前不久，中铁装备研制的斜井硬岩掘进机一头“钻”进山梁，完成了大角度的斜井工程，解决了世界难题，实现了国产高端装备技术的一次突破。近日国产掘进机又传来好消息：全球首台大直径双护盾土压组合式掘进机在铁建重工下线！填补了大直径隧道掘进机在软土和极硬岩交互地质下的全球设计空白。
隧道掘进机
隧道掘进法和盾构法二者同是隧道施工的重要方法，也打造出了两套不同的设备，一个称为隧道掘进机，另一个则是大名鼎鼎的盾构隧道掘进机。
业界习惯将用于硬岩隧道掘进的设备称为隧道掘进机，将用于复合地层隧道掘进的设备称为盾构机。隧道掘进机是穿山越海的施工利器，是集机械、电气、液压、传感、信息、力学、导向研究等技术于一体的大型高端装备，冠其名为“国之重器”。
在欧美国家中，对于隧道掘进机并没有区分，而是统称为隧道掘进机。在中国，一般将硬岩隧道掘进机称为隧道掘进机，而用于复合地层的隧道掘进机则称为盾构机，即盾构隧道掘进机。
而根据不同的地质施工条件，隧道掘进机主要分为土压平衡盾构机、泥水平衡盾构机、岩石隧道掘进机等几大类，其中岩石隧道掘进机又有单护盾、双护盾、敞开式多种类型，制造8米以上的土压和双护盾组合式掘进机在全球尚属首次。
“铁兵广花6号”盾构穿山，隧道最大埋深超210米
4月26日，我国自主研制的全球首台大直径双护盾土压/TBM双模组合式掘进机“铁兵广花6号”在湖南长沙顺利下线，其后将转运至广州，负责广州东至花都天贵城际铁路（下称“广花城际”）京溪路至白云东平区间（下称“京白区间”）的掘进任务，下穿六片山。
“铁兵广花6号”盾构机开挖直径为8.9米，整机长约131米，总重约1500吨。为什么要量身定做施工“重器”？施工单位中铁建华南公司广花城际项目二工区（中铁十五局管段）项目经理李新龙介绍，京白区间隧道全长8.6公里，穿越全断面硬岩长度占比高达96%，岩石强度最大超过200兆帕。由于区间需下穿六片山，隧道最大埋深超210米。盾构机在掘进过程中需克服多项硬岩掘进技术难题，并穿越多处破碎带、上软下硬复合地层及孤石地层，施工难度大、技术含量高，对区间盾构施工设备与掘进操作提出了极高的挑战。
“铁兵广花6号”在施工中，可在双护盾模式下进行推进和拼装管片作业，提升施工效率；同时开创性实现了双护盾掘进机主机结构密封承压，确保土压模式在软弱和富水地层下施工安全。
研发中，研制团队攻克了双护盾盾体高承压密封技术、模块化设计及模式快速转换技术、高精度纠偏控制技术、超前地质预报等一系列关键技术，大幅增强了设备在施工过程中的掘进效率，同时为设备后续施工及工程顺利贯通提供了可靠的保障。
中国铁建重工集团掘进机研究设计院工程师钟晴介绍：“广花城际最大的难点在于距离特别长，同时岩石也特别硬，如果是传统的工作方式效率非常低，这台机器可以提升效率。按照百分比来算的话大概可以提升30%到50%左右。”
量身定做，灵活切换模式适应复杂地质
针对此工程施工的多项重难点问题，广州地铁、中铁建华南公司、中铁十五局、中国铁建重工等单位的技术团队合作研发了全球首台大直径双护盾土压组合式掘进机。记者了解到，该盾构机的双护盾模式可以实现“推拼同步”功能，能有效提高在硬岩地层的掘进效率。在进入复合地层前，盾构机可切换为土压模式，能有效克服双护盾盾构机在上软下硬不良地层中掘进困难的问题，在广州复杂地层中具有极强的适配性。
同时，技术人员还结合广州复杂地质条件为盾构机量身配备了HSP地质预报、超前钻注浆等先进系统，极大程度增强了盾构机在掘进过程中的安全系数，同时为后续盾构施工提供了可靠的保障。此外，技术团队还计划将掘进的渣土进行筛分回收处理，回收的骨料结合新型注浆材料用于隧道管片壁后填充，提高隧道成型质量。
据悉，广花城际项目二工区是全线的“技术应用示范点”。去年12月20日，全国首台垂直机械法竖井掘进机就在该项目成功始发掘进，目前已顺利完成右线24米的掘进工作，不仅实现了此技术首次在国内轨道交通建设领域实践运用，更为该技术积累了丰富的技术经验和大量的研发成果。随着“铁兵广花6号”的“加盟”及多项新技术的落地应用，将进一步提升广花城际项目建设的科技含量。
“铁兵广花6号”参与实战
“铁兵广花6号”将将转运至广州，负责广州东至花都天贵城际铁路（下称“广花城际”）京溪路至白云东平区间（下称“京白区间”）的掘进任务，下穿六片山。
该工程是国内首次在城市轨道领域采用垂直机械法竖井的工区，需要穿越的硬岩地质长度占比高达96%，隧道最大埋深超210米，岩石强度最大超过200兆帕。工程始发井长度仅33.2米，设备在掘进过程中需克服多项硬岩掘进技术难题，穿越多处破碎带、上软下硬复合地层及孤石地层，施工难度大，技术含量高，给区间掘进机施工带来考验。
最新进度：全线土建工程累计完成10%
“当前广州地铁正锚定新一轮‘地铁+城际’规划蓝图，希望参建各方把握机遇，在研发、设计、制造、应用等领域加强创新共谋、成果共享，打造凝聚中国智慧的、体现各方品牌的大国重器，推动轨道交通高质量发展干在实处、走在前列。”广州地铁集团建设管理有限公司副总经理金辉表示，希望“铁兵广花6号”可以打造轨道交通工程典范项目、打造同类地层施工参考样本、打造凝聚多方力量的技术引擎。
截至目前，广花城际（广州东—花都天贵）土建工程累计完成10%。7座车站已全部进行土建施工；7个区间中，5个进行土建施工，其余2个（马花区间、广京区间）进行前期准备。空港车辆段进行土建施工。
