直徑可大可小！世界首臺原位連續大尺寸可變徑盾構機下線

9月30日，由中鐵工業裝備集團參與的「十四五」國家重點研發計劃「城市軌道交通可變徑盾構站隧一體化綠色建造關鍵技術與裝備」項目取得重大進展，項目團隊自主研製的世界首臺能夠在原位實現連續大尺寸直徑變化的盾構機「變徑一號」成功下線，這是我國城市軌道交通建設領域的一項重大突破，為我國高端裝備製造再添「大國重器」。

可變徑盾構機作為全新的施工裝備，實現了區間隧道、車站隧道的一體化建造，解決傳統工法中帶來的地面開挖、施工間斷和場地佔用問題，尤其適合建築物密集、交通繁忙、徵拆困難的城市核心區建設，實現「小創面、低影響、微干擾」的綠色建造。本次下線的「變徑一號」盾構機將首先應用於芳白城際廣州火車站項目建設，計劃從廣白盾構井始發，掘進至廣州火車站車站區域后實施變徑並施工站臺隧道。

城市軌道交通車站建設通常以明挖、暗挖工法為主，區間隧道需獨立建造，這種分離式施工過程環境擾動大、資源集約程度低、施工周期較長。尤其在空間受限、環境敏感的城市核心區域，這些痛點難點問題尤為突出。爲了打破傳統建造模式的桎梏，中鐵工業裝備集團與業主單位廣州地鐵聯合各方資源，共同打造了全球首臺原位可變徑盾構機「變徑一號」，突破了盾構機「一生一徑」的固有模式，一舉攻克了軌道交通區間隧道、車站隧道一體化建造的世界難題，為全球地下空間開拓提供了全新的「中國方案」。

「變徑一號」盾構機能夠自由調節盾構機直徑，創新性實現「一站兩隧、連續成型」施工，即盾構機先以小直徑掘進區間隧道，到達車站位置后原位「擴徑」開挖出更寬的車站站臺層隧道，完成車站段施工后再「縮徑」，繼續向下一區間掘進，無需中途拆機或增設工作井。

「變徑一號」盾構機相較於普通盾構機的顛覆性突破，在於同時高效實現了原位變徑、連續變徑和大尺寸變徑等功能，各項技術均屬國際首創：

原位變徑——盾構機掘進過程中在既定位置直接改變開挖直徑，避免提前開挖工作井或人工擴大盾構機的開挖面進行變徑，極大地拓寬了設備的適用範圍，打破既有變徑設備僅能實現非原位變徑的侷限。

連續變徑——盾構機刀盤直徑可實現「小變大、大變小」的無級調節。使用小直徑掘進區間隧道，達到車站位置后，直接無級變徑擴大盾構機刀盤，從而實現車站大尺寸隧道的擴挖，完成車站隧道掘進后，再縮小直徑開挖下一區間。這種連續的直徑轉換，無需人工進行刀盤改造，在世界範圍內未有先例。

大尺寸變徑——「變徑一號」盾構機可實現8.83米至12.45米範圍的大尺寸變徑，變徑過程中開挖面積擴大約98%，變徑前后隧道成型（內徑）面積擴大約89%，極大滿足了車站隧道的空間需求。

為打造出這台具備全球領先「變形」能力的超級裝備，項目團隊攻克了多項世界性難題，集成多項自主創新技術。

多刀梁同步伸縮——針對盾構機刀盤擴徑過程中刀盤動態負載大、擴挖結構易失穩等難題，項目團隊研製出負載能力強、同時適應土層、岩層等多種地層的大尺寸多刀梁同步伸縮連續擴挖刀盤。為保障刀盤變徑技術的可靠性，研發團隊通過足尺試驗檯架驗證、工廠試驗驗證、工程示範驗證等多種方式，全面驗證關鍵技術的可靠性。

狹小空間重載變徑拼裝——面對地下變徑空間狹小、盾構機運行過程中承載壓力大、盾構管片成型精度低等難題，項目團隊研發出適用於狹小空間的重載變徑構建拼裝機器人，既可以快速拼裝盾構機封閉環等支護組件，形成穩定的開挖環境，還可以快速拼裝盾構機擴徑組件，實現狹小空間內盾體快速精準擴徑及縮徑。

系統集成與智能控制——通過對刀盤變徑、盾體變徑、空間防護及動力匹配等關鍵系統的深度優化與集成創新，實現裝備掘進性能與能源消耗的協同智能控制，全面提升「變徑一號」盾構機整機工作的可靠性、安全性與先進性。

「變徑一號」盾構機的成功研製，是我國隧道工程裝備領域的一項重大突破，不僅大幅提升施工效率、降低周邊影響和綜合成本，也為全球地下工程提供了一種綠色、安全、集約、高效的新型建造方案，具有顯著的經濟效益和廣泛的推廣前景。這一裝備的成功下線，標誌着我國在軌道交通綠色智能建造領域邁出關鍵一步，助力我國由「建造大國」向「建造強國」穩步邁進。

(中國中鐵)