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文|沈言论
最近几年,中国盾构机的发展速度可以说是日新月异。
几年前我们还能听到外国盾构机“卡脖子”的消息,到了今年的9月16日,新华社就报道了中国第一台“会爬坡的盾构机”在河南洛宁圆满完成了施工任务。
那么以盾构机挖掘速度作比较,中国和美国、德国的盾构机又有多大的差距呢?
美国盾构机盾构机顾名思义,就是能在地下或山脉岩层中一边挖掘前进、一边支撑建设的机器。
在盾构机发明出来以前,人们想要在岩层中掘出一条隧道几乎是不现实的。不仅耗时耗力,并且对施工工人的人身安全也没有保证。
美国是除了英国以外世界上较早开始研发并使用盾构机的国家之一,根本原因就是他们的基建条件十分差劲。
20世纪初,宾州铁路公司决定要在纽约建一个最豪华的火车站,通过水底隧道将纽约与各州的交通网联系起来。
但纽约曼哈顿的地理位置我们都知道,三面环水,人们乘火车之前还得先坐船,十分不方便。
100多年以前又没有现在这么先进的水底隧道搭建技术,为了更好地运营起这座火车站,宾州铁路公司就只好请出他们的“大国重器”——盾构机。
那时候的盾构机完全不能和现在相比,或者与其说是“盾构机”,倒不如说是给工人们提供了一个作业平台。挖土、运土都是工人们手动完成,“盾构机”只不过是保障了施工工人的水下施工环境。
所以也可想而知,这种情况下的“盾构机”挖掘速度也十分感人,完全就是一铲子、一推车,靠人力挖掘出的这一条条水底隧道。
后来美国虽然有能力研发更先进的盾构机,但火车站也基本建好了,再加上美国地广人稀,地面公路交通也完全够用,盾构机也就逐渐淡出了人们视野。
直到现在,美国的“盾构机巅峰”依旧停留在“贝莎”这台盾构机。全长110米,重7000吨,每小时挖掘速度3.6米。
这份数据虽不算出色,但在“基建狂魔”这个称号还属于美国的时间段,确实也给美国的基建做出了很大的贡献。不过是现在美国不需要再到处挖洞了,盾构机的性能也就没有再继续翻新。
德国盾构机与美国不同,德国因为某些历史原因,从工业革命时期直到现在,其国内的基础设施建设几乎一直都没停过。而德国的“工匠精神”也是出了名的,所以盾构机的性能上自然也不会太差。
德国现在比较出名的就是海瑞克盾构机。这个公司成立于上世纪70年代,致力于机械管道和适应各种地质条件隧道掘进设备研发。
我们中国在此前很长一段时间,所使用的盾构机也十分依赖于德国和日本。日本的三菱重工自然不必多说,德国的海瑞克盾构机在施工精度、推进速度以及稳定性方面的确处于世界前列,掘进速度能达到6米每小时。
虽然从数据上看起来似乎不算出彩,但德国的盾构机好就好在稳定性高。无论施工环境多么恶劣,海瑞克盾构机都能很好地适应各种岩层和地质环境,掘进速度也几乎不会受到太大影响,算得上是一代工程质量的代名词。
说到这里顺便提一下日本的盾构机。根据网上相关从业者的表述来看,德国海瑞克和日本小松,这两种盾构机此前很长一段时间都是中国基建的“常客”。
德国海瑞克的优势就在于稳定,在我国第二阶梯的大部分城市中的轨道交通方面都起到了很大帮助。
而日本小松好就好在它小直径的推进测量系统,可以很好地适应中国长江三角洲一带松软的地质岩层。例如宁波早期搭建的轨道交通基本都是出自日本小松。
中国盾构机我国盾构机的起步时间比起美国和德国相对较晚,在上世纪末搭建轨道交通时才意识到盾构机这个问题。
奈何这种东西是西方国家率先研发的,虽然成本并不高,可毕竟世界上只有那么几个国家有能力制造,因此溢价几乎是成本的数倍甚至数十倍。
更重要的是由于美西方的打压,就算我们想要从日本购买盾构机也必须征得美国和其他国家的同意,再加上西方国家对中国实施了技术禁令,所以中国的盾构机在起步阶段就十分艰难。
为了打破西方国家的技术垄断,中铁隧道局集团在2000年开始投入巨资开始研发,并在河南新乡成立了以技术研发、组装调试、制造维修为基础的一体化研发中心,这也是现如今中铁装备的前身。
为了推动中国盾构机的研发和制造,我国在2002年将盾构机列入了国家“863”计划,正式拉开了以国家层面自主研发盾构机的篇章。
就这样一直持续到2009年,中铁装备先后在5项“863”计划项目中取得研究成果,让中国盾构机实现了从无到有,从“0”到“1”的历史性突破。
2009年2月6日,“中国中铁1号”在天津地铁3号线营道口站成功始发,于6月12日到达和平站,相当于向世界证明了中国也能独立研发出自己的盾构机,并且在性能方面丝毫不逊色西方。
施工方面,由于中国幅员辽阔,山地、平原、丘陵各类地形错综复杂,所以中国盾构机的掘进速度不太稳定,不过也能保证最低每小时5米,算得上是初步赶上了德国盾构机的性能。
但是在施工条件较好的路段,中国盾构机掘进的最高速度却能达到每小时10米,完全是领先世界的存在。
对于5到10米每小时的掘进速度,相信中国盾构机在日后的研发和施工过程中必然还会继续改进,使其朝着多元化、智能化的方向发展。
或许在不久的将来,中国盾构机就能完全领先于美西方,成为中国基建史上的新的里程碑。
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参考资料:
历史的记忆:“中国中铁1号”的传奇旅程——2019/12/12·第一工程机械网
奋进强国路 阔步新征程丨向上的中国·“钢铁穿山甲”:国产盾构机爬坡过坎的奥秘——2024-09-16·新华社