我国自主研发全球首台可变径盾构机攻克核心区施工难题

城市地下空间开发加速推进的背景下,城际铁路隧道建设需要同时应对更密集的市政管网、更繁忙的既有交通,以及更严格的沉降控制要求。芳白城际隧道施工现场位于地下40多米处,盾构机连续作业、人员轮班值守,目标明确:在既有铁路下方安全、平稳完成穿越,将对地面交通和周边环境的影响降到最低。 问题:复杂环境下“窗口期”紧、风险控制难。此次“变径一号”处于下穿京广铁路的关键阶段,施工窗口期约束强,一旦错过,往往需要等待更合适的调度与管控条件,工期、成本和组织压力随之增加。另外,盾构掘进涉及推力、扭矩、土压(泥水仓压力)等多参数耦合,任何异常都可能引发地层扰动风险,对既有线路安全和地表沉降控制提出更高要求。 原因:传统工法适配不足与装备可靠性要求同步提升。过去在复杂城区常通过多台不同直径盾构机配合,或采用结构转换满足不同断面需求。但在场地受限、工序衔接紧密的条件下,设备更换和转换段处理不仅占用空间、增加工序,还会带来更多不确定性。另一上,可变径盾构结构更复杂、系统集成度更高,对液压、电控、主驱动、拼装等环节的稳定性要求更严,尤其狭小空间内检修与排障难度更大。 影响:以装备创新带动施工组织优化,提升核心区施工能力。“变径一号”实现刀盘开挖直径在8.83米至12.45米之间连续伸缩,可在原位平稳变径,减少传统模式下的转换工序与重复开挖,有助于实现“一站两隧、连续成型”等组织方式,缓解核心区施工空间紧张、转换段风险较高等问题。对工程现场而言,连续成型让工序链条更清晰、质量控制更聚焦;对行业而言,可变径技术为多断面需求的地下工程提供更高效的装备选择,有望在城市群轨道交通、综合管廊等场景拓展应用。 对策:以数据化监测和精细化维保守住安全底线。工程师团队在盾构机内部开展高频巡检,并通过移动端实时掌握刀盘转速、系统推力、刀盘扭矩、泥水仓压力、主驱动油脂压力等上百项参数变化,形成“现场巡检+数据监控”的闭环管理。在维保上,现场人员将经验做法流程化:通过听辨关键部件运转声、观察参数波动、识别电控线路焦味与浆液异味、核对作业细节并结合实操测试等方式快速定位隐患,及时处置液压系统阀门、管线渗漏、压力异常等风险点。同时,围绕多刀梁同步伸缩、狭小空间自动化拼装等关键难题形成配套工艺与保障措施,确保装备在关键窗口期保持稳定状态,为安全下穿提供支撑。 前景:从“能干”走向“干得好”,装备迭代将推动建造方式升级。随着城市更新与轨道交通加密发展,地下工程将更频繁面对“穿越密集设施、控制微小沉降、减少施工扰民”的综合要求。可变径盾构在减少转换工序、提升适配能力上已展现优势,但要实现规模化推广,仍需可靠性验证、标准体系、运维人才培养、工法适配与成本控制诸上持续完善。可以预期,随着关键技术与管理体系更加成熟,更多具有自主创新特征的高端装备将走向工程一线,成为提升城市地下空间治理能力的重要支撑。

从“变径一号”的研发和应用中,可以看到我国在关键装备领域的创新进展;这不仅是盾构机技术的一次突破,也折射出基础设施建设能力的提升。在地下40多米的作业空间里,高文梁和团队以精准操作、持续创新和长期坚守,完成了关键节点的挑战。正是这样一线建设者与技术人员的努力,用专业与汗水为城市发展打下更稳固的基础,推动基础设施建设向更高质量、更高水平迈进。