由济南重工设计制造的我省首台大直径地铁隧道盾构机“开拓一号”顺利完成组装调试，将于5月17日验收下线，6月份在济南轨交R1线王府庄站施工区间完成始发。

　　15日，记者来到济南重工，见识了被称为“工程机械之王”的盾构机。据悉，这台盾构机为济南轨交量身打造，开挖直径达6.68米，总长85米，总重515吨，月挖约200米。

　　为济南地质水文量身打造

　　盾构机，全称全断面隧道掘进机，是一种具有金属外壳，壳内装有整机及辅助设备，在盾壳的掩护下进行隧道土体开挖、土渣排运、整机推进和管片安装等作业，从而构筑隧道的特种施工装备。

　　5月17日，我省首台大直径地铁隧道盾构机“开拓一号”将验收下线。15日上午，记者来到位于机场路的济南重工，提前揭开了“工程机械之王”的神秘面纱。

　　该公司相关负责人介绍，这台盾构机开挖直径6.68米，总长85米，总重量515吨，身价约5000万元。由刀盘、盾体、主驱动、管片拼装机、螺旋机、皮带机等10余个部分组成。

　　“济南市内南高北低，南靠泰山余脉，北邻黄河冲积平原，地层中软土、砂卵石、灰岩交替分布，岩溶裂隙强烈发育，形成了复杂独特的地质水文条件。”该机器技术负责人许京伟介绍，他们生产的盾构机是为济南量身打造的复合盾构机。

　　据了解，济南造盾构机刀盘配备41刃高强材料滚刀，以及撕裂刀、刮刀。“滚刀碎石、撕裂刀把砂土划成小块，刮刀将这些碎石和泥土刮下来。”许京伟说，三种刀片有不同的高度差，分工协作。首台盾构机的刀盘重65吨，8个电焊工花了40天焊接出来。

　　挖隧道时能左能右像个大虫子

　　许京伟介绍，轨道交通地下段使用盾构机时，一般先在规划的两个车站位置各挖出一个类似“豁口”的基坑，然后把盾构机吊下去。盾构机在地下10米至20米的位置开挖隧道，像个虫子一样往前拱；能上能下，能左能右，最小转弯半径250米，100米上下坡不超过5米。

　　“R1线有一段需要穿过京沪高铁地下，这时盾构机要在地下30米处工作。”许京伟说，盾构机始发后，在液压的推动下，只能前进不能后退。刀盘将砂卵石、灰岩等打碎后，渣土通过传送带运送到出渣口，然后通过编组列车运到“基坑”。许京伟说，编组列车共65米，有四节渣土车、两节管片车，还有沙浆罐车。“管片运送到指定位置后，再通过摆渡车运到管片拼装机，拼装隧道管片。”他介绍，管片宽1.5米，每一圈需要6块。

　　据悉，一般管片和外壁有大约14厘米的空隙，通过浇筑泥浆弥合缝隙。而盾构机经过后，就可以直接铺铁轨了。一个小时的时间内，盾构机约有40分钟在开挖隧道，20分钟在拼装隧道管片。

　　一个月开挖200米左右

　　许京伟介绍，盾构机接入10万伏电压，经机器上的变压器转换为400伏电压开始作业；该机器设计功率1800KW，驱动功率945KW，工作起来每小时耗电量为900多度电。

　　遇到岩石，盾构机每分钟可转3.5转，推进7毫米；遇到软土每分钟转1转，推进40毫米至80毫米。许京伟说，在济南的地质结构中，盾构机每月可推进200米左右，砂石层2公里就需要换一次滚刀。

　　据悉，因为该设备的关键部件主轴承、电机、液压马达等是从国外引进的，有寿命年限。各个零部件接近了使用寿命，考虑到隧道施工安全和可靠性，一般就不用了。据悉，现在也在研究盾构机再制造。

　　8个人操控 需随时注意出土量

　　这么大的机器需要多少人控制呢？许京伟说，盾构机需要一个机长，负责开挖控制和工序组织；有人负责拼装管片，运送管片、拧螺丝；还有人负责清运渣土。整个班组大约8个人。当然，所有的工作基本都是自动化，操作相对简单。

　　操作室是盾构机大脑，控制盾构机推力、速度、方向等掘进参数的操作室，里面有一些屏幕将分别监控着隧道掘进时同步注浆的情况，盾构机刀头的位置和方向、管片运入和渣土输出的实时状况。操作室里配备了空调，盾构机上还有卫生间。

　　“渣土口附近有监控，机长在操作室里可以随时通过屏幕查看。”许京伟说，一般开挖一环会产生大约55方渣土，每辆渣土车可以装18方，3辆车基本可以装完，如果渣土远超出这个数量，就说明机器在施工过程中有地方出现了塌方。

　　每一个机长都要对这些情况熟练掌握，如果开挖的是砂卵石，渣土增加约0.4倍，如果是黏土增加0.2倍左右。“如果出土量出现异常，必须要停机检测。”许京伟说，一般情况下，使用盾构机产生的地面沉降不超过5毫米。

　　遇水要停工 灌注泥浆或黄豆

　　许京伟介绍，首台盾构机刀盘设计了42%的开口率，“直径500毫米的岩石可以穿过刀盘，经过螺旋排土机运走。”他说，盾构机最怕遇到平行水和孤立的大石块。

　　“遇到直径较大的孤石或飘石，需要人工在石头上钻孔；如果石头很大，只能采取人工爆破的方式，将石块炸碎再开掘隧道。”许京伟说，最麻烦的还是水。如果仅是一些没有压力的渗水，不会影响施工。如果有带有压力的水，不超过10公斤，也就是水深不超过100米的压力，基本不会影响施工。

　　许京伟说，遇到突水情况，盾构机停止工作，人工浇灌泥浆、锯末或者黄豆等，把水吸成果冻状，然后再倒出来。但是如果遇到水压很大的情况，就麻烦了，“水压可能将盾构机密封破坏，损害机器，影响施工。”许京伟说，因为之前经过多次勘探，一般不会出现这种极端情况。