【文/觀察者網(wǎng) 周遠(yuǎn)方 編輯/尹哲】

“從‘中鐵1號(hào)’到‘中鐵1000號(hào)’，中國(guó)用12年時(shí)間，走過(guò)了主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手德國(guó)50多年的發(fā)展道路”，中鐵裝備副總經(jīng)理張志國(guó)感嘆。

也許，正是因?yàn)槲覀冏汾s的腳程太快，對(duì)大眾來(lái)說(shuō)，可能許多人早已習(xí)慣了上下班便捷的地鐵交通，習(xí)慣了乘坐過(guò)高鐵穿山越嶺，穿江過(guò)海，但對(duì)于盾構(gòu)機(jī)的認(rèn)識(shí)，可能還僅僅停留在見(jiàn)過(guò)外形，大體知道它的功能。

怎樣駕駛一臺(tái)盾構(gòu)機(jī)？它是如何工作的？中國(guó)盾構(gòu)機(jī)在全球如何迅速走過(guò)跟跑階段、逐步實(shí)現(xiàn)大體并跑、局部領(lǐng)跑？

2021年中國(guó)品牌日（5月10日至12日）前夕，觀察者網(wǎng)參加由國(guó)務(wù)院國(guó)資委新聞中心組織的“走進(jìn)新國(guó)企業(yè)·智能制造”大型采訪活動(dòng)，4月25日，我們與新華社、科技日?qǐng)?bào)等16家媒體一起深入鄭州市第六大街地底十七米，實(shí)地探訪盾構(gòu)機(jī)施工的最前線。

以下這段1分多鐘的短片，展示了5種盾構(gòu)機(jī)的工作原理和應(yīng)用場(chǎng)景。

在視頻中一開(kāi)始登場(chǎng)的，就是最常用的土壓平衡盾構(gòu)機(jī)，主要用于城市地鐵、地下綜合管廊施工等。

觀察者網(wǎng)在鄭州探訪的就是這種盾構(gòu)機(jī)的施工現(xiàn)場(chǎng)，我們從掘進(jìn)隧道入口前進(jìn)數(shù)百米，走到了如圖所示的盾構(gòu)機(jī)駕駛艙所在的位置。

在盾構(gòu)機(jī)駕駛室，可以看到多個(gè)屏幕，分別顯示盾構(gòu)機(jī)周圍各個(gè)角度的視頻影像、盾構(gòu)機(jī)前端刀盤上的復(fù)雜數(shù)據(jù)、盾構(gòu)機(jī)上各種探測(cè)設(shè)備感知到的環(huán)境數(shù)據(jù)等關(guān)鍵信息。

地下盾構(gòu)機(jī)駕駛室

在進(jìn)入地底掘進(jìn)隧道前，我們已經(jīng)在地面上的施工指揮中心大屏幕上看到過(guò)同樣的信息。現(xiàn)場(chǎng)施工人員介紹，前端駕駛室能夠看到的數(shù)據(jù)和影像通過(guò)光纖傳到地面上的指揮中心，兩者的信息是完全同步的。

地面上的盾構(gòu)施工指揮中心

中鐵工程裝備集團(tuán)智能院副院長(zhǎng)荊留杰介紹，地下施工和地面監(jiān)控的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步，體現(xiàn)了一個(gè)盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)采集傳輸能力，我們會(huì)在盾構(gòu)機(jī)上安裝一個(gè)數(shù)據(jù)采集盒，就像飛機(jī)上的黑匣子，所有的數(shù)據(jù)通過(guò)采集都會(huì)匯總到我們后方的數(shù)字化平臺(tái)，對(duì)后續(xù)的設(shè)備制造和施工方案都提供巨大的參考價(jià)值。

我們?cè)诘叵驴吹?，盾?gòu)機(jī)巨大的刀盤在前方轉(zhuǎn)動(dòng)，粉碎遇到的軟巖、沙土等地質(zhì)結(jié)構(gòu)，形成的渣土通過(guò)皮帶向隧道外運(yùn)輸，同時(shí)根據(jù)遇到的不同地質(zhì)情況，由駕駛員決定一定配方的回填材料，進(jìn)行回填平衡。

盾構(gòu)機(jī)向前掘進(jìn)一小段以后，就要在隧道壁上鋪設(shè)高強(qiáng)抗?jié)B混凝土鑄成的盾構(gòu)管片。

管片首先沿著軌道被輸送小車運(yùn)進(jìn)隧道，然后由工人遙控操作管片機(jī)鋪設(shè)到隧道壁上。

準(zhǔn)備鋪設(shè)的管片（左）和手拿鋪管遙控器的工人（右）

最后，盾構(gòu)機(jī)后方伸出液壓盾構(gòu)千斤頂，頂住鋪好的管壁，產(chǎn)生反作用力，繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)。

這一過(guò)程被中鐵工業(yè)黨委宣傳部長(zhǎng)王偉形象地比喻為“咬的動(dòng)、吃得下、穩(wěn)得住、吐得出”，

在視頻中第二個(gè)登場(chǎng)的TBM（TBM特指硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)，為盾構(gòu)機(jī)的一種）的動(dòng)畫，就較為清晰地表現(xiàn)了如何“咬的動(dòng)，吃得下”和如何“吐得出”。

那么，盾構(gòu)機(jī)駕駛員的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)體現(xiàn)在哪里呢？

荊留杰舉了個(gè)例子，比如說(shuō)在硬巖掘進(jìn)過(guò)程中，排出來(lái)的渣片比較完整，巖粉和規(guī)則的片狀比較多，那么狀況就比較好，如果皮帶機(jī)上出現(xiàn)一些大塊的渣片，切面很破碎、不規(guī)則的話，或者是水比較多的時(shí)候，就可以判斷前方地層不穩(wěn)定，這時(shí)候就要調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)，放慢刀盤轉(zhuǎn)動(dòng)和掘進(jìn)的速度，減少擾動(dòng)。

不過(guò)，在施工過(guò)程中，如果地質(zhì)探測(cè)不清楚，或者掘進(jìn)過(guò)程中特別依賴司機(jī)的經(jīng)驗(yàn)，是會(huì)造成一些問(wèn)題的，荊留杰坦言，如果掘進(jìn)參數(shù)設(shè)置不合理，刀具可能磨損得比較快，甚至出現(xiàn)異常和損壞；甚至在掘進(jìn)過(guò)程中可能遇到斷層和破碎帶，處理不當(dāng)可能會(huì)導(dǎo)致塌方，卡住我們的設(shè)備，一旦出現(xiàn)這種情況，基本上就會(huì)耽誤工期。

張志國(guó)在座談中舉了一個(gè)有驚無(wú)險(xiǎn)的例子，去年年底在瑞麗滇中引水隧洞工程的時(shí)候，直徑9.83米的盾構(gòu)機(jī)，1.7公里的引洞走了一半，遇到了喀斯特地貌，再往前一點(diǎn)就是一個(gè)大溶洞，處理不當(dāng)設(shè)備很可能就掉進(jìn)去，好在有超聲波探測(cè)設(shè)備提前預(yù)警，及時(shí)做了注漿填實(shí)處理，才避免了事故。

滇中引水工程萬(wàn)家隧洞4號(hào)支洞提前與主洞連通（中國(guó)日?qǐng)?bào)圖）