10月11日，《人民日?qǐng)?bào)》“經(jīng)濟(jì)新方位”欄目刊發(fā)專題報(bào)道《鐵龍過江，見證水下盾構(gòu)技術(shù)躍遷》，圍繞從“萬里長江第一隧”到“萬里長江高鐵第一隧”這一切口，解碼中國水下盾構(gòu)技術(shù)20年時(shí)間趕超西方200年的發(fā)展密鑰。文章深度報(bào)道“萬里長江高鐵第一隧”——渝廈高鐵重慶菜園壩長江鐵路隧道如何依托盾構(gòu)核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)精度掘進(jìn)，并深度揭秘中國盾構(gòu)技術(shù)從無到有、從有到優(yōu)實(shí)現(xiàn)跨越發(fā)展背后，中國鐵建大盾構(gòu)20年來的不懈攻關(guān)和技術(shù)積淀。現(xiàn)將文章摘編，以饗讀者。

二十年間，從“萬里長江第一隧”到“萬里長江高鐵第一隧”

鐵龍過江，見證水下盾構(gòu)技術(shù)躍遷

■ 李心萍

2005年，“萬里長江第一隧”——武漢長江隧道江南始發(fā)井正式開挖，拉開我國以隧道穿越長江的序幕。

2025年，“萬里長江高鐵第一隧”——渝廈高鐵重慶菜園壩長江鐵路隧道盾構(gòu)段近日順利貫通。

從長江中下游到上游，從公路到地鐵、高鐵隧道，萬里長江，多條隧道穿越，見證水下盾構(gòu)技術(shù)躍遷。

以毫米級(jí)精度掘進(jìn)

高鐵隧道成功穿越長江

重慶菜園壩長江鐵路隧道，中國高鐵首次穿越長江，難度何在？

隧道全長約11.9公里，連接重慶渝中區(qū)與南岸區(qū)，需穿越“山、城、水、江”4種環(huán)境。其中，“山”“城”“水”分別是重慶長江南岸的銅鑼山山脈、重慶市區(qū)和翠云水庫等4處水體。

“江”，則是長江主航道。隧道穿江段長度僅1282米，但泥巖砂巖變化反復(fù)，節(jié)理裂隙帶多，最小覆巖厚度僅10米。

建成這樣一條超高難度隧道，對(duì)盾構(gòu)裝備與施工工藝要求很高。

“萬里長江高鐵第一隧”盾構(gòu)貫通現(xiàn)場

裝備上，使用我國自主選型設(shè)計(jì)的大直徑泥水平衡盾構(gòu)機(jī)——“長江號(hào)”盾構(gòu)機(jī)。

這臺(tái)直徑12.66米，總長142米，總重量約3500噸的巨無霸，配備開挖倉高精度氣液壓力平衡控制系統(tǒng)，能精準(zhǔn)調(diào)節(jié)盾構(gòu)機(jī)開挖面壓力，頂住前方巨大的水土壓力，保證隧道掘進(jìn)安全。

“穿江，難就難在頂住高深度帶來的強(qiáng)水壓?！敝需F十四局項(xiàng)目盾構(gòu)負(fù)責(zé)人吳君才說，隧道最深處水壓達(dá)0.93兆帕，一旦開挖倉壓力沒控制好，江水和泥沙隨時(shí)可能涌進(jìn)盾構(gòu)機(jī)。平衡控制系統(tǒng)，就像給“長江號(hào)”裝上智能調(diào)壓閥，控制精度達(dá)0.01兆帕。

工藝上，創(chuàng)新應(yīng)用隧道軸線精準(zhǔn)控制、盾構(gòu)智能管控等技術(shù)。

“智能管理系統(tǒng)可實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并與公司南京總部的盾構(gòu)智慧管控中心進(jìn)行云端多方協(xié)同管理，確保盾構(gòu)機(jī)精準(zhǔn)導(dǎo)航和掘進(jìn)。”中鐵十四局項(xiàng)目現(xiàn)場施工負(fù)責(zé)人王健介紹，“長江號(hào)”以毫米級(jí)精度穿越了高速公路、文物建筑、長江航道、軌道交通、高層樓群等16處風(fēng)險(xiǎn)源。

隧道施工5年，地下施工熱火朝天，地上車流穿行如常，人們絲毫不覺，這是為何？

“盾構(gòu)機(jī)的組裝和始發(fā)是在重慶南山149米深的洞室內(nèi)，穿越城區(qū)和長江后，在山體的洞室完成接收，全程‘隱匿行蹤’?！蓖踅〗忉?，這是國內(nèi)首個(gè)洞內(nèi)完成盾構(gòu)機(jī)組裝、始發(fā)、接收、拆解全流程作業(yè)的高鐵大直徑盾構(gòu)項(xiàng)目。

隧道全線貫通后，重慶站與重慶東站將實(shí)現(xiàn)快捷貫通，渝湘高鐵、渝萬高鐵成功引入中心城區(qū)的重慶站。

從無到有、從有到優(yōu)

盾構(gòu)技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨越發(fā)展

水下隧道施工難，被稱為“刀尖上的舞蹈”。長江江底是厚厚的淤泥、松軟的沙層、堅(jiān)硬的巖石、交錯(cuò)并存的破碎帶，施工難度更大。

全國工程勘察設(shè)計(jì)大師、中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院總工程師肖明清介紹，水下修建隧道有4種常見技術(shù)，沉管法、鉆爆法、圍堰明挖法、盾構(gòu)掘進(jìn)法。

盾構(gòu)掘進(jìn)法，是用盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行隧道掘進(jìn)，盾構(gòu)機(jī)邊掘進(jìn)邊拼裝管片，實(shí)現(xiàn)隧道一次性完整成型?！霸诮淄诰蜻^江隧道，盾構(gòu)法相對(duì)經(jīng)濟(jì)、安全，且施工時(shí)對(duì)周圍環(huán)境影響較小?！毙っ髑逭f。

因此在當(dāng)年，武漢長江隧道的開掘選擇了盾構(gòu)掘進(jìn)法。

“當(dāng)時(shí)國內(nèi)只在上海黃浦江修建了幾座水下隧道，其地質(zhì)條件、水壓力、掘進(jìn)長度等均無法與武漢長江隧道比擬?！毙っ髑寤貞?，那時(shí)，我國不僅缺乏技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)，而且大型盾構(gòu)機(jī)完全依賴進(jìn)口。

南京長江隧道建成通車

艱苦求索，摸索前行。2008年，武漢長江隧道建成通車；2009年，同樣采用盾構(gòu)施工法的南京長江隧道實(shí)現(xiàn)雙線貫通，中國水下盾構(gòu)技術(shù)迅速發(fā)展、成熟。

“南京長江隧道是當(dāng)時(shí)長江流域已建成和正在建設(shè)的超大型盾構(gòu)隧道中地質(zhì)條件最復(fù)雜、技術(shù)難題最多和施工風(fēng)險(xiǎn)最大的工程?！敝袊こ淘涸菏俊⒛暇╅L江隧道專家委員會(huì)主任錢七虎說，南京長江隧道的建成，標(biāo)志著我國超大直徑盾構(gòu)隧道施工取得重大突破。

隨后，憑借技術(shù)安全、穿越高效的優(yōu)勢，大盾構(gòu)穿越長江的方案在過江通道建設(shè)中逐漸嶄露頭角。

“我們先后承建長江大盾構(gòu)隧道16座，順利完成一批超大直徑、超長距離、超高水壓的重大工程?！敝需F十四局大盾構(gòu)專家陳健說。

如今，以隧道方式穿越長江，已是尋常。在長江上中下游，已有近30項(xiàng)建成、在建的10米級(jí)以上過江隧道工程。

長江中游，從首條穿越長江地鐵隧道——武漢地鐵2號(hào)線，到4號(hào)、7號(hào)、8號(hào)線，武漢地鐵多次穿越長江。

長江下游，從南京長江隧道到蘇通GIL綜合管廊長江隧道，從公路到特高壓，盾構(gòu)隧道持續(xù)拓寬應(yīng)用領(lǐng)域，開創(chuàng)特高壓輸變電工程穿越江河湖海等大面積水域新模式。

長江入?？?，世界最長公路水下盾構(gòu)隧道——海太長江隧道，“江海號(hào)”盾構(gòu)機(jī)正以每天16米的速度穩(wěn)步掘進(jìn)。

不僅是長江隧道，越來越多沿海沿江城市，在修建公路、鐵路、城市地鐵、綜合管廊等越海穿江穿河通道時(shí)，也選擇“隧道下穿”形式?！拔覈讶嬲莆沾笾睆蕉軜?gòu)施工的關(guān)鍵技術(shù)，在這一領(lǐng)域擁有領(lǐng)先優(yōu)勢?！卞X七虎說。

以20年趕超200年發(fā)展

領(lǐng)跑之下競爭依舊激烈

20年前，盾構(gòu)機(jī)主要靠進(jìn)口，無論武漢長江隧道還是南京長江隧道，均使用昂貴的進(jìn)口盾構(gòu)機(jī)。

國產(chǎn)16米級(jí)超大直徑盾構(gòu)機(jī)江海號(hào)”正在長江江底穩(wěn)步掘進(jìn)

如今，從海太長江隧道到崇太長江隧道，都由國產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)開掘。我國盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)業(yè)以20年趕超西方200年發(fā)展，已能自主研發(fā)設(shè)計(jì)直徑2米至16米盾構(gòu)機(jī)，并贏得海外60%市場份額。

跟跑，并跑，再到部分領(lǐng)域領(lǐng)跑，國產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)優(yōu)勢漸顯。但行業(yè)企業(yè)也坦言，個(gè)別領(lǐng)域仍有不足。

比如超大直徑盾構(gòu)機(jī)領(lǐng)域。業(yè)界通常把直徑14米及以上盾構(gòu)機(jī)稱為超大直徑盾構(gòu)機(jī)。近年來在國家各類重大項(xiàng)目支持下，我國盾構(gòu)機(jī)部件國產(chǎn)化率已超90%，但超大直徑盾構(gòu)機(jī)部分關(guān)鍵部件仍未完全實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化替代。

以大直徑盾構(gòu)機(jī)主軸承為例，雖然多家企業(yè)已具備大直徑軸承設(shè)計(jì)、加工制造、試驗(yàn)檢測能力，并能生產(chǎn)出6到8米級(jí)的主軸承（適用于12到16米盾構(gòu)機(jī)），但還有待工程搭載應(yīng)用驗(yàn)證。

再如智能化領(lǐng)域。我國盾構(gòu)機(jī)企業(yè)持續(xù)引入智能化技術(shù)，實(shí)際應(yīng)用中，智能盾構(gòu)整體技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平。但參照汽車智能駕駛能力水平認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)，離L4級(jí)（高度自動(dòng)駕駛）仍有較大差距。

行業(yè)專家表示，制約盾構(gòu)機(jī)行業(yè)大模型發(fā)展的一大瓶頸在于數(shù)據(jù)孤島。當(dāng)前，盾構(gòu)機(jī)行業(yè)數(shù)據(jù)散落在制造企業(yè)、施工單位、業(yè)主等多方主體，再加上行業(yè)數(shù)據(jù)往往涉及制造“秘訣”、施工“秘籍”、管理“訣竅”，難以跨部門調(diào)取、整合、挖掘。

“這需要政府部門、行業(yè)協(xié)會(huì)、企業(yè)共同探索，讓我國數(shù)據(jù)優(yōu)勢、場景優(yōu)勢更好發(fā)揮作用?！敝袊鴻C(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)有關(guān)負(fù)責(zé)人表示。

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