中铁四局：智能化掘进工装设备助力重点工程跑出加速度

近日，在浙江桐乡，中铁四局承建的乌镇大道干道快速化改造(市区段)项目举行通车仪式。作为主城区首条立体化道路，该项目的建成通车，是桐乡市委市政府以实际行动破解拥堵难题，回应人民群众美好期待的重要举措。

随着机动车保有量的日益增加，近年来，乌镇大道成为该市中心城区流量最大、服务车辆最多、运行速度最慢、最为拥堵的道路。完善桐乡市乌镇大道干道快速化改造(市区段)项目，成为老百姓最迫切需要解决的实事难事之一。

2022年10月，桐乡市乌镇大道干道快速化改造(市区段)项目开工。据了解，该项目的立体化改造主要采取“地面道路+地下直通隧道”的形式，项目全长2549米，改造后道路拓宽至双向八车道，设计时速60公里。通车后，该道路通行能力将提升近一倍，有效增强了桐乡市区与乌镇之间的区域联系。

浙江桐乡乌镇大道项目世界最大断面矩形曲线顶管机“桐城先锋号”进行施工作业(刘玉才摄)

在乌镇大道隧道建设过程中，施工方中铁四局上海公司项目团队采用顶管施工作业法，并为此专门定制研发了大断面矩形曲线顶管机“桐城先锋号”，该设备也填补了世界大断面矩形曲线顶管施工技术空白。

前期，中铁四局上海公司邀请国内顶管界多名专家对施工方案进行研讨，从设计、施工、设备等角度采取了多项有力措施，确保顶进过程顺利实施。

据中铁四局上海公司桐乡乌镇大道干道快速化改造(市区段)项目总工程师李永贵介绍，相较于传统的明挖法施工，该隧道采用顶管施工并不会对路面交通产生影响，极大地保障了周边市民出行和交通安全。“桐城先锋号”装配了适宜大断面曲线顶管的紧凑型主机，配备了智能控制技术，具有对土体扰动小、曲线适应性强、设备灵敏度高等特点。设定顶进参数后，只需要一名操作人员在控制室便能够指挥“桐城先锋号”按图作业，比常规顶管施工，节约操作工3人，顶进速度也比同尺寸顶管机每天快0.5米，最终顶管工程提前19天贯通，同时节约成本超千万元。

除了市政路桥工程，智能化掘进工装设备也被广泛使用于高速铁路、城际铁路、市域铁路等建筑领域。这些智能化工装设备可以大大提高施工生产效率、降低成本，更重要的是，可以减少因人为操作和错误带来的安全隐患，从而切实保障作业人员的健康安全。

北京至天津滨海城际铁路“京滨同心号”大直径泥水盾构机在下穿天津滨海国际机场区域1号隧道施工作业(刘玉才　摄)

“京滨同心号”总长149米，总重约3250吨，开挖直径13.8米，开挖隧道可供高速铁路双线并行。这台机器正在用于北京至天津滨海新区高速铁路工程下穿滨海国际机场区域的1号隧道施工。这条盾构隧道长约2923米，最大埋深约29.8米，具有“直径大、土质粘、风险高”等特点。“由于隧道处于滨海软土地层，且隧道开挖直径大，掘进施工中容易出现过大沉降，极易导致隧道结构失稳、周边建筑受损等问题。因此，沉降控制是其中非常重要的一环。”中铁四局城轨分公司京滨铁路4标段2分部副总工程师李然说。

“京滨同心号”掘进过程中，会产生大量施工数据。通过对这些数据进行深入挖掘和分析，系统揭示不同地层的大盾构掘进响应规律，并利用人工智能深度学习，形成可动态更新的控制策略，最终实现盾构一键启动和无人自主巡航，使得姿态控制更为平稳。相比传统技术，能够显著提高隧道轴线精度，大幅减小地表沉降。

在掘进过程中，施工作业人员还要在盾构机尾部注入水泥-水玻璃双液浆，约二三十秒便可把泥土像果冻一样凝固住。这种双液浆能够有效控制管片上浮并控制地表沉降，保证施工安全。

除此之外，盾构机每掘进约2米，后续台车会铺装箱涵及管片撑起隧道。李然说，一片宽约2米、长约9.8米的隧道箱涵重约38.2吨。过去依靠机器辅助人工安装，装一片至少要3个工人花费25分钟。为此，该项目联合设备厂家自主研发采用国内首台全自动六自由度箱涵智能拼装机。使用该设备后，拼装精度差由原来的5毫米降低至0.5毫米，同时在减少50%人工的基础上，每安装一片管片将节省10分钟时间，有效提高了作业率，实现了机械化减人、绿色化节能的目标。

广东深圳至江门高速铁路阳台山隧道应用三臂凿岩台车施工作业(姚航　摄)

建设中的广东深圳至江门高速铁路是国家“八纵八横”高铁网沿海通道的重要组成部分，是支持粤港澳大湾区和中国广东自贸区建设的重大交通基础设施。项目建成后，广东省沿海高铁主通道将全线贯通，可直接带动粤东粤西与珠三角的区域协调发展，深圳前海自贸区与广州南沙自贸区可实现半小时高铁互联互通，对进一步打造“轨道上的大湾区”，促进珠三角西翼片区经济社会发展具有重要意义。

阳台山隧道位于广东省深圳市境内，属深江铁路全线长大隧道之一，是全线重难点工程。该隧道全长6650.18米，最大埋深约344.72米，隧道穿越花岗岩地层，岩质较硬，极易沿节理裂隙面形成危岩落石，且该隧道上跨既有线及规划铁路，隧道进口临近赣深铁路下行联络线阳台山2号隧道，施工组织协调难度大、安全风险高。

为此，中铁四局五公司深江铁路5标项目部科学组织，量身定制了包括全电脑三臂凿岩台车、智能拱架安装台车等新型设备，形成了隧道智能机械化施工模式，有效破解阳台山隧道建设中的“盲点、痛点、难点”。

三臂凿岩台车外形类似一台巨型挖掘机，车辆前方配有三条十几米长的机械钻臂，是专门在隧道施工掘进中打炮眼的重型装备。

“有了这个大家伙，我不到两个小时就可以完成199个炮眼钻探，比以前快了将近1.5倍。”坐在驾驶室里，三臂凿岩台车驾驶员岳海峰自豪地说。

据项目常务副经理阚剑锋介绍，打炮眼是隧道施工中最危险的一道工序。过去传统的施工方式需要20几个工人为一组，站在隧道施工“掌子面”岩石下面用钻杆打孔，碎石就在工人眼前掉落，一旦发生坍塌就会威胁作业人员的生命安全。

现在驾驶三臂凿岩台车，只需开到“掌子面”十几米外，通过机械手臂，就可以远距离施工。不仅节省人力，而且安全度大大提高。目前，阳台山隧道已开始进洞施工，整体工程进展有序推进。