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(jiǎn)稱(chēng)“中鐵裝備”)盾構總裝車(chē)間，一臺直徑8.64米的土壓平衡盾構機正式下線(xiàn)，這是中國中鐵自主研制的第1000臺盾構機。這一天，車(chē)間標語(yǔ)“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(shí)力，是大國建設必不可少的核心裝備。從自力更生、自主研發(fā)，到走出國門(mén)、成為亮眼的中國名片，再到突破關(guān)鍵技術(shù)、讓民族盾裝上“中國芯”，中國盾構人一路走來(lái)，著(zhù)實(shí)不易。12載春秋，中鐵1號到1000號，見(jiàn)證了以中鐵裝備為代表的中國企業(yè)艱苦攻關(guān)的奮斗史，更見(jiàn)證了國產(chǎn)盾構從無(wú)到有、從有到優(yōu)、從優(yōu)到強的逆襲歷程。
歷史和實(shí)踐證明，技術(shù)封鎖、產(chǎn)品壟斷，只會(huì )讓我們更強大。只有掌握核心技術(shù)和關(guān)鍵零部件，才不會(huì )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(dòng)物身上獲得靈感，提出盾構掘進(jìn)隧道原理，發(fā)明了“開(kāi)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(lèi)歷史上隧道施工的一大技術(shù)突破。
隨著(zhù)工業(yè)化水平的不斷提高，機械力逐漸取代人力開(kāi)挖。作為最先進(jìn)的隧道挖掘機械工具，盾構機憑借快速、方便、安全的優(yōu)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(yù)為“工程機械之王”。盾構技術(shù)也成為衡量一個(gè)國家裝備制造業(yè)水平的重要標志。
就在歐美日大力推動(dòng)盾構技術(shù)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(méi)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(fā)上取得一定突破。但受當時(shí)技術(shù)、經(jīng)濟等各方面條件制約，發(fā)展一直較為緩慢。
1996年12月18日，西安至安康的西康鐵路開(kāi)始修建，其中經(jīng)過(guò)全長(cháng)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(jià)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(gè)月貫通。
“洋盾構”有甜頭，但越往后問(wèn)題越多。買(mǎi)的是舊機器，卻要按新設備付錢(qián)；機器維修保養時(shí)不許中方參加，還拉警戒線(xiàn)；維修進(jìn)度中方說(shuō)了不算，完全取決于外方……“有次我們要加工一個(gè)簡(jiǎn)單的拖車(chē)鋼結構件，發(fā)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(xún)費1萬(wàn)元，還要負責所有的差旅食宿?！敝需F裝備設計研究總院院長(cháng)賀飛表示。
沒(méi)有核心技術(shù)就沒(méi)有話(huà)語(yǔ)權，就會(huì )永遠受制于人。從那時(shí)起，“造中國人自己的盾構”便成為中國盾構人的夢(mèng)想。
時(shí)間進(jìn)入21世紀。為打破西方技術(shù)壟斷，2002年，“隧道掘進(jìn)機關(guān)鍵技術(shù)研究”被列入“863計劃”，成為國家級重點(diǎn)工程。由中鐵隧道集團18人組成的盾構機研發(fā)項目組也于當年10月成立。
盾構機研發(fā)涵蓋機械、力學(xué)、液壓、電氣等數十個(gè)領(lǐng)域，精密零部件多達3萬(wàn)多個(gè)，一個(gè)控制系統就有2000多個(gè)控制點(diǎn)?！绊椖拷M沒(méi)有技術(shù)指導，從零起步，硬是從設計圖紙干起。僅是弄清刀盤(pán)刀具問(wèn)題，我國就花了近5年時(shí)間?！辟R飛說(shuō)，為了印證數據，他們不斷前往施工現場(chǎng)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(wú)數科研人員與專(zhuān)家學(xué)者的共同努力下，2008年，中國首臺具有自主知識產(chǎn)權的復合式土壓平衡盾構——中國中鐵1號成功下線(xiàn)，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(chǎn)盾構機，但面對國內10%的市場(chǎng)份額，不少人心里打鼓：國產(chǎn)盾構能行嗎？
2012年1月，成都地鐵2號線(xiàn)、4號線(xiàn)開(kāi)工建設。當地地質(zhì)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?！斑@并不是說(shuō)進(jìn)口設備在施工過(guò)程中不會(huì )出現問(wèn)題，而是在當時(shí)，人們對我們自己研發(fā)的盾構機還心存顧慮?！辟R飛說(shuō)。
歷經(jīng)3個(gè)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(chǎn)盾構和進(jìn)口盾構左右線(xiàn)同時(shí)始發(fā)?！斑@其實(shí)就給了我們一個(gè)同臺較量的機會(huì )，當然要全力以赴！”此后，每名員工每天都緊張忙碌著(zhù)，他們明白，這場(chǎng)較量不能輸。
10個(gè)月后，國產(chǎn)盾構的各項性能指標均優(yōu)于進(jìn)口盾構，有力提振了中國盾構人的信心。
類(lèi)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(jìn)口盾構東西線(xiàn)兩座隧道競技過(guò)程中，國產(chǎn)盾構總掘進(jìn)用時(shí)少了兩個(gè)月。
近年來(lái)，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(lián)絡(luò )通道專(zhuān)用盾構、世界最大直徑硬巖掘進(jìn)機等新產(chǎn)品不斷涌現。在與國外盾構競爭中，國產(chǎn)盾構在國內市場(chǎng)的占有率達90%以上，占全球市場(chǎng)份額2/3，并將同類(lèi)產(chǎn)品價(jià)格拉低40%。
“工欲善其事，必先利其器”。盾構核心零部件關(guān)系重大，易被卡脖子。主軸承承擔盾構機運轉過(guò)程的主要載荷，是刀盤(pán)驅動(dòng)系統的關(guān)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(cháng)期依賴(lài)進(jìn)口。
今年9月26日，在蘇州軌道交通6號線(xiàn)10標項目現場(chǎng)，首臺采用國產(chǎn)3米級主軸承盾構機“中鐵872號”順利始發(fā)，這是中國主軸承首次在軌道交通領(lǐng)域執行地下掘進(jìn)任務(wù)。民族盾裝上“中國芯”，得益于盾構/TBM主軸承減速機工業(yè)試驗平臺項目。
2015年7月，中鐵裝備聯(lián)合洛陽(yáng)LYC軸承有限公司和鄭州機械研究所，成功申報工業(yè)轉型升級國家強基工程。項目團隊與時(shí)間角力，和困難較勁，終于突破主軸承、減速機設計制造關(guān)鍵技術(shù)。今年5月，中鐵裝備對通過(guò)試驗檢測的首批國產(chǎn)化6米級盾構3米主軸承、減速機進(jìn)行展示，標志著(zhù)中國盾構核心部件國產(chǎn)化取得新的重大突破，將有效降低對關(guān)鍵部件進(jìn)口的依賴(lài)。
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(lái)西亞，是中鐵裝備邁出國門(mén)第一站。2012年，馬來(lái)西亞正在推進(jìn)MRT項目(馬來(lái)西亞捷運線(xiàn))。一期工程時(shí)，承包該項目的中鐵國際集團馬來(lái)西亞公司主動(dòng)向馬方推薦中鐵裝備生產(chǎn)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(chǎng)沒(méi)有經(jīng)驗，我們對你們非常擔心?！奔幢闳绱?，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(fā)展歷程，并邀請他們來(lái)華實(shí)地考察。
“中國盾構的發(fā)展速度令人驚奇！”這是代表團考察后發(fā)出的感慨。隨后，馬方?jīng)Q定購買(mǎi)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(cháng)的孤石，其硬度達到300兆帕，遠遠超出地質(zhì)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(guò)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(chē)站等重要建筑物，將最大累計沉降量控制在3毫米內，還創(chuàng )造了最高日掘進(jìn)21米的當地盾構施工新紀錄。
馬來(lái)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(shí)基礎。
2015年，黎巴嫩政府實(shí)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(jìn)機下線(xiàn)。這是黎方首次使用全自動(dòng)TBM施工，他們還專(zhuān)門(mén)為兩臺機器命名：“麗雅”“雅斯米納”，代表慷慨、正直、開(kāi)放和勇敢、果斷、活力。
“我們再也不用購買(mǎi)桶裝水喝了！”2018年3月2日，隨著(zhù)工程2號隧洞最后一片巖塊轟然碎地，在場(chǎng)的當地民眾一片歡呼。2019年，整個(gè)引水隧洞項目投入使用，基本解決貝魯特用水問(wèn)題，約160萬(wàn)人從中受益。
準確滿(mǎn)足各國客戶(hù)需求，是更好走出去的關(guān)鍵。2019年8月，兩臺由中鐵裝備研發(fā)制造的盾構機出口丹麥，應用于哥本哈根CRSH1地鐵項目，實(shí)現中國盾構首次進(jìn)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?！八麄冇蟹浅ＸS富的施工經(jīng)驗，對于安全高效施工，有著(zhù)自己的理解，所以對盾構機的設計方案也有很多細節要求?！敝需F裝備副總經(jīng)理張志國談到，我們堅持以客戶(hù)關(guān)注為焦點(diǎn)，定制化打造盾構機，往往更容易受到海外市場(chǎng)青睞。
目前，中鐵裝備的盾構機已出口至全球21個(gè)國家和地區，連續3年產(chǎn)銷(xiāo)量世界第一?！爸袊軜嬕褜?shí)現從‘跟跑’向‘并跑’和部分‘領(lǐng)跑’的轉變，未來(lái)要在智能化上更進(jìn)一步，讓整個(gè)隧道實(shí)現自動(dòng)化建造，這是我們努力的方向?！辟R飛表示。