10月12日上午，国内自主设计制造的最大直径土压平衡盾构机在中铁装备集团国家TBM产业化中心下线。盾构机直径12.14米，将用于太原铁路枢纽西南环线项目。该设备的问世，打破了我国超大直径盾构产品技术长期依赖进口、核心技术受制于国外制造商的不利局面，对满足未来城市交通路网发展建设有着重要意义。 
　　

响应“供给侧改革”，尝试新产品研发

　　今年新年前后，太原铁路西南环线东晋支线工程开工。工程将采用土压平衡盾构机进行隧道挖掘，该技术在山西属首次使用。与此同时，中铁装备设计研究总院接到一个前所未有的任务——为太原铁路西南环线东晋支线工程项目设计一台超大直径盾构机。这令他们紧张又兴奋。
　　众所周知，铁路隧道的净空内轮廓是根据列车及其时速引起的空气动力学原理来确定的。速度越快，隧道截面半径越大。而太原铁路西南环线东晋支线隧道设计为客货列车两用且双线单洞，所以要求隧道净空较大。研制一台超大直径的土压平衡盾构机迫在眉睫。
　　“以前我们生产的主流盾构机产品，刀盘直径多在6米左右。”中铁装备设计研究总院结构所所长袁文征说，“相对而言，研发这台盾构机无疑是对大家的一个巨大挑战。”
　　自2008年成功研制第一台国产盾构机起，中铁装备的盾构机研发之路已经走过8个年头，多达300余台不同直径、样式的盾构机，从中铁装备盾构总装车间生产线上诞生，并在各类地铁隧道、供水项目、电力管道等工程项目上大放异彩。产品技术的创新积累，使中铁装备逐步走向成熟、壮大，成为国内盾构机市场的引领者。
　　袁文征告诉笔者，太原铁路西南环线东晋支线工程项目断面较大、隧道推进距离长，达4.85公里，如果仍然按照常规盾构机设计，那么势必会加大隧道设计的研发投入，且耗时费力。如今，中铁装备的创新能力和技术水平已达到一定水准。“直径12米到15米的盾构机，我们都能够研制。”
　　袁文征进一步补充说，按照国家供给侧改革要求，中铁装备主动调整增长方式，主动开发新产品以满足国内建设市场需求，而这次超大直径盾构机的研制就是对国家供给侧改革的一个正面的、主动的、有效的响应。 
　　

持续创新创造，梦想变为现实

　　很快，一个由设计研究总院结构所组成的研发团队成立了。但一个最为现实的问题摆在他们面前：怎样最大限度保证这台超大直径盾构机的开挖效率？
　　由于盾构机开挖直径大，带来了刀具磨损速率加快、开挖舱内碴土改良难度加大等诸多设计难题。此外，盾构机应用的隧道位于太原市城郊结合区域，上方建筑物较多，盾构机还将穿越地下长达2公里的卵石层，卵石粒径甚至达到了60厘米。如此大直径盾构隧道穿越长距离复杂地层也是全国首例，这对盾构机刀具耐磨性提出了挑战。
　　研发团队经过多次讨论，最终将问题的关键所在放到了对盾构刀盘的针对性设计上。他们在盾构刀盘上安装部件，使之既适应全断面泥岩、粘土掘进，也适应大粒径卵石地层掘进；同时在刀盘布置大直径刀体及刀圈盘型滚刀，提高了滚刀的耐磨性和抗冲击性，以应对密实卵石及漂石地层。
　　为了保证盾构机的安全，他们还为盾构机配置了双舱并联人仓，配备了成熟的全气动压力调节装置。此套系统为全气控装置，在网电断电时系统仍能正常工作，确保带压换刀时舱内人员安全。 
　　

打破外方垄断，填补国内大直径盾构领域研发空白

 
　　凭着敢于创新的精神、勇于探索的勇气，盾构机研发团队渐渐看到了曙光。而最让研发负责人袁文征欣慰的，是团队高度的责任心和融洽的凝聚力。为了进度，团队成员高文梁带着感冒的病体奋战在一线车间，指挥调度。“我这里有藿香正气水，中午别忘了来拿！”在袁文征他们的“盾构生产交流”微信群里，有同事关切地为高文梁提供帮助。“自9月开始进入组装工序以来，大家昼夜工作，很多人国庆节期间还待在单位加班加点。”袁文征说，“没有团队的辛勤付出，就没有如今呈现在世人面前的完美的国内最大直径的盾构机。”
　　中铁装备总经理谭顺辉对此感慨颇深。他介绍，此前国内大直径土压平衡盾构核心技术一直掌握在外方手中，该设备的自主研制填补了我国在大直径土压平衡盾构领域研发的空白，也标志着我国正式突破超大直径土压平衡盾构设计与制造中的一系列关键技术，满足了未来城市交通路网发展建设对超大直径土压平衡盾构的迫切需求。陈龙