52台！长沙造盾构机穿越粤港澳大湾区

外交部发言人赵立坚13日向全球推荐长沙之后，近日，他又在个人社交平台发布了一段广州地铁18号线的视频，并配文“广州地铁，最高时速达160公里”。

广州地铁18号线被称为“粤港澳大湾区”最快地铁，该线路连接广州东站到南沙区万顷沙，实现南沙副中心至广州中心城区30分钟的时空目标。

如此瞩目的地铁线路，修建起来同时需要多少台盾构机?5台，10台，还是20台?远远不止。实际上，在过去几年广州地铁18号、22号线的修建过程中，这一数字达到了惊人的52台。

这个全球最大盾构施工机群的缔造者，就是总部位于长沙的铁建重工。

广州地铁18号、22号线全长92公里，立项之初就头戴“国内投资额最大的地铁项目”的光环。即便如此，不到百公里的地铁线路为何要投入52台盾构机?研发过程中，铁建重工遇到了哪些难题，又是如何解决的?

一年多研发交付50台盾构机

去年9月，广州地铁18号线首通段正式运营，后通段首台盾构机于今年3月始发;今年3月底，广州地铁22号线首通段也正式通车。

此时，距离2条地铁线路首台盾构机下线近4年：2018年6月6日，广州地铁18号和22号线施工的“铁兵”系列首台盾构机——“铁兵一号”在铁建重工下线。

“铁兵一号”是直径8.8米的土压平衡盾构机，为该类直径的第四代成熟机型，长度123米，重1200吨，其断面尺寸在当时广州地铁施工中位居第一，堪称名副其实的“大国重器”。

2020年3月，“铁兵50号”号在广州地铁18号线万倾沙至横沥区间顺利始发，吹响了广州节后硬核复工的号角，一群数量庞大的“地下航母”穿行粤港澳大湾区的“江河湖海城”。

短短一年多，铁建重工为何能下线并交付如此大规模的盾构机群?铁建重工有关负责人介绍，成熟的研发技术是基础，强大的生产能力是关键，高效的售后服务是保障。

2007年，铁建重工从零起步，到2016年盾构/TBM年销售100余台套，全球市场占有率和生产能力排名第一。2017年上半年，铁建重工长沙第二产业园正式投产，也大幅提升了企业制造和交付能力。如今，40条盾构机生产线横跨铁建重工长沙一、二产业园，企业当之无愧成为全球最大地下工程装备制造基地。

“铁兵一号”抵达广州地铁施工现场后，中铁十九局技术人员和铁建重工现场服务人员共同协作，克服重重困难，不畏炎炎烈日，仅用25天就完成盾构机的组装及调试工作。

与此同时，铁建重工派遣了200多人的服务团队驻扎广州，并设了配件仓库，一旦盾构机有了故障，2小时之内就把专业服务人员派到现场，3个小时配件及时供应上，大大提升盾构机的作业效率。

不同地质环境让盾构机“个性十足”

正常来说，一台盾构机的使用寿命为10公里。那么，广州这2条92公里长的地铁线路，为何还需要52台盾构机来修建?这主要跟广州的地质条件有关。

原来，广州位于珠三角冲积平原，属独特地质断裂构造，素有“地质博物馆”之称，地铁工程遍布花城，33座综合枢纽通达7区，遁入地层深处建地铁，穿越犹如“豆腐”般的艰险地域，安全风险高，施工难度大，依靠单一的盾构机型根本无法完成。

时任广州地铁十八号线四分部(中铁二十五局管段)总工程师李双美介绍，“我们在施工中面临盾构隧道区域周边环境复杂;地面建筑物多、房屋临迁拆迁多;穿越范围内农田、鱼塘面积较大;地面车流量较大;区域地层为典型的上软下硬地层等五大挑战，施工风险高，这对盾构机的掘进控制提出了十分严格的要求”。

广州18号、22号地铁线先后下穿河流、既有运营地铁线，村庄以及密集房屋群等众多建构筑物和风险源。其中区间隧道与既有运营线垂直净距最小仅有5.5米，而且全线河道纵横，水塘密布，穿越200米以上宽度的河流有11处，最长的一段要在江底走1600多米。

不同区间面临的地质条件和施工环境千差万别，对设备选型要求各异，所以盾构机不能批量化生产，需要因地制宜研发、量身定做产品。这也意味着，铁建重工为广州研发制造的每一台盾构机都“个性十足”。

因此，铁建重工根据地质结构，为广州量身定制了52台盾构机群，以一台盾构机刀盘直径8.8米，身长200米来计算，52台“钢铁巨龙”肩并肩摆放在一起，占地面积超过13个标准足球场。

开发设计多项盾构新技术

面对如此复杂的地质，铁建重工技术人员并没有怯场。“针对一项项地质难题，铁建重工开发设计了冷冻刀盘、伸缩主驱动、刀具状态监管模式等多项技术。”铁建重工掘进机研究设计院研发人员陈庆宾介绍。

据陈庆宾透露，盾构机在广州地铁掘进过程中面临着软岩、硬岩、软硬交替等不同土层，为解决隧道塌方问题，盾构机采用的冷冻刀盘技术，能够把土层“冷冻”成一个罩壳式的安全体，“就像给盾构机定制了一款合适的安全帽，在稳定周围地质环境的同时，更便于掘进。”

刀具的研发和选材也颇为曲折。每台盾构机的刀盘上装有100多个刀具，好似人的“牙齿”，用来破石嚼岩。“因此刀盘材质要同时适应低温和高温，保持刀盘整体结构的强度、刚度。”陈庆宾说，研发团队经过上百次试验，终于完成了刀盘的设计和选材。

上一个难题刚解决，新的难题又相继出现：在遇到硬度较高的岩层地质时，刀具磨损较快，如何从紧贴施工作业面的刀盘上更换下损坏的“牙齿”，成为了一项极其复杂且危险的操作。

陈庆宾介绍，为了解决这个难题，铁建重工又重新配套开发了“伸缩主驱动”技术，可以让刀盘从施工作业面回退，便于在施工过程中碰上极硬岩和极高风险地层的时候，维修人员有更好的换刀操作空间。

同时，刀盘配合刀具状态监管模式，实时监测盾构机“牙齿”的状态，选择最佳更换时机，从而最大程度地降低了施工风险。