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國產盾構逆襲之路:已連續三年產銷量世界第一
2020-10-09 09:36  來源:人民日報海外版  
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9月29日,在位于河南鄭州的中國中鐵工程裝備集團有限公司(以下簡稱“中鐵裝備”)盾構總裝車間,一臺直徑8.64米的土壓平衡盾構機正式下線,這是中國中鐵自主研制的第1000臺盾構機。這一天,車間標語“造中國人自己的盾構,造中國最好的盾構,造世界最好的盾構”顯得格外醒目。

“上天有神舟,下海有蛟龍,入地有盾構”。作為“入地”利器,盾構機在某種程度上代表一國基建實力,是大國建設必不可少的核心裝備。從自力更生、自主研發,到走出國門、成為亮眼的中國名片,再到突破關鍵技術、讓民族盾裝上“中國芯”,中國盾構人一路走來,著實不易。12載春秋,中鐵1號到1000號,見證了以中鐵裝備為代表的中國企業艱苦攻關的奮斗史,更見證了國產盾構從無到有、從有到優、從優到強的逆襲歷程。

歷史和實踐證明,技術封鎖、產品壟斷,只會讓我們更強大。只有掌握核心技術和關鍵零部件,才不會受制于人。

造中國人自己的盾構

200年前,法國工程師布魯諾爾從一種名叫“鑿船貝”的軟體動物身上獲得靈感,提出盾構掘進隧道原理,發明了“開放型手掘盾構”,并應用于世界上第一條水底隧道——泰晤士河水底隧道,成為人類歷史上隧道施工的一大技術突破。

隨著工業化水平的不斷提高,機械力逐漸取代人力開挖。作為最先進的隧道挖掘機械工具,盾構機憑借快速、方便、安全的優勢廣泛應用于鐵路、公路、地鐵、市政、水電等多種隧道工程中,被譽為“工程機械之王”。盾構技術也成為衡量一個國家裝備制造業水平的重要標志。

就在歐美日大力推動盾構技術升級的20世紀后半葉,基于大量基礎設施建設而對盾構機有巨大需求的中國,卻沒有一臺真正屬于自己的盾構。

六七十年代,北京、上海等地的研究機構,曾在盾構機研發上取得一定突破。但受當時技術、經濟等各方面條件制約,發展一直較為緩慢。

1996年12月18日,西安至安康的西康鐵路開始修建,其中經過全長18.46公里的秦嶺隧道。為了保障安全、縮短工期,國家以每臺3.5億元的價格從德國采購了兩臺盾構機。結果挖掘效率大大提升,隧道提前10個月貫通。

“洋盾構”有甜頭,但越往后問題越多。買的是舊機器,卻要按新設備付錢;機器維修保養時不許中方參加,還拉警戒線;維修進度中方說了不算,完全取決于外方……“有次我們要加工一個簡單的拖車鋼結構件,發現外方圖紙有錯誤。因為不是設計方,只好催他們派人處理。但人家提出的條件是每天咨詢費1萬元,還要負責所有的差旅食宿。”中鐵裝備設計研究總院院長賀飛告訴記者。

沒有核心技術就沒有話語權,就會永遠受制于人。從那時起,“造中國人自己的盾構”便成為中國盾構人的夢想。

時間進入21世紀。為打破西方技術壟斷,2002年,“隧道掘進機關鍵技術研究”被列入“863計劃”,成為國家級重點工程。由中鐵隧道集團18人組成的盾構機研發項目組也于當年10月成立。

盾構機研發涵蓋機械、力學、液壓、電氣等數十個領域,精密零部件多達3萬多個,一個控制系統就有2000多個控制點。“項目組沒有技術指導,從零起步,硬是從設計圖紙干起。僅是弄清刀盤刀具問題,我國就花了近5年時間。”賀飛說,為了印證數據,他們不斷前往施工現場求證,加班熬夜是家常便飯,通宵也是常事。

就這樣,啃了6年硬骨頭,在無數科研人員與專家學者的共同努力下,2008年,中國首臺具有自主知識產權的復合式土壓平衡盾構——中國中鐵1號成功下線,后應用于天津地鐵項目。至此,“洋盾構”一統天下的局面被打破了。

民族盾有“中國芯”

雖然有了國產盾構機,但面對國內10%的市場份額,不少人心里打鼓:國產盾構能行嗎?

2012年1月,成都地鐵2號線、4號線開工建設。當地地質復雜,漂石、砂卵石、涌水突出。在以往的地鐵施工中,所有盾構都是國外品牌。“這并不是說進口設備在施工過程中不會出現問題,而是在當時,人們對我們自己研發的盾構機還心存顧慮。”賀飛說。

歷經3個多月的交流與溝通,中鐵裝備團隊慢慢打消了設計、施工等單位的疑慮,最終采用“1+1模式”,即國產盾構和進口盾構左右線同時始發。“這其實就給了我們一個同臺較量的機會,當然要全力以赴!”此后,每名員工每天都緊張忙碌著,他們明白,這場較量不能輸。

10個月后,國產盾構的各項性能指標均優于進口盾構,有力提振了中國盾構人的信心。

類似的較量還有很多。今年8月7日,中國自主研制的15米級超大直徑泥水平衡盾構機克服孤石、基巖、8度地震烈度區等復雜施工條件,成功貫通汕頭海灣隧道。在與進口盾構東西線兩座隧道競技過程中,國產盾構總掘進用時少了兩個月。

近年來,超大斷面矩形盾構、世界首臺馬蹄形盾構、國內最大直徑土壓平衡盾構、世界首臺聯絡通道專用盾構、世界最大直徑硬巖掘進機等新產品不斷涌現。在與國外盾構競爭中,國產盾構在國內市場的占有率達90%以上,占全球市場份額2/3,并將同類產品價格拉低40%。

“工欲善其事,必先利其器”。盾構核心零部件關系重大,易被卡脖子。主軸承承擔盾構機運轉過程的主要載荷,是刀盤驅動系統的關鍵部件。但由于制造工藝復雜、原材料性能要求高、設計理論不成熟等原因,中國盾構主軸承長期依賴進口。

今年9月26日,在蘇州軌道交通6號線10標項目現場,首臺采用國產3米級主軸承盾構機“中鐵872號”順利始發,這是中國主軸承首次在軌道交通領域執行地下掘進任務。民族盾裝上“中國芯”,得益于盾構/TBM主軸承減速機工業試驗平臺項目。

2015年7月,中鐵裝備聯合洛陽LYC軸承有限公司和鄭州機械研究所,成功申報工業轉型升級國家強基工程。項目團隊與時間角力,和困難較勁,終于突破主軸承、減速機設計制造關鍵技術。今年5月,中鐵裝備對通過試驗檢測的首批國產化6米級盾構3米主軸承、減速機進行展示,標志著中國盾構核心部件國產化取得新的重大突破,將有效降低對關鍵部件進口的依賴。

造世界最好的盾構

要不斷提升中國盾構的競爭力和影響力,就不能止步于國內搭臺比試。

馬來西亞,是中鐵裝備邁出國門第一站。2012年,馬來西亞正在推進MRT項目(馬來西亞捷運線)。一期工程時,承包該項目的中鐵國際集團馬來西亞公司主動向馬方推薦中鐵裝備生產的盾構機。

然而,馬方對中國盾構并不信任,直言不諱道:“你們在中國做得好,但在海外市場沒有經驗,我們對你們非常擔心。”即便如此,中方團隊仍不停地往返于中馬兩國,向馬方介紹中國盾構的發展歷程,并邀請他們來華實地考察。

“中國盾構的發展速度令人驚奇!”這是代表團考察后發出的感慨。隨后,馬方決定購買兩臺中國盾構機,即“中鐵50號”“中鐵51號”。

施工中,“中鐵50號”曾遇到一塊20多米長的孤石,其硬度達到300兆帕,遠遠超出地質報告所提的砂巖、泥巖不到80兆帕,但它憑借可靠的性能通過了考驗。其兄弟“中鐵51號”表現也很突出,不僅先后穿越具有百年歷史的中央火車站等重要建筑物,將最大累計沉降量控制在3毫米內,還創造了最高日掘進21米的當地盾構施工新紀錄。

馬來西亞項目的成功,為中鐵裝備走向世界、迎接更大挑戰打下堅實基礎。

2015年,黎巴嫩政府實施大貝魯特供水項目,以解決當地民眾飲水難題。與之前大體型的盾構機不同,此次工程要求的TBM直徑僅為3.53米。

2016年1月,中鐵裝備自主研制的兩臺世界最小直徑硬巖掘進機下線。這是黎方首次使用全自動TBM施工,他們還專門為兩臺機器命名:“麗雅”“雅斯米納”,代表慷慨、正直、開放和勇敢、果斷、活力。

“我們再也不用購買桶裝水喝了!”2018年3月2日,隨著工程2號隧洞最后一片巖塊轟然碎地,在場的當地民眾一片歡呼。2019年,整個引水隧洞項目投入使用,基本解決貝魯特用水問題,約160萬人從中受益。

準確滿足各國客戶需求,是更好走出去的關鍵。2019年8月,兩臺由中鐵裝備研發制造的盾構機出口丹麥,應用于哥本哈根CRSH1地鐵項目,實現中國盾構首次進入北歐。

在歐洲,丹麥被公認為標準高、制度嚴,該項目由兩家世界頂級土建承包商承包。“他們有非常豐富的施工經驗,對于安全高效施工,有著自己的理解,所以對盾構機的設計方案也有很多細節要求。”中鐵裝備副總經理張志國談到,我們堅持以客戶關注為焦點,定制化打造盾構機,往往更容易受到海外市場青睞。

目前,中鐵裝備的盾構機已出口至全球21個國家和地區,連續3年產銷量世界第一。“中國盾構已實現從‘跟跑’向‘并跑’和部分‘領跑’的轉變,未來要在智能化上更進一步,讓整個隧道實現自動化建造,這是我們努力的方向。”賀飛表示。(來源:人民日報海外版 記者 史志鵬 

責編:母雅靜
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