“钢铁巨龙”穿过隧道即成型

9月24日，全球最大直径双护盾TBM“越喜号”在成都下线。蜀道集团供图

“越喜号”隧道掘进机智能驾驶室。
曹菲摄

“越喜号”隧道掘进机效果图。
蜀道集团供图
全球最大直径双护盾TBM越喜号

刀盘直径：13.01米，约4层楼高整机长度：220米，相当于一列标准高铁动车组
整机重量：3500吨，约等于800头成年亚洲象的重量

9月24日，全球最大直径双护盾TBM（全断面硬岩隧道掘进机）“越喜号”在成都正式下线。
这台刀盘直径13.01米、整机长220米、总重3500吨的“钢铁巨龙”完成调试，已整装待发，将首次用于国内高速公路隧道主洞施工，掘进国内在建最长（18.4公里）的高速公路隧道——四川金口河至西昌高速公路（以下简称金西高速）越喜隧道，标志着我国隧道施工装备制造达到全球先进水平。
这台“世界之最”隧道掘进机如何打造？国内高速公路隧道主洞采用TBM施工零的突破如何达成？TBM又是如何边掘进边拼装管片，实现机器开过隧道即成型的？连日来，华西都市报、封面新闻记者进行了探访。

零的突破 国内高速公路隧道主洞首次使用

回答上述问题前，先要认识TBM。
TBM类似地铁盾构机，只不过盾构机擅长软土，它专啃硬岩。相比传统钻爆法，TBM从山体穿过后隧道即成型，不需要爆破、开挖，效率更高。
蜀道集团公路设计院公司隧道分院院长林国进介绍，截至2024年年底，国内2.87万座公路隧道中，引入TBM施工的只有10座，且都是在辅助坑洞——在主洞上方或旁边打的小洞，增加作业面，配合主洞施工。
可见，TBM在公路隧道施工中尚属新方式，用在主洞施工更是前所未有。这一次，为何能实现零的突破？
先看必要性。金西高速越喜隧道全长约18.4公里，是国内在建最长的高速公路隧道。其中11公里穿越敏感区，无法在地表打辅助坑洞增加作业面。“如果只从两端开挖，工期会很长。从节约成本考虑，必须使用TBM。”林国进说。
再看可行性。作为越喜隧道总设计师，林国进把隧道选在安宁河断裂带和越西河断裂带之间的稳定区域，隧道岩性以紫红色砂泥岩为主，不软不硬，适合TBM施工。
那为什么不像过去一样，把TBM用于平行导洞呢？林国进说，原因有二：一是在平行导洞使用，等于多打了一个洞，成本会增加，且导洞打通后才能辅助主洞，提升工效有限；二是四川乃至全国的公路隧道建设，需要在原有经验的基础上开拓创新、突破技术。综合考量，才有了现在左洞采用TBM、右洞采用全工序机械化钻爆法的施工方案，既节约了工期又可控制成本。
然而，零的突破并不容易。从提出设想到最终拍板，前后用时8个多月。林国进带领团队反复论证，先后制作了46版汇报方案，才促成方案落地。

量身定制

从设计到制造下线耗时
10
个月

不同于以往利用原有设备改造，“越喜号”是由蜀道集团联合中铁装备从头开始全新打造的，且根据隧道特点进行了量身定制。
9月21日，记者来到位于成都市新津区的中铁智能装备制造基地，探访这台“钢铁巨龙”——“越喜号”TBM。站在厂房门口，首先映入眼帘的是直径13.01米、约4层楼高的巨大刀盘，它让“越喜号”成为世界最大直径双护盾TBM。
整机长220米，相当于一列标准高铁动车组（8节车厢）的长度。总重达到3500吨，约等于800头成年亚洲象的重量。设备由刀盘、盾体、主驱动、主推进、管片拼装、钢排架拼装等37个系统组成。
近距离观察刀盘，并不是人们想象中的刀片。面板采用高强度结构钢，全盘布置83把19寸滚刀。“越喜号”穿山时，靠的是向前的推力和刀盘旋转挤压破碎岩体、向前掘进。
TBM掘进最害怕的是卡机，蜀道集团四川路桥集团副总工程师、技术中心主任康海波介绍，为了避免这一问题，“越喜号”做了诸多特别设计：最前端的主机是锥形的，前大后小像个楔子，万一围岩收缩，机器与洞壁之间仍留有空隙，不会被死死箍住；滚刀最大可扩挖15厘米，相当于隧道比机身多挖出一圈“余量”，岩层后续变形时，先挤占这15厘米空隙，不会卡住机身；机器的最大脱困推力为16000吨，是向前主推力的两倍，机身一旦被卡住，可以爆发出近两倍的“自救”力量，把自己从岩体里拽出来。
记者看到，滚刀上有齿状凸起，这是为了防止打滑；刀盘上装有喷水装置，可以冲刷黏附的泥浆，防止结泥饼。不仅如此，“越喜号”还能完成不同厚度管片的拼装，是世界首台实现不同厚度管片施工的护盾式TBM。
大到机器的扭矩、推力，小到刀具的大小、间距，“越喜号”的各种参数均按照隧道特点定制。设备从设计到制造下线花费了10个月。

智掘穿山 吹着空调即可打通隧道

“越喜号”的驾驶室在机身中后方，是这台机器的“最强大脑”。工人在这里即可完成隧道掘进的全部操作——刀盘破碎岩体掘进，传送带运出碎渣，自动运行的平板车将钢筋混凝土管片运送到隧道内，再由TBM自动抓取、拼装。
简单来说，“钢铁巨龙”从山体穿过后，隧道就成型了，工人全程看不到围岩。林国进打趣说，工人吹着空调、喝着咖啡就把隧道打通了。
这一模式大幅提升了高速公路隧道的机械化、智能化施工水平，相比传统钻爆法，工效可提升3到5倍，还可将工人从高风险作业面解放出来。
不仅如此，TBM开挖的是圆形通道，上方用来行车，下部空间也不会浪费。林国进介绍，洞下面还有4.2米宽、2.2米高的空间，可作防灾救援通道，也可成为“三网融合”的管廊，方便电网、光纤等管线通过。
“越喜号”的制造与应用，标志着我国在复杂地质条件下，超大直径隧道施工装备领域取得重大突破。

金西高速通车后凉山三县将迈入“高速时代”

金 西 高 速 全 长 约211.6公里，分主线和泸沽支线建设。其中主线约172.5公里，起于凉山州甘洛县乌史大桥镇，设枢纽互通接峨汉高速，经越西县、喜德县，止于西昌市，止点设枢纽互通与西昭高速衔接。全线双向四车道，设计时速80公里，建设工期6年。
越喜隧道是金西高速3座万米级特长隧道之一，全长约18.4公里，是国内在建最长高速公路隧道。隧道地处凉山州越西县与喜德县交界处，位于安宁河、越西河两大断裂带之间，最大埋深1011米，属于深埋超长山岭隧道。
金西高速是继雅西高速、乐西高速之后，连接成都平原地区与攀西地区的第三条高速公路大动脉。项目建成后，将彻底结束凉山州甘洛、越西、喜德三县不通高速公路的历史，破解雅西高速冬季冰雪交通管制难题，实现全天候通行。
华西都市报-封面新闻记者曹菲张奕丹见习记者付珍玉洁