设计常规使用的寿命10到15公里报废后 一些设备也能卖一百多万

  目前,广州地铁共有9条营运路线千米,位居内地城市第三位。而在远期规划,广州地铁的长度将达到751千米。随着地铁时代的来袭,一个深藏于地下的重型机械——盾构机,越来越为公众熟知。为此,记者专访了拥有多年盾构机制造经验的广船国际高级工程师盛少琴,为读者介绍有关盾构机的几个趣味知识。

  ●6个混凝土盾构管片,由钢筋螺丝紧紧扣成一个圆环。就是这个圆环,撑起地铁车辆通过的隧道。圆环内径5.4米,每个圆环造价约1.5万元,一公里需要铺设600多个这样的圆环。

  目前,广州地铁共有9条营运路线千米,位居内地城市第三位。而在远期规划,广州地铁的长度将达到751千米。随着地铁时代的来袭,一个深藏于地下的重型机械——盾构机,越来越为公众熟知。为此,记者专访了拥有多年盾构机制造经验的广船国际高级工程师盛少琴,为读者介绍有关盾构机的几个趣味知识。

  盾构机的工作原理跟一种昆虫相像。早在19世纪初,法国工程师M.I.布律内尔,便观察船蛆在船的木头中钻洞,并从体内排出一种粘液加固洞穴的现象得到启发,开始研究盾构法施工,并于1825年在英国伦敦泰晤士河下,用一个矩形盾构建造了世界上第一条水底隧道(宽11.4米、高6.8米)。

  盾构机在挖隧的过程中与这种船蛆很像,盾构机一边前进,一边把挖到的岩石和土壤输送到地面,与此同时,一个个事先制作好的混凝土圆环紧跟着铺设进来,形成隧道的内壁。一边挖隧一边铺设内壁,就跟船蛆在钻洞时排出粘液一样,能够保证后方的隧道不会塌方。也就是说,盾构机在挖土的同时还把隧道铺好了,它穿过的痕迹,就是一条成型的隧道。

  正因为这种特性,盾构机在挖隧的过程中,只能前进不能后退,否则会将已铺设好的隧道内壁损坏。

  一般来讲,进口盾构机的价格普遍在5000万以上,国产盾构机的价格相对便宜,但也均在3000万元以上,一台盾构机的造价顶得上数十台豪华跑车。

  盾构机的贵首先体现在材料。其体量非常庞大,以广船国际生产的粤龙9号为例,该盾构机主体总重约700吨,整机长度约为81.2米,刀盘直径为8.78米,竖起来接近三层楼那么高。而700吨的重量足有100多头成年大象那么重。如此大体量的重型装备,对材料的需求量自然是巨大的,而且其材料大部分使用昂贵的合成材料。

  另外,盾构机对核心部件的精密度要求也非常之高,目前国产盾构机的主轴承大多依赖进口,仅这一个部件就可能高达100万美元。另外几个依赖进口的核心部件,例如液压件和电气控制元件也非常昂贵。

  坚硬无比的盾构机也有它脆弱的地方。如此昂贵的设备,也许用不了多久就得报废。盾构机的设计常规使用的寿命一般只有10到15公里之间(其主轴承的设计使用时间是10000小时到15000小时,使用时长为一年多一点)。盾构机属于精巧设备,使用时间超出设计范畴后,各种各样的性能就不能够确保稳定了,有可能会出现故障。而盾构机只能进不能退,其维修是十分艰难的。

  在国外,盾构机超使用超期后,就会直接报废扔在地底下不要了,但在中国,由于人力成本低,施工公司大多会挖出来修修再用,就算不能用,光卖废铁和一些设备就能卖一百多万。

  不过,挖出来再用的风险比较大。广州地铁三号线珠江河段施工时,就曾出现刀盘损坏导致盾构机半路抛锚。由于盾构机在施工全套工艺流程中只能进不能退,工作人员费了好大劲才把盾构机的刀盘修好。修好后,等它挖到珠江对岸后再从地面挖出一处深井才将其拖走。

  如此重型的设备,在运输的过程中需要拆解成多个部件,再组装成型。将盾构机放入地底下,也是一个浩大的工程,施工方需要找一个地方挖一处深井,将拆解后的盾构机部件分步骤放入深井,再到深井里组装。由于盾构机的整机长度可能达到百米,这需要一边挖隧一边组装。等一个标段挖完后,还需要再挖一个深井将盾构机拖出。

  与大多机械设备不一样的是,每个工程使用的盾构机都是根据其城市的特殊条件量身定做。“盾构机的设计、制造和运行成功与否,最主要的制约因素是地质条件,只有在摸清了地质条件后,制造商才能有明确的目的性地设计和制造相应的盾构机或在盾构机上专门附设相应装置。因此,盾构机无法批量生产,只能量身定做。这也决定了盾构机的价格高昂。

  地铁施工目前主要有盾构法、暗挖法与明挖法。盾构法是采用盾构机施工,是目前最主要的施工方法,优点是快速、安全、环保,缺点是成本比较高;暗挖法有点类似于挖煤矿,在地底下用炸药炸出隧道,并现场浇灌混凝土,优点是能攻克坚硬的岩层,且不影响地面交通,缺点是不安全;明挖法是直接在路面施工,优点是经济、施工难度低,缺点是对地面交通影响太大。

  在盾构机普遍的使用之前,国内地铁施工普遍的使用明挖法,例如广州地铁一号线的部分路段。今天,城市中心城区已经大部分使用盾构法,郊区的话则多采用明挖法。

  地铁和城市规模紧密关联,如果规模不达标,再有钱也是不允许上地铁项目的。根据国务院2003年发布的《国务院办公厅关于加强城市快速轨道交通建设管理的通知》,现阶段,申报发展地铁的城市应达到下述门槛:地方财政一般预算收入在100亿元以上,国内生产总值达到1000亿元以上,城区人口在300万人以上,规划线路的客流规模达到单向高峰小时3万人以上。

  申报建设轻轨的城市应达到下述门槛:地方财政一般预算收入在60亿元以上,国内生产总值达到600亿元以上,城区人口在150万人以上,规划线路客流规模达到单向高峰小时1万人以上。对经济条件较好,交通拥堵问题非常严重的特大城市,其城轨交通项目予以优先支持。