9月30日创盈中心，由广州地铁集团牵头，中铁工程装备集团等单位参与的“十四五”国家重点研发计划“城市轨道交通可变径盾构站隧一体化绿色建造关键技术与装备”项目取得重大进展，项目团队自主研制的全球首台原位可变径盾构机“变径一号”在中铁华隧联合重型装备公司下线，是我国轨道交通建设领域的一项重大突破，为我国高端装备制造再添“大国重器”。
可变径盾构机作为全新的施工装备，实现了区间隧道、车站隧道的一体化建造，解决传统工法中带来的地面开挖、施工间断和场地占用问题，尤其适合建筑物密集、交通繁忙、征拆困难的城市核心区建设，实现“小创面、低影响、微干扰”的绿色建造。本次下线的“变径一号”盾构机将首先应用于芳白城际广州火车站项目建设，计划从广白盾构井始发，掘进至广州火车站车站区域后实施变径并施工站台隧道。
突破传统盾构机固有模式 攻克站隧一体建设难题
城市轨道交通车站建设通常以明挖、暗挖工法为主，区间隧道需独立建造，这种分离式施工过程环境扰动大、资源集约程度低、施工周期较长。尤其在空间受限、环境敏感的城市核心区域，这些痛点难点问题尤为突出。为了打破传统建造模式的桎梏，广州地铁和中铁装备联合各方资源，共同打造了全球首台原位可变径盾构机“变径一号”，突破了盾构机“一生一径”的固有模式，一举攻克了轨道交通区间隧道、车站隧道一体化建造的世界难题，为全球地下空间开拓提供了全新的“中国方案”。
“变径一号”盾构机能够自由调节盾构机直径，创新性实现“一站两隧、连续成型”施工，即盾构机先以小直径掘进区间隧道，到达车站位置后原位“扩径”开挖出更宽的车站站台层隧道，完成车站段施工后再“缩径”，继续向下一区间掘进，无需中途拆机或增设工作井。
集成三大核心功能 填补国内外行业空白
“变径一号”盾构机相较于普通盾构机的颠覆性突破，在于同时高效实现了原位变径、连续变径和大尺寸变径等功能，各项技术均属国际首创：
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原位变径
盾构机掘进过程中在既定位置直接改变开挖直径，避免提前开挖工作井或人工扩大盾构机的开挖面进行变径，极大地拓宽了设备的适用范围，打破既有变径设备仅能实现非原位变径的局限。
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连续变径
盾构机刀盘直径可实现“小变大、大变小”的无级调节。使用小直径掘进区间隧道，达到车站位置后，直接无级变径扩大盾构机刀盘，从而实现车站大尺寸隧道的扩挖，完成车站隧道掘进后，再缩小直径开挖下一区间。这种连续的直径转换，无需人工进行刀盘改造，在世界范围内未有先例。
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大尺寸变径
“变径一号”盾构机可实现8.83米至12.45米范围的大尺寸变径，变径过程中开挖面积扩大约98%，变径前后隧道成型（内径）面积扩大约89%创盈中心，极大满足了车站隧道的空间需求。
采用多项自主科技 创新技术世界领先
为打造出这台具备全球领先“变形”能力的超级装备，项目团队攻克了多项世界性难题，集成多项自主创新技术。
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多刀梁同步伸缩
针对盾构机刀盘扩径过程中刀盘动态负载大、扩挖结构易失稳等难题，项目团队研制出负载能力强、同时适应土层、岩层等多种地层的大尺寸多刀梁同步伸缩连续扩挖刀盘。为保障刀盘变径技术的可靠性，研发团队通过足尺试验台架验证、工厂试验验证、工程示范验证等多种方式，全面验证关键技术的可靠性。
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狭小空间重载变径拼装
面对地下变径空间狭小、盾构机运行过程中承载压力大、盾构管片成型精度低等难题，项目团队研发出适用于狭小空间的重载变径构建拼装机器人，既可以快速拼装盾构机封闭环等支护组件，形成稳定的开挖环境，还可以快速拼装盾构机扩径组件，实现狭小空间内盾体快速精准扩径及缩径。
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系统集成与智能控制
通过对刀盘变径、盾体变径、空间防护及动力匹配等关键系统的深度优化与集成创新，实现装备掘进性能与能源消耗的协同智能控制，全面提升“变径一号”盾构机整机工作的可靠性、安全性与先进性。
“变径一号”盾构机的成功研制，是我国隧道工程装备领域的一项重大突破，不仅大幅提升施工效率、降低周边影响和综合成本，也为全球地下工程提供了一种绿色、安全、集约、高效的新型建造方案，具有显著的经济效益和广泛的推广前景。这一装备的成功下线，标志着我国在轨道交通绿色智能建造领域迈出关键一步，助力我国由“建造大国”向“建造强国”稳步迈进。
来源|建设公司
文|林静雯、张晨牧
创盈中心
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