国产盾构机拓展新场景，智能化无人化加速演进
今年以来，中铁工程装备集团有限公司创新步伐不断提速。7 月 30 日，世界最大直径高铁盾构机 "领航号" 成功穿越长江水域，实现崇太长江隧道水域段盾构隧道贯通，为高铁时速 350 公里 "穿江不减速" 奠定基础。这一标志性成果的背后，是国产盾构机从跟跑到并跑再到领跑的跨越式发展，也是中国高端装备制造业自主创新的生动缩影。
盾构机，全称为全断面隧道掘进机，被誉为 "工程机械之王"。自 2008 年突破国外垄断、研制出首台拥有自主知识产权的盾构机以来，中铁装备针对行业痛点，加大研发投入，着力构建产学研用协同创新生态，逐步实现从单一产品制造向系统解决方案提供商转型。2008 年首台自主知识产权盾构机的研制成功，打破了国外垄断，是中国盾构机发展的里程碑。从单一产品制造向系统解决方案提供商的转型，体现了企业发展模式的升级。"我们始终以推动我国地下工程装备产业发展和提升施工质效为使命，坚持以自主创新为抓手，不断进入技术 ' 无人区 '。" 中铁装备党委书记、董事长林军科介绍，目前，公司已形成土压、泥水、复合式盾构机及硬岩掘进机等全系列产品矩阵，广泛服务于公路、铁路、地铁、水利及矿山等重大工程。全系列产品矩阵的形成，使国产盾构机能够满足各类工程的需求。
曾经，盾构机在人们心中是城市地铁的 "穿山甲"。随着一个个新场景不断涌现，盾构机早已走出轨道交通领域，变身为在水利、能源、矿山等广阔舞台上大显身手的 "百变金刚"。"应用场景创新，是技术创新的最大驱动力。我们不再只盯着传统城轨领域，而是把目光投向更深、更远的地下空间。" 中铁装备技术中心副主任、重大专项院执行院长孙志洪说。
在水利领域，沿着引江补汉工程施工支洞下行百米，直径 12 米的 "江汉领航号" 硬岩掘进机正在作业。引江补汉工程输水线路总长 194.7 公里，是加快构建国家水网主骨架和大动脉的标志性工程。该工程整条隧洞深埋于群山之下，最大埋深达 1230 米，高地应力、高外水压力及多重断层叠加，施工难度很大。全线共投入 10 台 12 米级超大直径盾构机，其中，中铁装备投入 6 台。针对复杂地质挑战，中铁装备为每台设备量身定制了智能地质预报、刀具实时监测和掘进参数自适应调节系统，并采用超前钻探与高水压密封技术，以应对各种难题。在环北部湾水资源配置工程现场，超 15 台盾构机集群作战；海拔 4000 米的拉萨旁多引水工程项目中，"拉萨旁多引水号" 持续向前。水利工程已成为盾构机应用的重要新场景。
在矿山领域，隧道掘进与深部开采结合，为矿产资源开发带来变革。"相较于传统爆破作业，盾构机可实现连续开采，大幅提升效率、降低成本，还能有效减少井下作业人员，从根源上降低安全风险，实现深地资源开发智能化、安全化。" 中铁装备矿山事业部总工程师肖威说。在湖北宜安联合实业有限责任公司麻坪磷矿，非煤矿山斜井掘进机创新应用多项先进技术，实现从 "盲挖" 到 "可视透明化" 的转变；在山东莱州，两台深井矿用硬岩掘进机深入瑞海金矿千米处稳定作业。矿山领域的应用，使盾构机从地下空间建设延伸到了资源开发领域。
以往，盾构机只能 "直来直去" 水平掘进。如今，中铁装备制造的盾构机实现多角度掘进施工，不仅能横着挖，还能斜向上、斜向下、垂直向上、垂直向下掘进，开创了隧道施工全新模式。今年 6 月 30 日，国网新源河南洛宁抽水蓄能电站全面投产。建设过程中，面对坡度达 38.742 度、全长近千米的引水斜井，由中铁装备研制的硬岩掘进机 "永宁号" 借鉴 "爬山虎" 结构，加装了前后 4 组共 8 条 "腿"、16 只 "脚"，不仅成功爬坡，还破解了大倾角防 "溜车" 和出渣等难题。今年 1 月 30 日，中铁装备与中铁隧道局联合研制的世界最大直径竖井掘进机 "启明号" 在崇太长江隧道 2 号竖井开挖到底，实现当月始发、当月完成掘进任务。在浙江景宁抽水蓄能电站，超大直径反井钻机 "中铁 1361 号" 采用 "一扩成井" 工艺，实现直径 7 米、深度 311 米的排风竖井一次性开挖成形。
面向未来，盾构机正朝着智能化、无人化演进。中铁装备构建起 "算力 — 算法 — 数据 — 平台 — 应用" 全链路智能体系，依托盾构机远程指挥中心，打通 "现场感知 — 数据传输 — 云端处理 — 智能决策 — 远程执行" 全链条。走进 "领航号" 盾构机驾驶室，屏幕上跳动的数据实时反馈掘进状态，主司机日常只需监测、无需操作。"领航号" 搭载超前地质预报系统，可对刀盘前方 10 米至 40 米的地质条件精准探测，如同配备了一副 "透视镜"。智能感知系统则实时分析地质，自动调整掘进参数，实现 "有人值守、无人操作" 状态下的毫米级精度。在广州芳白城际施工现场，原位连续可变径盾构机 "变径一号" 首试首用，直径可在 8.83 米至 12.45 米范围内自由伸缩，解决了地铁站台与区间隧道不同截面的施工难题。
从 "穿山甲" 到 "百变金刚"，从水平掘进至多向掘进，从人工操作到智能无人，国产盾构机正在不断突破边界，攀登技术制高点，为全球地下工程贡献中国智慧和中国方案。
参考来源：经济日报、中国经济网
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