刀盘上涂着红色京剧脸谱、身高超过5层楼、体长相当于7节地铁车厢的“京华号”，不仅是工程机械领域的代表，更是中国从“制造大国”迈向“制造强国”的生动缩影。

在地下30米深处，“京华号”正静悄悄地穿越北京城市副中心。作为国产首台16米级超大直径盾构机，它可一次性掘进高达6米的隧道断面，犹如一台在地心穿梭的3D打印机。

“京华号”最大开挖直径达16.07米，整机长150米，总重量4300吨，相当于10架波音747客机的重量。这台由约10万个精密部件组成，集机械、电气、液压、信息、传感、光学等尖端技术。其工作原理借鉴于穿山甲挖洞模式：顶端刀盘上有数百把特制刀具，如穿山甲锋利前爪，负责掘进。刀盘盾体如穿山甲躯干，用来支撑隧道防塌方；出土系统如穿山甲后爪，排出渣土；最后端的管片如穿山甲闭合鳞片，加固洞穴。掘进、排土、出渣、支护、衬砌、封固，一气呵成，隧道主体结构一次成型。

“京华号”最令人惊叹的是，它在地下掘进的同时，能实现地面建筑“无扰动”。这得益于其采用的同步双液注浆技术。施工团队国内首创超大直径泥水盾构同步双液智能注浆工艺，自主研发双液注浆材料、智能注浆设备和控制系统。这项技术将浆液固结时间从传统的8小时缩短到1小时以内，并能快速达到有效强度，为隧道管片提供更加坚固的“金钟罩”。

传统盾构机在掘进过程中，刀具更换是另一大难题。作业人员需像“潜水员”一样在高压环境下操作，经过繁琐的加压、减压等操作，耗时长且危险。而“京华号”配置了第四代常压换刀技术，工作人员可进入作业舱，将刀头抽回并泄压后更换。使原本需8至10小时的作业缩短至约3小时，既安全又高效。

“京华号”在北京东六环改造工程中面临着严峻考验。隧道全长7.4公里，最大埋深达75米，是北京市埋深最大的地下隧道。工程需长距离穿越富水高密砂层，技术挑战大，施工难度高。“京华号”自2021年5月始发，历经24个月的施工，攻克了盾构浅覆土始发、盾构机高风险吊装、长距离穿越高致密砂层等11项技术难题。顺利穿越京哈铁路、北京城市副中心综合交通枢纽等55处风险源，并创造了单月掘进542米的纪录。在穿越全线最大风险区城市副中心站综合交通枢纽时，项目团队通过精准控制盾构机掘进姿态，结合同步双液注浆和洞内径向深孔注浆等先进技术，及时纠偏、控制沉降，历经17天连续作业，最终安全穿越。

2023年6月，“京华号”盾构机顺利出洞，标志着北京东六环改造工程西线隧道贯通。预计2025年，东六环隧道正式建成通车。项目建成后，货运交通将被疏导至外围高速公路系统，保障市民通行畅通。同时，城市副中心12条规划道路和5条现状道路将实现东西向贯通，加强东六环两侧区域的交通联系，有效融合城市，实现通州城区与城市副中心行政办公区融合。以“京华号”为代表的中国大盾构技术，正在更广阔的领域展现中国制造的实力。目前，在世界最长的海底高铁隧道——甬舟铁路金塘海底隧道，以及世界最深的海底高铁盾构隧道——深江铁路珠江口隧道中，中国盾构技术正不断突破深度与长度的极限。

从“钢钎加大锤”到“钢铁穿山甲”，“京华号”代表的中国盾构技术实现了从跟跑到领跑的历史性跨越。如今，中国盾构机已成为中国制造的亮丽名片，是我国高端装备制造的重要组成部分。

作者：北京城市学院 国际文化与传播学部 李一诺

审核：北京科技记者编辑协会 张越

来源: 科普中国-科普话强国

内容资源由项目单位提供