當(dāng)前熱門：鐵建重工成功研制國產(chǎn)最小直徑快速鋪頂機(jī)

這臺國產(chǎn)最小直徑快速鋪頂機(jī)直徑僅有914毫米，架空擺放也只到陳亮胸口位置。 長沙晚報全媒體記者 伍玲 攝

(資料圖片僅供參考)

你也許見過城市里修建地鐵時常見的“巨無霸”盾構(gòu)機(jī)，一個刀盤就有四五層樓高，可是，你應(yīng)該沒有見過微縮版的“掘進(jìn)機(jī)”，“躺”在地上，刀盤還沒一個3歲的小孩高。

6月15日，在鐵建重工長沙第一產(chǎn)業(yè)園，記者親眼見到這臺編號為DS1212、號稱國產(chǎn)最小直徑快速鋪頂機(jī)時，此前腦海中對它虛構(gòu)的一切印象全部化為一句話，“螺螄殼里做道場”。

“雖然直徑只有914毫米，但大型盾構(gòu)機(jī)該有的系統(tǒng)和功能，這臺快速鋪頂機(jī)一樣不少。”鐵建重工土壓盾構(gòu)研究分院院長陳亮介紹，預(yù)計7月這臺快速鋪頂機(jī)將拆裝運(yùn)往泰國，參與曼谷天然氣管道鋪設(shè)工程。

打破國外壟斷

與鐵建重工往常直徑動輒十幾米、四五層樓高的大型盾構(gòu)機(jī)不同，這臺快速鋪頂機(jī)顯得“袖珍”。即使目前被懸空擺放著，它也只到陳亮的胸口位置。

根據(jù)行業(yè)劃分，直徑3米以下為小型掘進(jìn)機(jī)，直徑1米以下為微型掘進(jìn)機(jī)。2019年以前，這個細(xì)分領(lǐng)域的產(chǎn)品，全球只有德國一家企業(yè)能夠制造出來，因此，該企業(yè)在市場擁有絕對的話語權(quán)，“設(shè)備價格、施工工期、保障服務(wù)全部由廠商說了算”。

事實(shí)上，成立十余年來，鐵建重工已經(jīng)用逾千臺掘進(jìn)機(jī)訂單數(shù)告訴外界，他們在不斷打破國際壟斷，填補(bǔ)國內(nèi)空白。這一次，也不例外。

“2019年一位客戶找到我們，想聯(lián)合研制小型快速鋪頂機(jī)，公司覺得時機(jī)也成熟了，快速組建了9個人的團(tuán)隊(duì)。”彼時，陳亮才32歲。

團(tuán)隊(duì)組建后，他們主要做的事是：在三維系統(tǒng)不斷模擬設(shè)備零部件空間布局的合理性，尋找適配小型鋪頂機(jī)的零部件，駐守在組裝線旁，實(shí)時察看裝配進(jìn)度，并與設(shè)計圖紙反復(fù)比照。

當(dāng)年，經(jīng)過幾個月的艱苦研制，一臺直徑1219毫米的快速鋪頂機(jī)在鐵建重工下線，性能不遜于國外品牌，而價格僅為國外品牌的一半。

隨后，這臺快速鋪頂機(jī)被運(yùn)往國內(nèi)某油氣管道項(xiàng)目“服役”，并創(chuàng)造了日進(jìn)尺191米的施工紀(jì)錄。

攻克三大難題

比起2019年下線的快速鋪頂機(jī)，記者當(dāng)日見到的這臺快速鋪頂機(jī)直徑還小了300余毫米。這意味著無論是設(shè)計還是裝配，都面臨更大的難度。

“這些快速鋪頂機(jī)基本上用于石油、燃?xì)狻⑽鬯裙艿拦こ淌┕ぃ恍枰魍谑┕ぃ坏┤氲赝诰颍筒荒艹鲥e。”陳亮告訴記者，小型鋪頂機(jī)不像大直徑盾構(gòu)機(jī)，刀盤和控制系統(tǒng)如果出現(xiàn)故障，技術(shù)人員還可以鉆入地底，進(jìn)入盾構(gòu)機(jī)內(nèi)部進(jìn)行檢修。

“快速鋪頂機(jī)尺寸越小，對空間設(shè)計利用率要求就越高。”負(fù)責(zé)DS1212快速鋪頂機(jī)總體設(shè)計的劉任豐，今年也不過29歲。他說，如何將各個零部件合理布局，這是要解決的首要難題。“小的快速鋪頂機(jī)組裝時更費(fèi)勁，裝配時只能一個人鉆進(jìn)去，趴著干。”

記者注意到，盡管整個快速鋪頂機(jī)內(nèi)部全是各種密密麻麻的零部件和管線，但布局井然有序，其中最大的零部件當(dāng)屬出渣泵，需要在直徑860毫米的管道內(nèi)布置。

一般來說，快速鋪頂機(jī)由掘進(jìn)機(jī)和推管機(jī)兩大部分組成，具備開挖、支護(hù)和出渣三大功能，利用掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行隧道開挖，推管機(jī)夾住管道將其推入地層，實(shí)現(xiàn)隧道開挖、管道鋪設(shè)同時進(jìn)行。

設(shè)計要考慮的第二個問題是長距離散熱。“快速鋪頂機(jī)長期作業(yè)，會產(chǎn)生大量熱量，內(nèi)部空間本來就小，額外鋪設(shè)水冷系統(tǒng)肯定要擠占快速鋪頂機(jī)空間，成本也要上去。”于是，研發(fā)團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑，創(chuàng)新冷卻系統(tǒng)，利用原有的泥漿、出渣管道作為降溫系統(tǒng)，既出渣又降溫，一舉兩得，從而解決了這一難題。

對于客戶來說，還有一個關(guān)心的問題，就是在不明挖的前提下，快速鋪頂機(jī)如何精準(zhǔn)地按照路線掘進(jìn)。

原來，這臺快速鋪頂機(jī)將要在曼谷燃?xì)夤艿拦こ痰亩鄠€長區(qū)間施工，最長區(qū)間長度達(dá)1000米，為大坡度V形縱曲線穿越施工，管道中部還要下穿建筑物，而燃?xì)夤艿谰€路剛好從沿線電線塔的2個樁基中間穿過，樁基間距僅為3.5米，因此對設(shè)備可靠性及測控導(dǎo)向精度要求極高。

以往設(shè)計大直徑掘進(jìn)機(jī)時，研發(fā)團(tuán)隊(duì)常會采用激光導(dǎo)向系統(tǒng)來確定路線，一旦出現(xiàn)偏差，技術(shù)人員還可以進(jìn)入內(nèi)部復(fù)測校正。快速鋪頂機(jī)受限于施工環(huán)境，研發(fā)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地使用慣性導(dǎo)航+復(fù)測系統(tǒng)來測定路線，完美地解決了這一問題。

未來前景廣闊

根據(jù)國家統(tǒng)計局發(fā)布的《2021年中國油氣管道建設(shè)新進(jìn)展》顯示，2021年天然氣管道新建成里程約3126千米；原油管道新建成里程1690千米，較2020年增加1594千米；成品油管道新建成里程598千米，較2020年增加598千米。

“我們小型、微型快速鋪頂機(jī)的客戶主要為中石化、中石油等單位。”陳亮告訴記者，快速鋪頂機(jī)只要“一頭”開挖簡易工作井，不需要像明挖一樣，對路面“開膛破肚”，因此客戶更青睞于選擇快速鋪頂機(jī)來施工。

而近年全國各地加速上馬的地下綜合管廊項(xiàng)目，通過線路“入地”消除了天空“蜘蛛網(wǎng)”，也是當(dāng)下快速鋪頂機(jī)急需搶占的“地盤”。

據(jù)介紹，我國地下綜合管廊建設(shè)從2015年開始試點(diǎn)，到去年6月底，279個城市、104個縣累計開工建設(shè)管廊項(xiàng)目1647個、長度5902千米，形成廊體3997千米。

“盡管明挖施工更經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，但隨著各地城市化水平不斷提高，城市建筑物的增加，使用快速鋪頂機(jī)進(jìn)行管道施工將成為新趨勢。”話語中，陳亮對快速鋪頂機(jī)的未來充滿信心。