世界首台“马蹄形”盾构机在蒙华铁路白城隧道投入使用

11月11日，世界首台最大断面“马蹄形”盾构掘进机在中铁四局蒙华铁路白城隧道正式投入使用，标志着该隧道进入盾构施工阶段。据悉，“马蹄形”盾构工法挖掘隧道，是目前国内铁路山岭软土隧道领域的首次运用，在我国铁路隧道施工技术与装备发展史上具有里程碑意义。

由中铁四局承建的蒙华铁路白城隧道位于陕西省靖边县，隧道全长3345米，为时速120公里的单洞双线电气化铁路隧道，最大埋深为81.05米。蒙华铁路作为国内最大的运煤专线，是重载铁路，隧道设计要求宽大，即采用三心圆曲墙式断面（开挖断面圆弧为马蹄形状），以保证铁路隧道的空间要求。经专家多次论证，决定该隧道由以往的矿山法施工改为异形盾构法施工。

记者了解到，作为世界首台最大断面“马蹄形”盾构掘进机，其整机长度110米，重量1300吨，因盾构机刀盘呈“U”形，形似马蹄，因此得名“马蹄形”盾构机。该设备外轮廓高10.95米、宽11.9米，盾体采用梭式结构，能有效降低盾体与地层之间的摩擦力，进而减小推进阻力。刀盘采用九个小刀盘共同组成一个“马蹄形”断面的组合方式，进行切削掘进；刀盘布置采用“前后错开，左右对称”的原则，九个刀盘既可同时转动，也可单个转动、任意组合转动、不同方向转动，有调试、掘进、维保等三种模式可供选择；当盾构机发生滚转时，可通过多个刀盘同向转动使盾构获得反方向的扭矩，以达到滚转纠偏的目的；掘进过程中采用双螺旋输送机出土，连续皮带机运渣。

中铁装备集团总经理谭顺辉称，与传统的盾构机相比，“马蹄形”形盾构机不仅是断面的“变形”，更实现了工法、技术的“变形”。该盾构机能有效减少10%—15%的开挖面积，可最大程度地提高隧道空间利用率。同时，白城隧道地处我国毛乌素沙漠与黄土高原交界处，属软土软岩地质，土质松软，采用矿山法施工，施工效率低且易出现塌方塌陷等施工风险。作为全球首创的隧道新型开挖模式，“马蹄形”盾构法施工，在规避塌方塌陷风险的同时，施工效率又极高，其最大掘进速度达60毫米/分，每月可掘进200—300米，有效地缩减了施工工期。

据了解，2016年7月17日，“马蹄形”盾构机在郑州经开区成功下线。该设备的成功研制标志着我国已经拥有具有自主知识产权的超大断面马蹄形盾构设计和施工技术，实现了异形盾构装备的自主化和智能化，为我国高端设备进军国际市场提供强有力的工程案例。