大連地鐵掘進中的核心設備——盾構機目前正緊張地掘進于地下。作為地鐵建設中的明星，盾構機的迷人之處在于它所經之處身后都會留下光整、已砌好的混凝土隧道。目前已經在大連地下掘進的盾構機共有兩臺，其中的一臺就是由大連自己的企業(yè)大連重工·起重集團有限公司生產的。

　　精準：盾構機不“跑偏” 幾公里偏差僅有幾毫米

　　2010年12月5日零時前后，大連地鐵首臺盾構機第一批組件分6車由重工·起重集團泉水廠區(qū)陸續(xù)運抵大連地鐵1號線港灣廣場站，在吊裝結束之后，這臺盾構機開始了它與大連地鐵結緣的生命歷程。

　　“盾構機的工作原理就是通過盾構油缸作用在后面已經安裝的‘管片’上，反力使盾構機向前前進。同時，壓驅動刀盤旋轉，通過滾刀、削刀挖掘沙土或者軟巖，使之前進。形象比喻，就像鉆頭一樣，鉆床在后面給力，鉆頭往前前進?！贝筮B重工·起重集團有限公司設計研究院掘進機室主任、高級工程師柴榮峰稱。所謂管片，就是盾構機走過的路程身后形成的如有規(guī)則拼圖一般的鋼筋混凝土隧道里其中一片混凝土的叫法。這些有弧度的管片，6片首尾相接剛好形成一個外直徑達6米、內徑5.4米的環(huán)，而這些管片組成的環(huán)正是盾構油缸作用力的著力點。盾構油缸把力作用在盾構機尾部的管片上，反力就使盾構機向前前進。這些管片每片寬1.2米，因此盾構機每掘進一環(huán)就是向前掘進了1.2米。“管片屬于預制件，盾構機進行掘進時管片已經預先備好，并由它自身攜帶。盾構機每推進1.2米，機器就會停下來在尾部自動砌上一環(huán)。在重工·起重設計研究院，記者看到關于盾構機是如何在尾部自動砌管片的3D動畫演示。一環(huán)中的6塊管片被機器自動操作一塊一塊地拼上，在5塊管片拼接上時，這個環(huán)狀“拼圖”即將形成，而最后一塊管片，則是帶有弧度的楔形管片，“楔形管片能夠有效地把前5塊管片擠死，產生強大的固定力。 ”柴榮峰講解說。

　　記者了解到，為適應地下多變的地質情況，這些管片和管片之間有特殊的密封材料，能夠起到防水防滲的效果。當盾構機走過千米之后，它身后都會留下接近千米的由一環(huán)環(huán)管片組成的“隧道長廊”。這些固定力已經很強大的管片最后還將由工人為其擰緊螺栓進一步加固。

　　由重工·起重生產的這臺被稱為“大連1號”的盾構機長度83米，重量500多噸。這樣一個“大家伙”在地下掘進的精度卻相當之高，幾公里偏差僅有幾毫米。柴榮峰說，“這主要是得益于自動導向系統(tǒng)，盾構機前進每一環(huán)都會根據設定的路線隨時糾偏，根據這一環(huán)計算下一環(huán)怎么走，隨時都在糾正。就像GPS系統(tǒng)一樣，打完一個隧道的偏差度可能僅為1~2度。

　　這樣一個“大家伙”還會在地下進行彎道掘進。因為盾構機的刀盤四周都有推進油缸，如果往右轉，左邊推進油缸的力就大點，右邊推進油缸力小點。而且盾構機尾部所用的管片有專門的轉彎環(huán)，管片是帶有一定角度的。右轉環(huán)和左轉環(huán)，哪個管片在哪個位置都會嚴絲合縫。

　　龐大：造一臺設備用去鋼板350噸 大小零件多達上萬個

　　重工·起重這次除了為大連地鐵101標段專門生產出一臺盾構機外，還為其他兩個標段又生產了3臺盾構機，目前這3臺設備已經基本裝配完成。記者獲悉，重工·起重為大連地鐵建造的另外3臺盾構機，其中一臺將從星海廣場地下始發(fā)，另外兩臺將從促進路到沙河口火車站雙向同時掘進。

　　“每臺的盾構機都是根據特定客戶和特定地質條件的要求進行設計制造的。 ”大連重工·起重集團有限公司第一制造事業(yè)部副總經理王曉斌說?！扒捌诤涂蛻艉炗喖夹g協(xié)議合同之后，我們會進入設計階段，有外方設計和自己設計人員的分別設計，然后將其匯總到一塊。技術準備資料完成后，進入制造工藝步驟，設計圖紙資料會被分解到制造的每個環(huán)節(jié)，然后根據這個工藝和材料去采購原材料，比如鋼板、配套件等等。 ”“除了外購的零部件，企業(yè)需要自己生產和加工許多零部件。普通市民在盾構機圖片上能夠看到的‘大部件’都是我們自己從焊接、加工、裝配一點點做出來的，包括各種連接的軸、外殼，鋼板焊接加工等等。當所有的零部件都加工準備完畢后，我們再把盾構機組裝起來。 ”王曉斌稱。

　　記者獲悉，“大連1號”的盾體中需要耐磨的地方是壽命比一般高錳鋼要高3倍以上的哈道斯板制成的。盾構機中還有很多地方用到了高強度軸承鋼，管片包括盾體上的密封材料是用特殊材料制作的，它能夠阻斷外面的水、泥漿。“這一臺設備僅鋼板大約就需要用350噸左右。一臺盾構機零部件多達上萬個?！蓖鯐员蠓Q。記者獲悉，目前，盾構機的主軸承、密封、一些關鍵的液壓部件，包括泵、閥、馬達等等的配套仍需要進口。

　　不過國內的盾構研發(fā)制造進展速度已經相當快了?！叭ツ昴甑?，‘大連1號’還沒有交付使用的時候，我們同時有4臺盾構機在泉水裝配基地進行裝配。當時來廠進行技術指導的外國專家特別驚訝，專家沒想到我們的進度和質量達到了這樣的標準。 ”王曉斌說。

　　性能：面對大連復雜地質 “大連1號”軟硬通吃

　　“大連屬軟巖地層，比較復雜，我們必須用復合盾構來掘進，復合盾構就是既能挖沙土又能挖軟巖，滾刀和削刀都需要具備。滾刀是靠刀自身的旋轉擠壓把巖石擠碎;削刀是切削巖石、軟土的。復合盾構適用于巖石不能自穩(wěn)的情況，如果是很硬的巖石，直接挖完之后也不會塌陷，不用加管片，而大連的大部分地質是不加管片自己就塌陷了，所以需要這種復合盾構?！辈駱s峰說?！皟H僅以大連這個城市的地質情況來說，地鐵項目26個標段的地質條件也不盡相同。我們估計港灣廣場101標段始發(fā)的‘大連1號’可能打150米~200米左右需要更換一次刀具。而將要從星海廣場的107標段始發(fā)的盾構機估計百八十米就要換一次刀具，這一標段地下有大量鵝卵石，鵝卵石對刀具的磨損非常大。 ”柴榮峰說?！按筮B這臺盾構機，相比以前出廠的設備更適應復雜地質條件，它軟硬基本通用。 ”王曉斌說。

　　記者獲悉，“大連1號”的開挖直徑是6.28米，一環(huán)管片挖掘下來的沙土體積不到40立方米，但挖掘下來以后松軟膨脹，一般膨脹率在30%左右，因而每掘進一環(huán)(1.2米)產出的渣土體積在60立方米左右。柴榮峰說，渣土是通過盾構機的螺旋輸送機從前方傳輸出來排到皮帶機上，然后皮帶機給傳輸出去。如果排渣井距離比較遠，在皮帶機之后也可以再接一個螺旋輸送機，把刀盤前方挖掘下來的渣土都運輸到后方排出。在渣土排出后，盾構機后方一個干凈的隧道就會呈現(xiàn)在面前。

　　“大連1號”資料

　　◎長：83米

　　◎重：500余噸

　　◎工作原理：通過盾構油缸作用在后面已經安裝的管片上，反作用力使盾構機前進。同時，壓驅動刀盤旋轉，通過滾刀、削刀挖掘沙土或者軟巖，使之前進。形象比喻，就像鉆頭一樣，鉆床在后面給力，鉆頭前進。