這臺國產最小直徑快速鋪頂機直徑僅有914毫米，架空擺放也只到陳亮胸口位置。 長沙晚報全媒體記者 伍玲 攝

(資料圖片僅供參考)

你也許見過城市里修建地鐵時常見的“巨無霸”盾構機，一個刀盤就有四五層樓高，可是，你應該沒有見過微縮版的“掘進機”，“躺”在地上，刀盤還沒一個3歲的小孩高。

6月15日，在鐵建重工長沙第一產業園，記者親眼見到這臺編號為DS1212、號稱國產最小直徑快速鋪頂機時，此前腦海中對它虛構的一切印象全部化為一句話，“螺螄殼里做道場”。

“雖然直徑只有914毫米，但大型盾構機該有的系統和功能，這臺快速鋪頂機一樣不少。”鐵建重工土壓盾構研究分院院長陳亮介紹，預計7月這臺快速鋪頂機將拆裝運往泰國，參與曼谷天然氣管道鋪設工程。

打破國外壟斷

與鐵建重工往常直徑動輒十幾米、四五層樓高的大型盾構機不同，這臺快速鋪頂機顯得“袖珍”。即使目前被懸空擺放著，它也只到陳亮的胸口位置。

根據行業劃分，直徑3米以下為小型掘進機，直徑1米以下為微型掘進機。2019年以前，這個細分領域的產品，全球只有德國一家企業能夠制造出來，因此，該企業在市場擁有絕對的話語權，“設備價格、施工工期、保障服務全部由廠商說了算”。

事實上，成立十余年來，鐵建重工已經用逾千臺掘進機訂單數告訴外界，他們在不斷打破國際壟斷，填補國內空白。這一次，也不例外。

“2019年一位客戶找到我們，想聯合研制小型快速鋪頂機，公司覺得時機也成熟了，快速組建了9個人的團隊。”彼時，陳亮才32歲。

團隊組建后，他們主要做的事是：在三維系統不斷模擬設備零部件空間布局的合理性，尋找適配小型鋪頂機的零部件，駐守在組裝線旁，實時察看裝配進度，并與設計圖紙反復比照。

當年，經過幾個月的艱苦研制，一臺直徑1219毫米的快速鋪頂機在鐵建重工下線，性能不遜于國外品牌，而價格僅為國外品牌的一半。

隨后，這臺快速鋪頂機被運往國內某油氣管道項目“服役”，并創造了日進尺191米的施工紀錄。

攻克三大難題

比起2019年下線的快速鋪頂機，記者當日見到的這臺快速鋪頂機直徑還小了300余毫米。這意味著無論是設計還是裝配，都面臨更大的難度。

“這些快速鋪頂機基本上用于石油、燃氣、污水等管道工程施工，不需要明挖施工，一旦入地挖掘，就不能出錯。”陳亮告訴記者，小型鋪頂機不像大直徑盾構機，刀盤和控制系統如果出現故障，技術人員還可以鉆入地底，進入盾構機內部進行檢修。

“快速鋪頂機尺寸越小，對空間設計利用率要求就越高。”負責DS1212快速鋪頂機總體設計的劉任豐，今年也不過29歲。他說，如何將各個零部件合理布局，這是要解決的首要難題。“小的快速鋪頂機組裝時更費勁，裝配時只能一個人鉆進去，趴著干。”

記者注意到，盡管整個快速鋪頂機內部全是各種密密麻麻的零部件和管線，但布局井然有序，其中最大的零部件當屬出渣泵，需要在直徑860毫米的管道內布置。

一般來說，快速鋪頂機由掘進機和推管機兩大部分組成，具備開挖、支護和出渣三大功能，利用掘進機進行隧道開挖，推管機夾住管道將其推入地層，實現隧道開挖、管道鋪設同時進行。

設計要考慮的第二個問題是長距離散熱。“快速鋪頂機長期作業，會產生大量熱量，內部空間本來就小，額外鋪設水冷系統肯定要擠占快速鋪頂機空間，成本也要上去。”于是，研發團隊另辟蹊徑，創新冷卻系統，利用原有的泥漿、出渣管道作為降溫系統，既出渣又降溫，一舉兩得，從而解決了這一難題。

對于客戶來說，還有一個關心的問題，就是在不明挖的前提下，快速鋪頂機如何精準地按照路線掘進。

原來，這臺快速鋪頂機將要在曼谷燃氣管道工程的多個長區間施工，最長區間長度達1000米，為大坡度V形縱曲線穿越施工，管道中部還要下穿建筑物，而燃氣管道線路剛好從沿線電線塔的2個樁基中間穿過，樁基間距僅為3.5米，因此對設備可靠性及測控導向精度要求極高。

以往設計大直徑掘進機時，研發團隊常會采用激光導向系統來確定路線，一旦出現偏差，技術人員還可以進入內部復測校正。快速鋪頂機受限于施工環境，研發團隊創新性地使用慣性導航+復測系統來測定路線，完美地解決了這一問題。

未來前景廣闊

根據國家統計局發布的《2021年中國油氣管道建設新進展》顯示，2021年天然氣管道新建成里程約3126千米；原油管道新建成里程1690千米，較2020年增加1594千米；成品油管道新建成里程598千米，較2020年增加598千米。

“我們小型、微型快速鋪頂機的客戶主要為中石化、中石油等單位。”陳亮告訴記者，快速鋪頂機只要“一頭”開挖簡易工作井，不需要像明挖一樣，對路面“開膛破肚”，因此客戶更青睞于選擇快速鋪頂機來施工。

而近年全國各地加速上馬的地下綜合管廊項目，通過線路“入地”消除了天空“蜘蛛網”，也是當下快速鋪頂機急需搶占的“地盤”。

據介紹，我國地下綜合管廊建設從2015年開始試點，到去年6月底，279個城市、104個縣累計開工建設管廊項目1647個、長度5902千米，形成廊體3997千米。

“盡管明挖施工更經濟實惠，但隨著各地城市化水平不斷提高，城市建筑物的增加，使用快速鋪頂機進行管道施工將成為新趨勢。”話語中，陳亮對快速鋪頂機的未來充滿信心。