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《焦點(diǎn)訪談》欄目

系列重磅節(jié)目“大國重器再攀高”

正式開播

聚焦“十四五”時(shí)期我國研制的

高端裝備“大國重器”亮眼成就

首期節(jié)目《穿江貫海筑通途》

走進(jìn)中鐵十四局承建的海太長江隧道

深入“江海號”超大直徑盾構(gòu)機(jī)

探訪我國大盾構(gòu)事業(yè)從無到有、從有到優(yōu)

實(shí)現(xiàn)趕超領(lǐng)跑的創(chuàng)新故事

黨的二十屆四中全會(huì)提出，“十五五”時(shí)期要加快高水平科技自立自強(qiáng)，引領(lǐng)發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，搶占科技發(fā)展制高點(diǎn)。研制“大國重器”無疑是搶占科技發(fā)展制高點(diǎn)的關(guān)鍵之舉。

在“十四五”時(shí)期，我國研制的“大國重器”不斷“攀”高，站上了一個(gè)又一個(gè)創(chuàng)新制高點(diǎn)。天上，有“嫦娥六號”實(shí)現(xiàn)全球第一次月球背面無人采樣返回，有第一座中國空間站“天宮”；地下，有全球領(lǐng)先的超大直徑盾構(gòu)機(jī)正在掘進(jìn)——節(jié)目實(shí)地探訪正在長江之下掘進(jìn)的我國自主研制的最大直徑盾構(gòu)機(jī)“江海號”以及海太長江隧道工程施工現(xiàn)場。

看點(diǎn)一

16.64米！為什么海太長江隧道需要如此超大直徑的盾構(gòu)機(jī)施工？

位于江蘇省長江入?？趨^(qū)域的海太長江隧道施工現(xiàn)場，進(jìn)入地下幾十米，穿過長長的已經(jīng)拼砌好管片內(nèi)壁的隧道，我們從“江海號”盾構(gòu)機(jī)的尾部進(jìn)入“江海號”的內(nèi)部。150米長的“江海號”內(nèi)部高度超過5層樓，從尾部向前，首先是100多米的后配套系統(tǒng)，主要包括控制、出渣、注漿、電氣、液壓、導(dǎo)向、物料運(yùn)輸?shù)榷鄠€(gè)復(fù)雜系統(tǒng)。后配套系統(tǒng)的前面，就是“江海號”的主機(jī)核心部分，主要包括推進(jìn)、管片拼裝、驅(qū)動(dòng)及刀盤開挖系統(tǒng)。

“江海號”盾構(gòu)機(jī)由中鐵十四局和鐵建重工聯(lián)合打造，最大開挖直徑達(dá)16.64米，專門為海太長江隧道項(xiàng)目定制。海太長江隧道連接江蘇省南通海門區(qū)和蘇州太倉市，過江隧道長11.185公里，其中盾構(gòu)隧道段長9315米，是“十四五”期間國家重點(diǎn)建設(shè)的過江通道，也是目前世界最長公路水下盾構(gòu)隧道和第一條設(shè)計(jì)時(shí)速100公里的過江隧道。建成后，過江通行時(shí)間將由目前的1小時(shí)壓縮到10分鐘。

中鐵十四局大盾構(gòu)專家 陳健它采用的是雙向六車道，采用高速公路的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)速度是100公里每小時(shí)，所以它比城市干道或者其他過江通道建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)更高，速度更快，隧道斷面也達(dá)到了16米。隧道采用盾構(gòu)法施工，要實(shí)現(xiàn)一邊掘進(jìn)，一邊要進(jìn)行襯砌安裝，所以隧道的開挖直徑要大于16.64

看點(diǎn)二

16米級盾構(gòu)機(jī)比14米級盾構(gòu)機(jī)的制造難度，呈哪些幾何級難度增長？

盾構(gòu)機(jī)全稱全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)，是遁地鉆山、穿江越海的利器，被稱為“工程機(jī)械之王”，是衡量一個(gè)國家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志。盾構(gòu)機(jī)系統(tǒng)復(fù)雜、技術(shù)精密，它的工作原理是通過刀盤旋轉(zhuǎn)，切削隧道工作面的巖土層，一邊開挖一邊拼裝隧道支撐管壁，最后在地底下形成一條成型隧道。

“江海號”最大開挖直徑達(dá)16.64米，盾構(gòu)機(jī)直徑越大，研制難度也呈指數(shù)級增長。

鐵建重工掘進(jìn)機(jī)事業(yè)部副總經(jīng)理 張帥坤：直徑越大，裝配和制造精度要求反而更高，比如盾構(gòu)機(jī)核心部件主驅(qū)動(dòng)裝備的精度都是以絲級計(jì)算的，一絲就相當(dāng)于頭發(fā)絲直徑的1/6。

不僅設(shè)備的制造裝配精度，還有設(shè)備的可靠性，對研制團(tuán)隊(duì)也是極大的考驗(yàn)。9315米，這是目前水下高速公路盾構(gòu)隧道的世界最長距離。這對盾構(gòu)機(jī)主軸承的可靠性是極大的考驗(yàn)。被喻為盾構(gòu)機(jī)“心臟”的主軸承是盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過程中幾乎不能更換的部件。它是盾構(gòu)機(jī)刀盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵核心部件，它帶動(dòng)刀盤旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)隧道挖掘。為了確?！敖Ｌ枴蹦軌蛲瓿沙^9公里的超長距離掘進(jìn)任務(wù)，研制團(tuán)隊(duì)為“江海號”裝配了直徑達(dá)8.6米的世界最大直徑整體式主軸承。

鐵建重工掘進(jìn)機(jī)事業(yè)部副總經(jīng)理 張帥坤：通過計(jì)算7.6米的主軸承可以滿足我們負(fù)載需求了，但是我們最終選型設(shè)計(jì)的時(shí)候，選了8.6米的主軸承，這也是目前全世界應(yīng)用到盾構(gòu)機(jī)領(lǐng)域的最大直徑整體式主軸承。我們主軸承壽命是按兩萬小時(shí)以上來設(shè)計(jì)的，因?yàn)檫@個(gè)工程實(shí)際需求不需要這么長時(shí)間，但是我們把它的富余系數(shù)提升到2倍以上。

看點(diǎn)三

在75米深水中絲滑換刀、多項(xiàng)智能化技術(shù)持續(xù)加持!國產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)“江海號”在江底如何挑戰(zhàn)不可能?

“江海號”在掘進(jìn)過程中，還要面臨一種危險(xiǎn)挑戰(zhàn)，那就是超高水壓、超大埋深。海太長江隧道最大埋深是在長江水面之下75米，水壓超過7.5bar，相當(dāng)于在一個(gè)指甲蓋這么大的面積上，就要承受7.5公斤的壓力。但“江海號”要掘進(jìn)超過9公里，刀盤上的刀具不可避免會(huì)磨損，必須更換才能繼續(xù)工作。但在75米深的水壓下更換刀具，幾乎是一個(gè)不可能完成的任務(wù)。

中鐵十四局大盾構(gòu)專家 陳?。?/span>進(jìn)行換刀，目前要采取壓縮空氣的方法施工，最高限度達(dá)到6bar，在6bar壓力下進(jìn)行作業(yè)需要專業(yè)的潛水作業(yè)人員，也只能作業(yè)半個(gè)小時(shí)，超過7.5bar的作業(yè)時(shí)間會(huì)更短，減壓時(shí)間就會(huì)更長，幾乎不可作業(yè)。

為了攻克高壓換刀這個(gè)攔路虎，“江海號”研制團(tuán)隊(duì)經(jīng)過兩年多的攻關(guān)，借鑒深海鉆井平臺(tái)高壓閘門的經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)新研制成功常壓換刀技術(shù)，為每把可更換刀具加裝了一道高壓閘門。

“江海號”重達(dá)5000多噸，這樣的“鋼鐵巨龍”在江底下軟土層掘進(jìn)，工程要求必須嚴(yán)格控制對地層的擾動(dòng)，沉降必須控制在毫米級。就像在一塊淤泥里的豆腐上打孔，還得保證豆腐不散。與很多人的想象不同，操作這么精密復(fù)雜的龐然大物精準(zhǔn)掘進(jìn)，只需要兩名技術(shù)人員。

“江海號”作為國產(chǎn)最先進(jìn)的盾構(gòu)機(jī)，還創(chuàng)新應(yīng)用了主軸承全狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)、管片構(gòu)件智能拼裝機(jī)器人等幾十項(xiàng)新技術(shù)，它不僅是一臺(tái)自動(dòng)化程度很高的智能盾構(gòu)機(jī)，也是一臺(tái)數(shù)字化的盾構(gòu)機(jī)?！敖Ｌ枴睅资畟€(gè)系統(tǒng)裝配了成千上萬個(gè)傳感器，產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)不僅匯聚在主控制室，也實(shí)時(shí)傳送到地面控制平臺(tái)。

看點(diǎn)四

“十四五”期間，國產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)全產(chǎn)業(yè)鏈如何從跟跑到趕超領(lǐng)跑的跨越式發(fā)展？

“江海號”等代表世界領(lǐng)先水平的國產(chǎn)超大直徑盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)的場景，這在二十年前是不敢想象的。那時(shí)的中國市場，洋品牌盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)機(jī)絕對占據(jù)主導(dǎo)地位。

鐵建重工掘進(jìn)機(jī)事業(yè)部副總經(jīng)理 張帥坤：以前我們使用國外進(jìn)口品牌的設(shè)備，即使一個(gè)微小的故障出現(xiàn)也要等國外專家過來，配件要從國外發(fā)過來，有時(shí)候要等好幾個(gè)月，這就對我們工程施工造成比較大的制約。

關(guān)鍵技術(shù)不能受制于人。經(jīng)過二十年的不斷自主創(chuàng)新，國產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)從無到有、從有到優(yōu)，終于實(shí)現(xiàn)趕超領(lǐng)跑。目前中國盾構(gòu)機(jī)全球占有率已經(jīng)達(dá)到了70%，產(chǎn)品遠(yuǎn)銷五大洲40多個(gè)國家和地區(qū)。特別是“十四五”時(shí)期，中國超大直徑盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，已經(jīng)形成全產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的能力。行業(yè)內(nèi)一般把14米及以上直徑盾構(gòu)機(jī)稱作超大直徑盾構(gòu)機(jī)。

這一時(shí)期國產(chǎn)超大直徑盾構(gòu)機(jī)的研制與應(yīng)用呈現(xiàn)出數(shù)量快速增長、技術(shù)迭代加速、應(yīng)用場景深化的鮮明特點(diǎn)。中國盾構(gòu)機(jī)智能化水平實(shí)現(xiàn)飛速發(fā)展，應(yīng)用場景從地鐵、公路隧道向穿江越海通道、深層地下空間發(fā)展，能源通道等更多領(lǐng)域延伸。盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)方向不只有水平掘進(jìn)，也開始向斜向豎向甚至拐彎掘進(jìn)，幫助解決特長隧道通風(fēng)的這一難題。

只有不斷創(chuàng)新才能領(lǐng)跑。位于湖南長沙的鐵建重工是“江海號”盾構(gòu)機(jī)的誕生地，中國幾乎一半的盾構(gòu)機(jī)都在這里研發(fā)制造。這里的科研人員依托過去上千臺(tái)盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)機(jī)研發(fā)制造和施工作業(yè)的海量數(shù)據(jù)積累，正在研發(fā)最新的盾構(gòu)機(jī)數(shù)字孿生大模型技術(shù)。

看點(diǎn)五

“十五五”新期待：向更大直徑、更快速度、更深地層！中國盾構(gòu)機(jī)未來五年這樣做！

大國不能沒有盾構(gòu)機(jī)這樣的國之重器，但大國重器的關(guān)鍵核心技術(shù)買不來，要不來，必須靠我們自主創(chuàng)新。中國盾構(gòu)機(jī)從跟跑到領(lǐng)跑的歷程告訴我們，只有國家的綜合實(shí)力、科技實(shí)力不斷提升，產(chǎn)業(yè)鏈不斷發(fā)展完善，我們才能研制出世界領(lǐng)先的大國重器。

接下來的“十五五”時(shí)期，我國的盾構(gòu)機(jī)將會(huì)朝著更大的開挖直徑、更快的掘進(jìn)速度、更深的掘進(jìn)深度、更多的應(yīng)用化場景等方面持續(xù)發(fā)力，變得更高端，更智能，更綠色，在技術(shù)領(lǐng)域持續(xù)實(shí)現(xiàn)世界領(lǐng)跑，也助力更多超級工程的實(shí)現(xiàn)。

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