极目新闻记者 陆缘
通讯员 吴静 周婷 柯尊智 李夏 路远馨
8月1日，中铁科工集团武汉江夏智能制造基地内，一台直径数米的“钢铁巨兽”露出真容。由清华大学与中铁科工联合研制的世界首台掘爆机（BBM）“翔龙号”正式下线，“翔龙号”直径4.5米，长约70米，重量约400吨，如同小一号的盾构机。
这台融合了隧道掘进机与钻爆法两大主流工法优势的创新装备，不仅填补了复杂地质隧道一体化施工装备领域的国际空白，更标志着我国高端地下工程装备在产学研协同攻关上取得了重大突破。
打破常规，将“钻爆法”搬上“掘进机”
长期以来，在长大隧道建设中，软岩大变形与极硬岩掘进效率低是困扰行业的“两座大山”。传统硬岩掘进机（TBM）面对不良地质时适应性不足，而钻爆法则面临着安全管控压力大、效率有限的瓶颈，两种工法优势难以兼容。
此次下线的掘爆机，在理念上实现了颠覆性突破。据研发团队介绍，该设备创新性地采用空心组合刀盘结构，将传统封闭式的全断面刀盘变为“环形”。这一设计看似简单，实则解决了复杂的力学与工程难题。
“掘爆机最大的特点，就是实现了掘进、钻爆等工法的组合。”清华大学研发团队负责人表示，通过在环形刀盘中心开辟“通道”，施工人员可以在掘进机前端灵活切换“前爆后掘”“前掘后爆”或“全断面掘进”等多种作业模式。这意味着，面对极硬岩时可以“先爆后掘”，面对软岩大变形时可以“超前加固”，真正实现了“一机多用”，打破了国外在超硬岩施工装备上的固有设计路径。
硬核科技，从“被动停机”到“主动处置”
据了解，该设备不仅解决了掘进效率问题，更着眼于施工安全与绿色环保。针对高地应力、强岩爆等极端地质风险，掘爆机搭载了超前处置模块。
中铁科工技术专家介绍，设备可通过中心刀盘通道，在掌子面前方（即隧道开挖作业面）提前开展注浆加固、超前预裂或应急支护作业，从源头规避围岩塌方、设备卡机等重大安全风险。“过去遇上严重不良地质，TBM动辄卡机数月，人工处理难度极大且危险。现在我们有了中间通道，很多难题都可以超前、主动地化解。”
此外，设备配套的岩柱破碎装置是另一大亮点。它将开挖产生的中心岩柱就地加工成标准化建筑骨料，实现了洞渣的资源化循环利用。这一设计不仅减少了弃渣外运对环境的破坏，还将“废料”变为了“原料”，有力助推了地下工程的绿色低碳建造。
四年磨一剑,产学研深度融合的江夏样本
从2022年概念提出到2024年试验装置下线，再到如今整机在江夏正式投产，这台掘爆机的诞生历经四年多攻关。据项目负责人回忆，仅核心部件“组合刀盘”的设计论证就耗时六七个月，历经五次大规模专家评审。“高校牵头重大技术研发，厂家配合装备制造，施工单位提供工程验证，这是产学研用一体化的典型样本。”清华大学团队表示，2024年试验装备在三类工况下均通过验证。
据了解，该设备的研发与落地得到了武汉市科技创新局及江夏区的大力政策支持。中铁科工相关负责人表示，“整机及核心零部件均实现了完全自主可控，证明了我们的制造能力能支撑起任何创新设计。”
按照计划，首台掘爆机即将启程，投入国家抽水蓄能电站项目开展工程示范应用。据研制方透露，团队将依托施工现场实测数据，持续进行迭代优化。未来，该技术有望推广至更大断面，设备直径可扩展至15米甚至18米级。
“我们的愿景是让一切岩层难题都有破解之策。”研发团队展望道。可以预见，随着这一“大国重器”的广泛应用，我国在交通干线穿山越海、水利枢纽深埋施工、深地资源开发等重大工程领域，将拥有更为坚实的装备技术支撑，持续为高水平科技自立自强注入江夏力量。
（来源：极目新闻）
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