10月16日，中國地下工程裝備研制取得重大突破。由中交天和自主研制、用于山東棗莊山亭抽水蓄能電站地下工程開挖直徑6.53米的“墨子號”雙護盾硬巖掘進機（TBM）下線?！澳犹枴睉{借全球“最小轉(zhuǎn)彎半徑”技術(shù)，刷新同類（6米級）地下掘進裝備技術(shù)極限。

全球首次，挑戰(zhàn)“千層酥”地層

山東棗莊山亭抽水蓄能電站地下工程，堪稱“地下迷宮大冒險”。地層結(jié)構(gòu)猶如“千層酥”，既分布堅硬的石灰?guī)r，夾雜松軟的頁巖，還暗藏溶洞、斷層和地下水，掘進時稍有不慎就可能遭遇塌方或涌水險情。而更大挑戰(zhàn)在于掘進路線曲折復(fù)雜，“墨子號”需在3.25公里深層地下，完成高難度“花式走位”，即從頂拱中導(dǎo)洞出發(fā)，返回上層排水廊道岔口后進入上游排水廊道，沿斜坡一路向下穿越交通洞，再轉(zhuǎn)入尾水隧洞支洞，先后穿越2號、1號尾水隧洞，最終從下水庫進出水口“破土而出”，一路須完成包括60米極限半徑在內(nèi)多個急轉(zhuǎn)彎（相當(dāng)在標(biāo)準(zhǔn)泳池完成U型掉頭），堪稱TBM掘進“花樣滑冰”。復(fù)雜的轉(zhuǎn)場路線和極限轉(zhuǎn)彎半徑，在全球同類工程中屬首次。

量身定制，創(chuàng)“最小轉(zhuǎn)彎半徑”世界紀(jì)錄

面對連續(xù)急轉(zhuǎn)彎帶來的“卡殼”、排渣不暢乃至“迷路”風(fēng)險，中交天和研發(fā)團隊為“墨子號”量身打造系統(tǒng)性解決方案，確保在深地空間靈活穿行、精準(zhǔn)掘進。

在破巖能力上，“墨子號”的“牙齒”全面升級：邊刀加墊塊設(shè)計將掘進范圍擴大80毫米，配合更強壯的20寸刀盤，硬巖掘進效率顯著提升。

在靈活性上，裝備采用“倒錐形”設(shè)計，結(jié)合“短護盾”與輕量化后配套系統(tǒng)，整體轉(zhuǎn)向更加自如；推進系統(tǒng)采用V型油缸，如同靈巧關(guān)節(jié)，確保在狹小空間內(nèi)轉(zhuǎn)身流暢，避免“磕碰”。排渣系統(tǒng)同步優(yōu)化：輸送帶被拆分為多段，配備密集擋邊輥輪、深槽托盤與擋帶裝置，通過加密托輥間距、V型托舉結(jié)構(gòu)及可移動接料斗，徹底解決傳統(tǒng)裝備常見的“漏渣”與跑偏問題。

最核心的是導(dǎo)航定位系統(tǒng)——“墨子號”搭載由全站儀與激光靶組成的高精度導(dǎo)航系統(tǒng)，實時感知機身姿態(tài)和掘進位置，結(jié)合智能算法精準(zhǔn)規(guī)劃掘進路徑，猶如裝備“地下北斗”?！澳犹枴睂崿F(xiàn)最小50米半徑轉(zhuǎn)彎，打破傳統(tǒng)TBM需百米半徑轉(zhuǎn)彎限制，為深地開發(fā)與應(yīng)用提供了更靈活、更高效的發(fā)展路徑。

和諧共生，“墨子號”命名背后的生態(tài)理念

據(jù)中交天和研發(fā)團隊介紹，“墨子號”的命名緣于墨子主張“兼愛非攻”。傳統(tǒng)TBM轉(zhuǎn)彎掘進時，需采用大直徑轉(zhuǎn)彎或通過爆破擴大斷面?！澳犹枴敝铝τ谛∞D(zhuǎn)彎半徑掘進，最大程度減少對地球生態(tài)的影響，體現(xiàn)深地開發(fā)與地球生態(tài)的友好交融、和諧共生理念。未來，在水利、城市地鐵、綜合管廊等空間狹小、地質(zhì)復(fù)雜的場景，掘進裝備超小的轉(zhuǎn)彎半徑和卓越的靈活性將展現(xiàn)驚人的優(yōu)勢。

相比傳統(tǒng)掘進裝備需百米轉(zhuǎn)彎半徑，“墨子號”游刃有余地穿行在深地密集變換區(qū)，不僅大幅提升掘進效率，更通過最小占地和環(huán)境擾動，為深地開發(fā)提供高效、環(huán)保的全新技術(shù)路徑。

技術(shù)領(lǐng)跑，實現(xiàn)從TBM到超大直徑盾構(gòu)機的跨越

除TBM研發(fā)成果，更在超大直徑盾構(gòu)機研制領(lǐng)域?qū)ⅰ靶∞D(zhuǎn)彎半徑”技術(shù)推向巔峰。實現(xiàn)小半徑轉(zhuǎn)彎，是對掘進裝備研制與深地開發(fā)的極限挑戰(zhàn)。掘進裝備過于剛性，易導(dǎo)致急轉(zhuǎn)彎時被巖石“卡滯”，刀盤“扭頭”則易引發(fā)地層被劇烈剪切，管片拼裝面臨“縫隙危機”，渣土系統(tǒng)頻現(xiàn)“腸梗阻”。

面對這些難題，中交天和研制的“興業(yè)號”超大直徑盾構(gòu)機創(chuàng)新應(yīng)用主動鉸接技術(shù)，為鋼鐵巨龍裝上“靈巧腰部”，通過液壓系統(tǒng)主動調(diào)節(jié)機身夾角，將強制摩擦轉(zhuǎn)化為可控彎曲。

2021年3月，在被譽為“地質(zhì)博物館”的珠海興業(yè)快線項目建設(shè)中，“興業(yè)號”成功將超大直徑盾構(gòu)機極限轉(zhuǎn)彎半徑自750米大幅降至450米內(nèi)，且該記錄保持至今，彰顯了中交天和在面對極端地質(zhì)和復(fù)雜工況下的裝備技術(shù)實力。

革故鼎新，“小轉(zhuǎn)彎半徑”掘進裝備成基建“新寵”

隨著地下空間開發(fā)不斷深入，具備“見縫插針”能力的“小轉(zhuǎn)彎半徑”掘進裝備正成為基建領(lǐng)域“新寵”。

隧道工程建設(shè)正從“大刀闊斧”走向“精雕細琢”，“小轉(zhuǎn)彎半徑”掘進技術(shù)不僅解決了特定掘進作業(yè)難題，更成為地下空間二次開發(fā)與深度利用的“秘鑰”，使隧道能在密集建成區(qū)靈活穿行，有效降低拆遷成本，支撐地鐵支線、地下物流“毛細血管”互聯(lián)，在深層管廊、山嶺隧道等場景實現(xiàn)精準(zhǔn)避障與高效作業(yè)。伴隨智能化、模塊化等技術(shù)迭代升級，“小轉(zhuǎn)彎半徑”掘進技術(shù)將成為深地開發(fā)和應(yīng)用的關(guān)鍵支撐。

（蔣巍 張鳳華）