跟跑、并跑、領(lǐng)跑！中交超大直徑盾構(gòu)機(jī)的逆襲之路

    盾構(gòu)機(jī)主要用于鐵路、公路、地鐵和水利等基建工程的隧道環(huán)節(jié)，被稱為“工程機(jī)械之王”，有著“地下蛟龍”的美譽(yù)。超大直徑盾構(gòu)更是“工程機(jī)械之王”之中的王中王。即使到了2010年，國產(chǎn)10米級的盾構(gòu)機(jī)數(shù)量都還是為零，工程建設(shè)所需超大直徑盾構(gòu)機(jī)全部依賴進(jìn)口。

    2010年，中國交建承接的南京緯三路過江隧道工程需要兩臺開挖直徑超過15米的超大直徑盾構(gòu)機(jī)，一臺外商要價達(dá)7個億，并且態(tài)度強(qiáng)硬地表示，不通融，不降價、制造周期遠(yuǎn)超工程預(yù)期。此外，外國專家對設(shè)備進(jìn)行檢修的時薪要價竟然超過人民幣5000元，為了技術(shù)保密，還禁止中國人觀看。要知道，這可是10年前的一小時5000塊。沒有技術(shù)，就得任人宰割。在盾構(gòu)機(jī)領(lǐng)域，顧客并不是上帝。

    這種虧，我們已吃了很多年。時任南京緯三路隧道指揮長、總工程師的張伯陽對當(dāng)時窘迫的情況記憶猶新。“這么貴的設(shè)備，我們的需求又這么大，外商能夠制造，難道我們中國人不能制造自己的盾構(gòu)機(jī)嗎?”這不僅僅是工程師們的集體心聲，更是一種被扼住咽喉的無奈。

    在此背景下，中交超大直降盾構(gòu)機(jī)研制經(jīng)歷了跟跑、并跑、領(lǐng)跑的10年，終于攀登到世界頂峰。從落后百年到世界世界領(lǐng)先，這一條路走得并不容易。在拼搏、奮進(jìn)、創(chuàng)新精神的引領(lǐng)下，這條逆襲之路大致可分為三個階段：

    一、披荊斬棘、艱難攻關(guān)

    超大型盾構(gòu)機(jī)和中小型盾構(gòu)機(jī)的設(shè)計理念完全不同，沒有任何資料可以借鑒。南京緯三路過江隧道是我國首個復(fù)合地質(zhì)條件下的超大型隧道工程，也是當(dāng)時世界上同類隧道中規(guī)模最大、距離最長、水壓最高、地質(zhì)條件最復(fù)雜的隧道，堪稱超級工程。限于當(dāng)時國內(nèi)科研實力和裝備水平，不僅外國人認(rèn)為中國人不可能造出這種大型裝備，就連大多數(shù)國內(nèi)同行也沒有信心。

    2010年4月，中交天和在常熟注冊成立，工廠還沒建好，辦公還在板房，做夢都想造出超大型盾構(gòu)機(jī)的天和人接下了研發(fā)這兩臺開挖15米級超大直徑盾構(gòu)機(jī)的研制任務(wù)。這一接，就接下了業(yè)主對國產(chǎn)裝備的疑慮，接下了外國廠商對中國企業(yè)的嘲諷，也接下了中國央企對世界級工程的承諾。

    長城號從此，天和人吃住在公司，邊建設(shè)廠房，邊培養(yǎng)員工，邊科技攻關(guān)，邊制造設(shè)備，幾乎天天早上7點上班，直到第二天凌晨才下班。在研發(fā)過程中，中交天和多次遭到國外的技術(shù)封鎖。如管片同步施工搬運系統(tǒng)是超大型盾構(gòu)機(jī)的重要組件，是集起重、液壓震動、同步控制于一體的高端設(shè)備，當(dāng)時國際上只有一家德國企業(yè)能夠生產(chǎn)，天和起初想直接購買這套組件，不過，當(dāng)這家企業(yè)知道中交天和在自主研發(fā)盾構(gòu)機(jī)后，開出了天價合作費。他們認(rèn)為中國企業(yè)沒有研發(fā)能力，最終只能接受他們的條件。談判陷入僵局，天和人狠下決心：“這套設(shè)備和港口機(jī)械原理相通，我們爭一口氣，自己開發(fā)!”經(jīng)過幾個月的攻關(guān)，這套設(shè)備成功問世，不僅節(jié)約費用近千萬元，而且為今后制造全系列盾構(gòu)機(jī)提供了技術(shù)保障。

    油缸是盾構(gòu)機(jī)的關(guān)鍵部件之一，盾構(gòu)機(jī)向前掘進(jìn)的推力就來自油缸。此前，大型盾構(gòu)機(jī)的油缸全部依賴進(jìn)口，天和起初的想法也是直接從國外購買。一臺超大直徑盾構(gòu)機(jī)設(shè)計推力接近3萬噸，需要58根油缸，每根油缸重達(dá)8噸，國外企業(yè)開價每根50萬元。天和人再一次給自己加壓，找來一家志同道合的企業(yè)共同研發(fā)。由于缺乏經(jīng)驗，合作企業(yè)遇到了很多從未想到的困難。天和人給企業(yè)負(fù)責(zé)人打氣：“不要怕，無論發(fā)生什么事情，中交天和跟合作企業(yè)一起扛。”在合作企業(yè)束手無策的時候，天和技術(shù)人員來到合作企業(yè)，親自帶領(lǐng)兩個研發(fā)團(tuán)隊夜以繼日地進(jìn)行攻關(guān)。經(jīng)過近半年的連續(xù)奮戰(zhàn)，國產(chǎn)超大型盾構(gòu)油缸破繭而出，成本降低一半以上，現(xiàn)該油缸不僅自給，還遠(yuǎn)銷日本及歐美國家。

    振興號：直徑15.03米硬巖掘進(jìn)機(jī)14個月，420個日日夜夜，6700多張設(shè)計圖紙，10萬多個大小零部件，最后匯成了刀盤開挖直徑達(dá)15.03米、足有5層樓高、長達(dá)130米、重達(dá)4800噸的中國首臺泥水氣壓平衡復(fù)合式盾構(gòu)機(jī)，這是當(dāng)時世界上最大的復(fù)合式盾構(gòu)機(jī)之一。這兩臺盾構(gòu)機(jī)的成功研發(fā)，共為國家節(jié)約支出近8億元;并在國際上首創(chuàng)了多項新技術(shù)，其中刀盤伸縮技術(shù)、氦氧飽和帶壓換刀技術(shù)、長距離掘進(jìn)刀盤都解決了盾構(gòu)機(jī)領(lǐng)域的世界性難題;創(chuàng)造了復(fù)雜地質(zhì)條件下單日掘進(jìn)26米、砂卵石地層連續(xù)掘進(jìn)2580米不換刀等新紀(jì)錄，打破了國外同類盾構(gòu)機(jī)的極限紀(jì)錄，書寫了國產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)的傳奇;震驚了整個行業(yè)，結(jié)束了大型和超大型盾構(gòu)機(jī)完全依賴進(jìn)口的局面;獲得中國機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)一等獎、科技部國家重點新產(chǎn)品項目、工業(yè)和信息化部中國首臺套鑒定等殊榮。

    二、走出去,到由發(fā)達(dá)國家壟斷的超大直徑盾構(gòu)海外市場去

    如果說兩年前我們的中交盾構(gòu)是中國的盾構(gòu)，那么兩年后我們要做世界的盾構(gòu)。我們愿意成為中國品牌向上突圍、向外突破的先鋒，把超大直徑盾構(gòu)機(jī)帶給中國人，讓中國超大直徑盾構(gòu)機(jī)服務(wù)全世界。

    誰能想到“走出去,到由發(fā)達(dá)國家壟斷的超大直徑盾構(gòu)海外市場去”的美夢，僅用了短短兩年時間就成真了呢?

    2018年3月13日，孟加拉國卡納普里河河底隧道用超大直徑盾構(gòu)機(jī)下線儀式如約而至，這場慶典首開多個先河，甚至被視為中國盾構(gòu)品牌歷史的里程碑事件，終結(jié)了海外超大直徑盾構(gòu)機(jī)市場一直為國外壟斷局面;同年9月29日，用于中印尼兩國元首親自確認(rèn)和直接推動的新時代中印尼兩國發(fā)展戰(zhàn)略對接、共建“一帶一路”的旗艦項目和印尼海洋支點戰(zhàn)略對接的重大項目，中國高鐵全方位整體走出去的第一單，東南亞第一條最高時速達(dá)350公里的高鐵——印尼雅萬高鐵1號隧道的中國出口海外直徑最大盾構(gòu)機(jī)下線。中交超大直徑盾構(gòu)產(chǎn)品還正源源不斷地走向海外。

    孟加拉卡納普里河河底隧道用直徑12.12米泥水平衡盾構(gòu)機(jī)2020年8月，孟加拉國歷史上首條超大直徑隧道貫通，成就了該國人民的隧道夢想;同年11月，雅萬高鐵一號隧道被中交盾構(gòu)機(jī)順利貫通，為該高鐵早日實現(xiàn)全線通車奠定了堅實基礎(chǔ)。

    三、不斷創(chuàng)新超越發(fā)展

    通過不斷創(chuàng)新發(fā)展，中交已將超大直徑盾構(gòu)核心技術(shù)牢牢掌握在自己手中，并實現(xiàn)了彎道超車，掌握著包含超大直徑盾構(gòu)超長距離掘進(jìn)不換刀、光纖磨損檢測、盾尾磨損檢測、管片自動化拼裝、同步掘進(jìn)、智慧化遠(yuǎn)程安全監(jiān)控管理管片自動化拼裝技術(shù)、智慧化遠(yuǎn)程安全監(jiān)控管理系統(tǒng)、綠色環(huán)保管路延長裝置、泥水分層逆洗循環(huán)技術(shù)、刀盤伸縮擺動裝置等世界首創(chuàng)或先進(jìn)技術(shù)。

    超大直徑盾構(gòu)機(jī)超長距離不換刀技術(shù)，可實現(xiàn)該盾構(gòu)連續(xù)掘進(jìn)5000米不換刀;超大直徑盾構(gòu)機(jī)創(chuàng)抗浮技術(shù)，能有效解決管片上浮難于控制的世界級工程難題;刀具光纖磨損檢測技術(shù)，實現(xiàn)了刀具實時監(jiān)測;盾尾磨損檢測技術(shù)，實現(xiàn)了盾尾磨損實時監(jiān)測;全智能化管片拼裝技術(shù)，只需一個按鈕，盾構(gòu)機(jī)就能實現(xiàn)隧道內(nèi)管片的自動運輸抓舉拼裝，可以大幅提高管片拼裝質(zhì)量，更可減輕工人作業(yè)強(qiáng)度;同步掘進(jìn)技術(shù)實現(xiàn)了盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)拼裝同步，較國內(nèi)外同類裝備掘進(jìn)效率提升30%-50%;智慧化遠(yuǎn)程安全監(jiān)控管理系統(tǒng)，可實時記錄盾構(gòu)掘進(jìn)數(shù)據(jù)，管理風(fēng)險邊界，及時報警并提供解決措施預(yù)案，還可實現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)遠(yuǎn)程故障診斷及遠(yuǎn)程控制，實現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)全生命周期管控;綠色環(huán)保管路延長裝置，徹底解決了隧道內(nèi)泥水溢出的施工環(huán)境污染;泥水分層逆洗循環(huán)技術(shù)，能有效應(yīng)對巖溶復(fù)合地層及斷裂帶的掌子面塌方、泥水管路堵倉滯排、刀盤結(jié)泥餅等施工風(fēng)險，迅速恢復(fù)刀盤掘進(jìn)功能等等。

    2021年，由中交天和自主研發(fā)的世界首臺無人化操作盾構(gòu)機(jī)將問世。

    這三個階段，何嘗不是中國制造業(yè)崛起的縮影?大國重器，殊為不易。

    本文來源：中國交通新聞網(wǎng)