資額2.8億元,年產值4億元,可提供200個就業崗位。
據中鐵十一局城軌公司執行董事、總經理周晗介紹,由于盾構機造價昂貴(每臺5000萬元至1億元)、技術含量高,施工對其依賴性強,而近年來,全國各個單位的盾構機基本屬于中年乃至老年期,國家工信部于2017年提出綠色再制造戰略,盾構機再制造前景廣闊。
該基地將于年內投入運營,將打造成盾構機“精品4S店”:主推盾構機維修保養及再制造,以縮短設備維修的時間周期、提高機械設備的周轉利用效率,盾構設備維修能力可達年均32臺套。
此外,該“4S店”服務內容還涉及盾構及地下軌道交通施工配套設備、工程機械、機電產品維修、再制造、研發、安裝、租賃、技術咨詢、試驗檢測等相關業務。
業內人士稱,早些年盾構機嚴重依賴進口,一臺動輒上億元;實現國產后,一臺也在5000萬元左右。盾構機價格不菲,且大多為定制,改裝再利用,是更經濟的選擇。