盾构机“百变金刚”本领强

  日前，国产超大直径盾构机“江海号”顺利始发，建设世界最长水下公路盾构隧道——海太长江隧道。

  河南郑州，“帕蒂加朗号”盾构机下线米，将出口澳大利亚，这是我国出口的最大直径盾构机；

  上海崇明，“领航号”盾构机掘地潜行，以“有人值守、无人操作”的方式抵达长江江心……

  盾构机，全称为全断面隧道掘进机，被誉为“工程机械之王”。刀盘直径从0.5米到超16米，掘进方向从水平到斜向、竖向、拐弯掘进……如今，在中国工程师手里，盾构机成了“百变金刚”，种类非常之多、本领高强。

  过往，盾构机多是水平掘进。今天，中国制造的盾构机不仅能横着挖，还能斜向上挖、斜向下挖、直线向上挖、直线向下挖。

  说起斜向上挖的盾构机，不得已提全球首台大直径会“爬陡坡”的隧道掘进机“永宁号”。

  去年9月，“永宁号”顺利完成洛宁抽水蓄能电站2号引水斜井的挖掘任务。这是一条坡度达38.742度、全长约873米的斜井。“永宁号”不仅成功爬坡，还取得了月掘进332米、单日最高进尺22.75米的佳绩，大幅度的提高了斜井的施工效率。

  有了“永宁号”的成功经验，中铁装备研发团队又开发了全球首台大倾角下坡掘进矿用隧道掘进机“中铁1285号”。

  眼下，“中铁1285号”已完成淮北矿业集团临涣煤矿作业任务。它不仅实现了长距离15度下坡掘进，还成功穿越落差达330米的大断层，一口气完成下坡、拐弯等高难度动作。

  在上海静安区广延路一处绿地，占地面积不足300平方米的围挡内，上海首个垂直掘进（盾构）地下智慧车库项目正在进行最后的调试。

  中铁十五局项目负责人王文灿和记者说，与传统垂直车库采用明挖法或沉井法施工不同，这一个项目使用了全球最大直径竖井掘进机“梦想号”，验证了垂直掘进施工工法的可行性。

  在浙江景宁抽水蓄能电站，国内首台超大直径反井钻机“中铁1361号”正进行排风竖井施工。从山脚“顶压向上”前行，“中铁1361号”通过创新采用“一扩成井”工艺，可实现直径7米、深度311米的井筒一次性开挖成型。

  “长期以来，盾构机大多数都用在交通基础设施建设。随着我们国家交通基础设施逐步完善，盾构机未来的市场在哪里？”中铁装备技术中心副主任贺飞坦言，这是企业一直在思考的问题。

  水利、水电、煤矿、非煤矿山、城市综合管廊、停车库……在中铁装备眼中，这些项目均是盾构机大展身手的场景。他们成立多个研发团队，开展针对性开发，让盾构机不但可以多方向开挖，而且具备圆形、方形、马蹄形、椭圆形等不一样的形状的开挖能力，拓展了盾构机的应用场景。

  每一款新挖掘方向盾构机的问世，都凝聚着一系列技术创新。就拿“永宁号”来说，其爬山模式借鉴了爬山虎的结构，50多名专家开展了历经数月的研究、设计、试验，最终决定为“永宁号”加装前后4组共8条“腿”、16个“脚”，助力其安全“爬上山顶”。

  再看“中铁1361号”，为实现盾构机“顶压向上”，研发团队对重载钻杆、钻杆一键自动化拆卸、多功能变频主驱动及智能化控制等方面展开针对性设计，做到大直径竖井一次反拉成井，设备安全、高效、可靠运行。

  15.4米！2024年1月，“领航号”盾构机下线，变成全球最大直径高铁泥水平衡盾构机。

  超16.6米！2024年10月，“江海号”盾构机下线，成为中国自主研制的超大直径盾构机。

  “算总账，大直径盾构隧道‘性价比’更高。”中铁十四局盾构专家陈健从两方面作了详细介绍——

  大直径隧道，可实现单管多线布设。以前，穿江越海隧道大多设计为单管单线的双管方案，即上下行分为双洞。随着盾构机直径升级，用单条超大直径隧道替代传统双管，可有效节约地下空间资源。

  大直径隧道，还可实现多功能集中布设。15米级及以上的盾构隧道，可构建地下立体空间，实现市政道路、轨道交通、综合管廊同管布设。这就避免了隧道的重复开挖，可降低建设、运营、维护等综合建造成本。

  我国水域广阔，江河纵横，各沿江沿海城市对跨越水域、联通两岸、畅通出行有着刚性需求。超大直径盾构机恰可满足建设需求。相比桥梁，超大直径盾构隧道在减少航道影响、保护沿岸生态、应对恶劣气候等方面有着非常明显优势。

  “盾构机直径超过15米后，随着开挖直径增大，不良地质可能会导致呈幂级增长的隧道灾难，给盾构机的结构强度、控制精度、材料疲劳等提出更高需求。”贺飞说。

  就拿推进系统来说，15米级以上盾构机，其承受的水土压力可达5巴以上，因此就需要30组以上液压千斤顶同时“发力”，才能推动盾构机前行，而6米级盾构机仅需16组。千斤顶数量越多，同步控制难度越大，但对盾构机而言，推进系统任何微小的不同步，都可能会导致盾体“卡壳”或轴线偏移。

  此外，类似刀盘驱动轴承等关键核心部件，都需要采用新材料、新结构、新设计，才能满足应用需求。贺飞表示，对15米级以上超大直径盾构机，直径每增加1米，都会对盾构机的结构设计、密封承压、出渣处理等提出新挑战，“每一次升级都绝非易事”。

  攻克技术难点，成果接踵而至。2017年10月，我国首台具有自主知识产权的15米级超大直径泥水平衡盾构机“中铁306号”成功下线，首次打破国外对大直径盾构机的垄断。

  此后，从开挖直径15.8米的“春风号”到直径16.07米的“京华号”，再到直径超16.6米的“江海号”，国产超大直径盾构机实现了从“跟随”到“引领”的跃变。

  “目前，我国已在超大直径盾构机的研制和应用领域实现新跨越，形成了超大直径盾构机全产业链能力。”贺飞说。

  目前，我国国产盾构机已占据全球市场近七成份额。中国工程师正努力让盾构机更智能、更绿色。

  走进“领航号”盾构机驾驶室，屏幕上跳动的各项数据，实时反馈当前设备掘进状态，盾构机长只监测、不操作。这是因为研发团队为“领航号”这个“金刚钻”装上了“千里眼”和“智慧脑”。

  “传统盾构施工就像盲人走路，由于无法100%了解周围地质情况，施工全套工艺流程中安全风险较高。”中铁装备“领航号”盾构机主设计师廖兆锦说。为此，“领航号”搭载超前地质预报系统，可对刀盘前方10米到40米的地质条件进行精准探测，智能感知系统也可对地质条件进行实时分析，保证盾构正常掘进。

  “智慧脑”则让“领航号”拥有了智能分析和自主判断的能力。在长达14.25千米的隧道里，它可以不借助任何“帮手”即完成独头掘进，实现了“有人值守、无人操作”状态下毫米级的掘进精度。“有了智能系统助力，施工效率和质量提高了，我们还能实时监测设备正常运行状态及工程潜在风险，确保工程平稳推进。”中铁隧道局崇太长江隧道项目副总工程师傅博伟说。

  2024年7月23日，世界首台绿色盾构机“中铁1237号”顺利始发，开挖直径为9.16米、设备长度约135米、总重达1900吨。

  何为绿色盾构？“我们为盾构机搭载了智能系统，通过对盾构掘进过程中各系统的自动智能管理，自主达到掘进效率和能源消耗的最佳匹配，实现绿色节能。”“中铁1237号”主设计师曹书磊说。

  此外，该盾构机还采用了节能智造工艺和先进除尘技术，可减少粉尘排放；搭载连续掘进、快速换模等技术，可使得掘进效率大幅度的提高，节能减排效果显著。

  目前，“中铁1237号”已出口意大利，用于意大利西西里岛高速铁路隧道建设，代表着国际市场对中国绿色盾构的认可。

  穿山海、畅通途；“啃”岩石、钻山体；遁地行，拓空间……“下一步，我们将在更大掘进直径、更快掘进速度、更深掘进深度和更复杂工况上持续发力，推动盾构机研发向智能化、绿色化迈进，不断攀登盾构机技术制高点。”中国中铁党委书记、董事长陈文健表示。（记者 李心萍）

  今年“三夏”生产，该农场配备无人驾驶系统的收割机和拖拉机、气吸播种机、精准水肥轮灌系统、自动巡田无人机等智能化装备大显身手。

  6月24日，国家重大科研仪器研制项目“2.5米大视场高分辨率太阳望远镜”（WeHoST）在四川稻城启动建设配套项目，预计2027年望远镜完成装调并投入试运行。

  古生物研究表明，包括早期犬齿兽在内的一些远古动物，脑袋为一个没有左右脑半球区分的整体，而现生哺乳动物和典型的进步颌兽类则有左右两个脑半球。

  6月26日21时29分，经过约6.5小时的出舱活动，神舟二十号乘组航天员陈冬、陈中瑞、王杰密切协同，在空间站机械臂和地面科研人员的配合支持下，圆满完成既定任务。

  北京大学马丁教授团队26日凌晨在国际学术期刊《自然》上发表一项开创性研究，成功将复杂难处理的混合废塑料变废为宝，为根治全球塑料污染顽疾提供了新的思路。

  近日，一组“清华学生戴头套看演出”的照片在网络引发热议。脑机接口技术的应用还面临社会伦理与隐私保护方面的争议，如何平衡科学技术创新与社会伦理、监督管理要求等仍是难题。

  据中国载人航天工程办公室消息，根据计划安排，神舟二十号航天员乘组将于近日择机实施第二次出舱活动。目前，空间站组合体运行稳定，神舟二十号航天员乘组在轨工作已满两个月，身心状态良好，已做好出舱活动各项准备工作。

  6600万年前，希克苏鲁伯小行星撞击地球导致非鸟类恐龙灭绝，而就在撞击点附近，一种神秘的夜蜥蜴可能是唯一幸存下来的陆生脊椎动物。白垩纪末期，一颗巨型小行星撞击了墨西哥尤卡坦半岛附近的区域，形成了一个直径超过150公里的陨石坑，导致全球大多数动植物物种灭绝。

  在全球面临日益严峻的生态危机之际，中国科学院院士、中国科学院生态环境研究中心研究员傅伯杰等提出了一个衡量人与自然共同繁荣程度的全球框架。论文合作作者、联合国开发计划署人类发展报告办公室主任Pedro Conceicao表示，面对当今严峻的地球系统变化，我们一定要把人与自然健康、互惠的关系纳入发展愿景。

  黑土地被誉为“耕地中的大熊猫”，是世界上最肥沃的土壤。这项调查系统查清了我国东北典型黑土区地表基质资源“家底”，实现了东北黑土地地表基质层的首次系统调查与深度解剖。

  记者邱玥25日从中国海油获悉，我国首个自营超深水大气田“深海一号”二期项目全面投产。 目前，“深海一号”大气田已达到最高产能设计状态，年产气量有望超过45亿立方米。

  由美国国家科学基金会和能源部支持的薇拉·C·鲁宾天文台，首次捕捉到的太空景象呈现出一场由恒星“托儿所”及邻近星系的密集星团构成的粉蓝视觉盛宴。鲁宾天文台的科学团队还开发了面向公众的工具“天空查看器”，用户可通过平移和缩放功能探索这些超高分辨率图像中的恒星和星系。

  中国海油25日宣布，公司在南海水域的“深海一号”大气田二期项目全面投产，标志着我国最大海上气田建成。“深海一号”大气田分一期和二期开发建设（一期于2021年6月投产），探明天然气地质储量超1500亿立方米，最大作业水深超1500米，最大井深达5000米以上，是我国迄今为止自主开发建设的作业水深最深、地层温压最高、勘探开发难度最大的深水气田。

  2017年启动的第二次青藏高原综合科学考察，为新一代草地植被图的绘制提供了新的契机。“我们共识别出65种主要草地类型，其中高山嵩草草甸、紫花针茅草原、矮生嵩草草甸、垂穗披碱草草甸和线

  6月24日，“应急使命·2025”极端灾害事故场景新质救援能力检验性演习在黑龙江省东宁市、河南省濮阳市等地举行。“源网荷储”应急供电中，国家电网运用新技术、设备，实现小型水电站“黑启动”“光伏+储能”协同供电，保障重点区域电力供应。

  研究团队通过发育表达分析、原位杂交和免疫组化技术，在甜菜孢囊线虫早期寄生阶段鉴定出两个关键分泌效应蛋白——Hs28B03和Hs8H07。该研究首次发现，植物寄生线虫会“劫持”植物细胞的“垃圾处理系统”——泛素化系统来摧毁免疫。

  24日，记者从中国农业科学院棉花研究所获悉，中国农业科学院棉花研究所、西部农业研究中心棉花分子遗传改良创新团队杨作仁研究员与中国农业科学院生物技术研究所柳小庆研究员，合作创制了可生产虾青素的工程棉花。

  “智慧光源大脑”是国内首个同步辐射人工智能数据解析平台，能够更高效地处理同步辐射实验产生的海量复杂数据。

  新修订的《中华人民共和国科学技术普及法》实施半年，近日，有媒体采访多位科研人员，梳理新科普法落实效果。受访的多位科研人员表示，新科普法为科研人员开展科普工作提供了制度保障。

  6月初，依托东南大学共建的南京紫金山实验室发布全球首个6G广域低空覆盖的无蜂窝通智感融合外场试验网，赋能低空经济、数字能源、智能制造等应用场景，有望催生千亿级产业链，助力南京打造“6G之城”。这是东南大学勇挑硬核科学技术创新大梁，支撑服务新质生产力发展的生动缩影。