与4G迈向5G时代同步，世界首台第四代半掘进机问世

6月18日上午，在国内TBM工程技术领域专家、学者等100余人的共同见证下，世界首台第四代半掘进机——高压水力耦合破岩TBM（龙岩号）产品发布会在中铁装备郑州基地举行。黄河水利委员会副主任薛松贵、中国工程咨询协会会长肖凤桐、中国工程院院士邓铭江、河南省科技厅副厅长刘英锋、中国大坝工程学会秘书长贾金生、中国工程咨询协会秘书长赵旸泮、中国工程机械工业协会掘进机分会秘书长宋振华、中铁工业总经理李建斌、中国水利学会副秘书长吴剑、黄河勘测规划设计研究院董事长张金良、中铁装备党委书记、董事长谭顺辉等出席发布会。

发布会现场

据了解，这是世界首台高压水力耦合破岩TBM，也是国内自主研制的超小直径凯式TBM。“龙岩号”所搭载的首项高压水力耦合技术是对TBM传统破岩理念革命性的创新，真正实现了掘进机的代际更迭，不仅大大提升了TBM在极硬岩条件下的掘进效率，同时还将降低施工成本、加快施工进度，具有里程碑意义。

水流如何破岩？

高压水射流破岩机理主要是水楔破岩理论。当射流冲击无裂隙岩壁时，在岩体内除产生压应力外，在冲击接触区边界周围产生拉应力，当拉应力超过岩石的抗拉强度时，岩壁便被拉开形成裂隙。当岩壁初步形成裂隙后，在射流冲击力的作用下，水浸入裂隙空间，使裂隙尖端产生拉应力集中区，使裂隙扩展，致使岩石破碎。这种作用，与在岩石内楔入一个钢锲子相似，使岩石劈开破碎，因此称为水楔作用。水楔作用是连续进行的，射流距岩体愈近，水压愈大，水楔作用愈大。当射流冲击裂隙岩层时，水楔作用更明显。 

第四代半、第五代掘进机

在战斗机领域，国际上以技术最先进的国家的典型产品作为“标杆”，确定分代的标准。往往新一代战斗机的主要技术水平和作战效能相较前一代有“台阶性”的提高。在其他行业，掌握技术话语权的巨头们同样会给产品分代，同类产品分代不仅可以确立出行业标杆，得到广泛认同，还激发了整个产业的发展动能。

第四代半、第五代掘进机是中铁工业在世界上首次提出的掘进机发展方向。

2018年5月2日，中铁高新工业与拥有世界领先高亮度激光技术的纽敦光电科技进行战略合作，共同开启了研发第四代半、第五代掘进机的进程。

第四代半掘进机是指以刀具为主要破岩掘进方式，以激光、水射流、声波等一种或多种学科技术进行辅助破岩的合成掘进设备。

第五代掘进机是指以激光、水射流、声波、射线、核能源、化学物质等一种或多种物质为主进行掘进破岩，或辅以机械设备联合开挖的掘进装备。

第四代半、第五代掘进机逐步舍弃了过去以刀盘、刀具等固体为主要掘进介质的方式，转而以光线、声波、液体等为介质进行岩体、土体切削，这将彻底解决盾构和TBM存在的掘进速度缓慢、刀具易磨损等难题，大幅度提升掘进效率，改善工作环境，降低施工成本，为铁路、公路、水利和地下空间开发等领域建设提供更优选择。

读者也许会好奇，

第一代至第四代掘进机又分别是哪些呢?

通常来说，

我们根据掘进机从诞生到逐步完善的各个阶段，

对其进行分代。

从钢钎、大锤到风钻、炸药，长期以来，在我国隧道工程施工中，人力都没能得到真正意义上的解放。中铁工业经过多年努力，促成了我国隧道工程施工由工具到装备，从人力到机械化的演变，具备了全系列隧道掘进机、掘进配套设备的制造及技术服务能力。今天第四代半掘进机的问世，对整个行业的技术革新都有着划时代的意义，也是向全世界宣告，中国已经进入隧道掘进装备研发制造的全新纪元。

请随意感受一下今天工业人的欢腾：