今年6月6日，郑州开工建设地铁。8月16日，为郑州地铁挖隧道而“量身定做”的专用大型机械——盾构机(又名“隧道掘进机”)在新乡下线。这是第一台由我省企业生产、具有自主知识产权的盾构机。它体重500吨、身长75米、身价4000万元，一天能打洞36米，换一口“牙齿”需要60多万元。这个将蛰伏在城市地下深处的钢铁“土拨鼠”长的什么样？它是怎么干活的？为什么身价如此不菲……20日，记者带着这些问题，来到位于新乡的中国中铁隧道集团隧道设备制造公司组装车间，请该公司副总经理张志国给读者揭开河南造盾构机的神秘面纱。
巨型“土拨鼠”身长75米
记：很多读者都是从郑州修地铁才开始知道盾构机的。盾构机到底是什么东西？请你介绍一下？
张：盾构机，又叫隧道掘进机(TunnelBoringMachine)，是一种用于隧道掘进的专用工程机械，能实现掘进、渣土输送、洞壁支护，并一次开挖隧道成型。现代盾构机集光、机、电、液、传感、信息技术于一体，涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气等多门学科技术。
举个形象的比喻，它就像一只钢铁打造的巨型“土拨鼠”，它在地下经过的地方就会留下一长溜整齐的大洞——地铁隧道。盾构机必须根据地质情况“量体裁衣”设计制造，要求很高。
记：你们公司组装车间正在调试的盾构机就是专供郑州地铁使用的吧？
张：是的，这是第一台由我省企业生产、具有自主知识产权的盾构机。这台为郑州地铁“量身定做”的盾构机已在8月16日下线，调试后将用于郑州地铁中原东路站至紫荆山站区间隧道工程施工。
记：盾构机是地铁施工的利器。很多读者好奇，这个庞然大物身高体重到底是多少？由哪些部分组成？
张：这次为郑州地铁设计的“中国中铁一号”盾构机“身强体壮”，其中刀盘直径是6.28米，有两层楼那么高；总长75米左右，相当于3节火车车厢的长度；总重接近500吨，相当于100只体重5吨的大象。
盾构机主机分为4个部分：刀盘、切口环、支撑环和盾尾，在主机后面还配备5节台车。形象点来说，刀盘就像它的“嘴”，工作起来像旋转的电风扇，每旋转一圈，“嘴”上的“钢牙”就“啃”掉前方的泥土。在后面体内的液压千斤顶每平方厘米约2公斤的推力作用下，盾构机缓慢向前推进，并将切削下来的泥土“吃”进“肚子”(土舱)，然后由传送带将泥土送到尾部的运输车上，运输车再将泥土拉到隧道开挖口送到地面。
一台盾构机最多挖洞10公里
记：用盾构机挖地铁隧道有什么优势？
张：相对人工开挖隧洞，盾构机施工安全、快速，对周边环境影响小，在繁华城市中心进行地铁施工离不开盾构机。我们生产的第一台盾构机已用于天津地铁的隧道开挖，月均进度达320多米，对地上环境基本没有影响。
这次河南造的盾构机设计最快掘进速度为8厘米/分钟，在郑州软土地层，具有一天掘进24环(环宽1.5米)36米的能力。在同样的地质条件下，用人工浅埋暗挖隧洞施工速度每天仅有2米左右。
这台专为郑州地铁量身定做的盾构机，是国内首台具有自主知识产权的盾构机，能够适应软土、风化岩地层及复合地层。它的关键部件都是全球采购的知名品牌。同时，我们针对郑州地下地层的特点，专门为盾构机设计了准面板式刀盘，整机寿命达到10000小时，一般能掘进7～10公里，造价4000万元。
记：每台盾构机最长能掘进10公里，就需要更换。这是不是太浪费了？
张：盾构机是高投入、高损耗的设备。和刮胡刀一样，胡子太硬，就会把刀磨平了，刮不动了。所以，盾构机也有使用寿命。盾构机最贵的是轴承，造价将近300万，经过一定磨损，轴承就不能再使用了。
“大块头”能咬掉钢筋混凝土
记：盾构机的刀盘看起来很像刮胡刀，上面有刀片，它是怎么工作的？
张：盾构机的工作原理与电动剃须刀挺像。盾构机前面有一个圆形刀盘，刀盘上安装有很多刀片，工作时盾构机会在千斤顶的推动下，旋转刀盘并向前推进，可以掘开土层。盾构机的圆柱体组件壳体，对挖掘出的隧洞起着临时支撑作用，然后进行排土、衬砌、壁后灌浆作业。这样，一环一环推进，一天一天深入，长几十公里的地铁通道就挖成了。
记：也可以说，刀盘上的刀具就像它的牙一样，地下土层那么硬，是不是经常需要“换牙”？
张：是不是需要换牙要根据地质土层结构来看，比如在广州，那里的地下岩石结构较多，掘进200米就要换刀。而河南是黄河冲积平原，主要是沙质黏性土，不是很硬，地层压力大概为10~20兆帕。我们给它配的牙都是合金制成的，硬度很高，可以咬30兆帕以下的地层，连钢筋混凝土都能咬下来。换刀频率不好说，要看郑州实际地质构造情况。
记：作为磨损主要部件，盾构机的“牙”是不是很贵？
张：一般镶上崭新的满口“牙齿”需要60多万，而有了这口好“牙”，掘进过程中就能尽量少磨损了。
记：掘进过程中如果遇到地下水怎么办？
张：如果地铁沿线地下水丰富，这些水一旦进入盾构机，将造成无法控制的局面。遇到地下水不用怕，盾构机在掘进的同时还可以往泥水里添加一种特殊的泡沫，能达到土壤改良的效果。这样一来泥浆就变成“果冻”了，不会影响施工。不过这种泡沫挺贵的，每升要十元钱，比汽油价格还贵。
巨型“土拨鼠”身价4000万
记：生产专供郑州地铁的这台盾构机花费了多长时间？什么时候能投入使用？
张：生产花了八个多月。从今年年初就开始投入生产，各个部件生产结束后，组装起来就用了两三个月，8月16日下线；预计本月底把它拆解后运往郑州，再用一个月时间组装，投入施工建设应该在10月份了。
记：这台盾构机造价多少？同配置的国外产品的价位又是多少？
张：为郑州地铁量身打造的这台盾构机造价是人民币4000万元左右。国外相同配置的盾构机要人民币5000万元左右，相比之下，我们河南造的盾构机就便宜了1000万元。
记：造价为什么会这么高？贵在哪儿了？
张：主要是贵在了购买国外元件上。根据地质条件的不同，所用的盾构机种类也有所不同。对于地质条件复杂的，盾构机也相对更精密、技术含量更高。目前，国内能生产盾构机的企业有十几家，但是拥有核心技术的元件还是主要依靠国外进口。平均说来，进口的国外部件占五成或者五成以上。比如，一个大排量的马达售价就是30多万。
郑州建地铁至少要14台盾构机
记：建设郑州地铁大概需要几台盾构机？
张：郑州地铁实验段及一号线大约需要14台盾构机。根据施工需要，由我们来生产5台。
记：研发国产的盾构机花费了很长时间吧？
张：我们拥有一支50人的研发队伍，两名硕士，其余全部是学士。从2000年开始研发，直到去年4月份第一台自主研发的盾构机制造，用了8年时间，前后总共投入了4500多万元的研发经费。
记：那这样500多吨的一个庞然大物，运输起来一定很麻烦吧？
张：是啊，盾构机体态庞大，运输可不容易。运输前，先将刀盘、前盾、中盾、尾盾分别装在大拖车上，通过公路运抵郑州，耗时一两天，仅运费估计就需要30多万元。如果用汽车来起吊，需要340吨到360吨的起重机，如果使用履带式起重机，也得至少用240吨级别的。
河南造盾构机走向全国
记：全国生产盾构机的有十多家企业，河南造的盾构机处在什么水平？
张：生产盾构机在国内算是刚刚开始，目前国产盾构机还是处在推广阶段。国内拥有自主知识产权的有3家，中铁隧道集团隧道设备制造有限公司就是其中之一。这台专供郑州地铁的盾构机，是国家863计划盾构研制取得的最新成果，可以说不仅打破了国外技术垄断，而且在多方面进行了改进，整机性能上有了进一步提升，使国产盾构机能和洋盾构机抗衡。
记：你们现在年生产能力是多少台？现在订单多不多？
张：我们目前有两条同时生产的生产线，年生产能力是20台。眼下正在扩建厂房，再扩建3条生产线，届时将可以达到5台生产线同时运作。
眼下国内地铁建设正在日益升温，盾构机的市场需求很大，我们目前已经接了10个订单，其中郑州5台、西安2台、北京3台，这还不包括和成都联合生产的一台。订单全部完成大概要到明年的6月份。
2005年6月起，杭州、沈阳、哈尔滨、成都、南京、西安、郑州等城市相继加入开建地铁的行列。据不完全统计，2010年，我国有13座城市新建轨道交通26条，总长度为1200公里，投入施工的盾构机将达100台。可以说，盾构机搭上了开往春天的地铁。
2015年前，国内将需要盾构机300台左右，这是一个将近200亿的大市场。盾构机市场在国内刚刚起步，可以说，我们五十年都不愁没有活干。
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