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解碼「紫荊號」U型盾構創新之路

解碼「紫荊號」U型盾構創新之路

責任編輯:林麗青 2026-06-02 18:50:06原創 來源:香港商報

 近日,香港工程師學會隆重舉行「2026年安全設計卓越獎」頒獎儀式。憑藉由中鐵裝備(CREG)首創的「紫荊號-U型盾構(UTBM)」施工技術,香港元朗南場平項目在榮獲英國NCE「隧道設計及施工創新大獎」之後,再奪香港工程師學會「2026年安全設計卓越獎」金獎。這一系列榮譽,標誌着香港在引進高端地下裝備、推動綠色安全施工方面,邁出了具有里程碑意義的一步。

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 元朗南場地平整項目地質條件複雜,以砂質粉質黏土為主,地下水位偏高,局部夾雜淤泥。傳統明挖法風險高、占地廣,且雨季幾乎無法施工。為破解施工困局,中鐵裝備專項研發了香港首台U型盾構機「紫荊號」。這台寬9.36米、高20.72米的「巨無霸」,突破傳統圓形盾構思路,將盾構機與架管機功能融為一體,可在同一作業面連續完成綜合管廊的開挖、支護、掘進、管節拼裝及同步回填,實現全流程一體化流水作業。

 「紫荊號」的投入使用,為香港市政工程帶來了立竿見影的改變。在UTBM裝備設計階段,研發團隊便將「本質安全」融入裝備基因。設備本體即構成臨時支護結構,無需安裝大量臨時支柱與橫撐,徹底避免了支護結構失穩可能引發的安全事故。通過「機械化換人、自動化減人」,大幅減少了基坑內高危人工作業量,智能拼裝技術確保預製管節高精度安裝,有效降低了人為操作失誤帶來的安全風險。

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 針對項目「砂質粉質黏土、地下水充沛、局部含淤泥」的複雜地質條件,研發團隊專門開發了抗滑移支撐技術,使設備可在軟弱地層和不平衡水土壓力下自適應調整支撐力,防止盾體和管節偏移或沉降;同時採用皮帶機連續出渣及同步回填技術,實現掘進與回填流水線作業,避免渣土堆積導致的基坑失穩。以上技術創新,從裝備層面構建起貫穿施工全過程的本質安全體系。

 在施工效率方面,該技術打破了香港雨季明渠不能施工的傳統,實現了全天候作業,自始發以來,「紫荊號」創造了一天掘進8米、一個月拼裝120米箱涵的香港施工紀錄。此外,施工占地寬度較傳統工藝節省52.83%,並可保證70%的道路通行能力,將施工對元朗周邊社區及交通的滋擾降至最低。

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 這套「香港方案」已獲得全球土木工程界的高度認可。英國《New Civil Engineer》將其授予「隧道設計及施工創新大獎」(業界素有「隧道界奧斯卡」之稱),評委盛讚其為淺埋地下工程提供了「安全、高效、經濟、環保」的新範式。在香港本地,香港工程師學會頒發的「安全設計卓越獎」金獎,更是對該工法「以設計保安全、以工裝控風險」理念的充分肯定。香港特區土木工程拓展署已多次組織業界到現場觀摩,明確表示該技術為未來北部都會區等大型基建項目樹立了可供借鑑的技術範例。

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 「紫荊號」的成功,並非一蹴而就。早在2020年,中鐵裝備便已針對內地海口綜合管廊需求,研製出全球首台U形盾構機並成功應用於海口項目。此次針對香港工況,研發團隊再下一城,攻克了「U形盾體移動支護」「大截面預製管節智能拼裝」「軟弱地層抗滑移支撐」等多項關鍵技術。從鄭州國家級盾構研發基地,到香港元朗施工現場,這一實踐印證了中鐵裝備在盾構創新與研發上的核心邏輯:不盲從於傳統工法,而是基於具體地質與環保需求,進行「定製化」裝備與工法的一體化創新。

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 「紫荊號」的成功並非孤例。中鐵裝備正以一項項「世界之最」,不斷刷新着中國高端裝備製造的高度。

 在超大直徑盾構領域,中鐵裝備研製的「帕蒂加朗號」與「巴蘭加魯號」這對「姊妹盾構機」,以開挖直徑15.7米、整機長113米、重達4300多噸的雄姿,雙雙服務於澳大利亞悉尼西部港灣項目建設,不僅刷新了中國出口海外盾構機的最大直徑紀錄,更集成了多項智能化技術,標誌着中國盾構機正式邁入「全球定製化」時代。

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 在異形盾構領域,2016年世界首台馬蹄形盾構機「蒙華號」在中鐵裝備下線,填補了世界馬蹄形盾構機的空白,讓工人可以在「空調間裡喝着咖啡操作盾構機」;而應用於抽水蓄能電站的「永寧號」,則實現了世界首台大直徑大坡度斜井TBM的突破,成功爬上39度陡坡,並從爬山虎的生長中汲取靈感,為設備裝上8條「腿」、16隻「腳」,創造了月掘進332米的佳績。

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 在綠色智能領域,2023年下線的世界首台綠色盾構機「中鐵1237號」,搭載智能系統可自主實現掘進效率與能源消耗的最佳匹配,已應用於意大利西西里島高速鐵路隧道建設,代表着國際市場對中國綠色盾構的認可;2020年,世界首台礦用小轉彎TBM「貴能1號」首秀貴州煤礦,創下月均進尺超400米的紀錄,是傳統掘進速度的3至5倍,成功破解了煤礦生產「採掘失衡」的難題。

 隨着「紫荊號」在香港元朗南項目的成功實踐,中鐵裝備將繼續深耕盾構機多樣化、智能化、綠色化的研發方向,為推動香港北部都會區建設、粵港澳大灣區互聯互通,貢獻更堅實的「中鐵方案」,以持續創新支持香港長遠繁榮穩定。(記者 林麗青)

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