隧道神器进驻尼泊尔 硬质合金将大显身手

这些日子，中国的“一带一路”又有了新的进展，一条消息登上了各大媒体：

北京时间9月7日，中国外交部长王毅同来访的尼泊尔副总理兼外长马哈拉会谈后表示，双方已同意就中尼跨境铁路积极开展项目勘察、设计、可行性研究、人才培训等合作，争取尽快让这一设想变成现实，以造福两国和两国人民。

随后尼方进行了跟进报道。“好消息，中尼跨境铁路已经进入研究设计阶段。”9月12日，尼泊尔网络媒体“尼泊尔日常”发布了这条简短信息。“跨越喜马拉雅山的铁路终于要动工了！”在尼泊尔主流媒体《共和国报》网站上，关于中尼铁路的最新消息，标题简洁得只有两个词：“Good Vibes”（关系融洽），却完美概括了中尼合作的精髓。

干得漂亮，据说莫迪听闻此消息便再次不“蛋定”了。9月19日，印度宣布要向与尼泊尔和不丹的边境地区“增派情报部队”，增兵部队称号SSB——这名字念着怎么那么怪呢，阿三，你们的部队番号名字能不能不要这么好听啊？

不过让小编感兴趣的是，逢山开路遇水搭桥的中国人要怎样让铁路穿越喜马拉雅山呢，这可是在“世界之脊的屋顶”修隧道啊。当然山再高它还是山嘛，有“基建狂魔”之称的中国工程队什么大场面没见过。那么问题来了，“开山打洞哪家强？”，说到这~~~，小编就要说一说的我国的“隧道作弊神器”硬岩掘进机了。

据9月6日消息称，中国在尼泊尔巴瑞巴贝引水隧道工程项目所用的“隧道神器”TBM已运抵尼泊尔，此次进入尼泊尔的TBM其直径为5.06米，总价值高达7千万元人民币，产于上海，具有掘进速度快、适合较长隧道施工的特点，这只是中国工程队的小试牛刀，穿越喜马拉雅山一定还有更大的手笔。

硬岩掘进机又称全断面双护盾隧道掘进机，缩写为TBM，是专门用在开凿隧道的大型盾构机。该机具有一次开挖完成隧道的特色，从开挖、推进、撑开全由该机具完成，开挖速度是传统钻爆法的5倍。然而该机具完全无法模组化，只能依照开挖隧道的直径订作，因此价格不菲。

TBM作为国之重器，却一度被国外垄断，1996年，第一台TBM从德国引进，被用于秦岭铁路隧道的施工，这台进口TBM价格为3.8亿元，但因水土不服屡出状况，连号称作风严谨的德国人最后都被它气得不行，当起了甩手掌柜任其自生自灭。以当时的物价水平去计算3.8亿，有多贵可想而知，国人舍不得只能自己修，却也坚定了中国制造的决心，在研究和维修过程中国人逐渐积累了盾构机的制造技术。

2011年，中国铁建十八局集团携手中国铁建重工集团、浙江大学、中南大学、天津大学等单位开始研发国产TBM。 2014年12月27日，我国首台自产TBM“长春号”下线。 从此，国产TBM成为了“基建狂魔开山打洞的外挂”，有了硬岩掘进机这一神器，高山、大海再也阻止不了中国工程队在世界建筑史上的各种“神操作”。

硬岩掘进机前端有一处巨大的可旋转刀盘，它是设备的关键部位，刀盘结构有轮辐式刀盘、面板式刀盘、复合式刀盘，刀盘上分布有许多盘形滚刀，设备开启后，在主推油缸的作用下，刀盘最大推力可以达到9000千牛，掘进滚刀在推力下"削石如泥"地推进，那么又是什么东西能让滚刀这么硬呢？不逞多让，就是碳化钨。

碳化钨是优秀的耐高温耐磨材料，也是硬质合金的主要原材料之一，碳化钨高硬度、高耐磨性、高强度及极高的正向弹性模量使它成为刀盘滚刀的标配秘方。盾构机的滚刀是依地质岩层条件不同而量身定制，不同的地层采用不同类型的刀具，一般按照破岩机理将盾构机刀具分为滚压破岩刀具、切削破岩刀具和辅助刀具，材质从碳钢、镍钢到硬质合金都有。碳化钨的应用方案也不外乎两种，一种是在钢刀表面堆焊碳化钨涂层，用于处理软石类的砂岩、矽岩和灰岩等，另一种是硬质合金球齿滚刀，专门用来破碎硬岩类的花岗岩、石英岩和玄武岩等。岩层越硬，硬质合金刀的设置布局也就越讲究。

TBM的刀盘结构复杂，非三言两语能说清，因此本文仅介绍TBM的刀盘刀具，前面已经介绍过，TBM刀盘刀具主要有滚压破岩刀具、切削破岩刀具和辅助刀具。

滚压破岩刀是刀盘的主体刀，一般可分为齿形滚刀和盘形滚刀。常见的齿形滚刀有楔齿滚刀和球齿滚刀，楔齿滚刀主要用于软岩隧道掘进，其主材为钢，通过堆焊碳化钨以加强耐磨性能，球齿滚刀主要用于硬岩掘进，其主材就是碳化钨基硬质合金球齿。对于较麻烦的硬岩地质结构，就得盘形滚刀出马了，盘形滚刀其结构包括刀体、刀圈、心轴和轴承，滚刀尺寸和材质依岩层不同而加强，所用刀具必须是硬质合金。

切削破岩刀具是刀盘的先锋刀，一般可分为先行刀和切刀两种，安装于刀盘开口槽的两侧，先行刀是最先接触岩层的刀具。在工作中，先行刀在切刀接触到地层之前，特别是硬度较大的地层，将土体进行分割成块，为切刀切削土体提供良好的切削条件，从而对切刀起保护作用；切刀则是在盾构机推进刀盘前进的同时，在刀盘的旋转带动下对固结土壤产生径向力和轴向力，通过刀刃及刀头插入土壤进行切削。目前切削效果最好的先行刀和切刀是双层的耐磨设计，其材质非硬质合金不行，这种设计的特点是在刀齿上配有双层的碳化钨基硬质合金，当第一排刀齿磨损后，第二排刀齿可替代第一排刀齿继续工作。

辅助刀具是刀盘的扫尾刀，就是负责扫尾工作。主要有刮刀和仿形刀两种。刮刀又称铲刀，安装于刀盘的边缘上，一方面可以保证隧道的开挖直径，清除隧道边缘上淤积和渣土，另一方面可以防止刀盘边缘受到磨损。为提高刮刀的耐磨性，一般会将一个双排的碳钨合金柱齿和一排连续的碳钨合金齿布置于刮刀的表面上，仿形刀与刮刀一样，也安装于盾构机刀盘的边缘上，在施工过程中通过液压控制其伸缩运动，以保证仿形刀的开挖深度和超挖位置，另外仿形刀的存在便于盾构机在隧道掘进中转弯、曲线前进或对方向纠偏。

从上述内容可以看出，在硬岩掘进机中，不管是钢基刀具还是硬质合金刀具，碳化钨材料都有不可替代的作用。小编从主流媒体的相关报道中发现，TBM的刀盘滚刀大部分实现了国产，作为一套动则几千万的大型设备，在人类穿越喜马拉雅山这样的浩大的工程中能发挥重要的作用，这也标起着中国制造的进步。一套刀具的用量及替换量都是惊人的。过往，我们只能用国外昂贵的刀具，将高额的钨资源附加值拱手让人，而如今刀具实现了国产并且进步很快，这也意味着我们硬质合金行业正努力将宝贵的钨资源体现其应有的价值，这也契合了我国硬质合金行业正逐步往工具配套、精加工的方向发展，这不由得让人称赞。（中钨在线：伟平）

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