2020年9月29日,中国中铁自主研制的第1000台盾构机,在郑州中铁工程装备集团有限公司下线。而在十几年前,中国盾构机还是零,这一天,车间标语“造中国人自己的盾构,造中国最好的盾构,造世界最好的盾构”显得格外醒目。
随着工业化水平的不断提高,机械力逐渐取代人力开挖。盾构机凭借快速、方便、安全的优势广泛应用于铁路、公路、地铁等各种隧道工程中,被誉为“工程机械之王”。盾构技术也成为衡量一个国家装备制造业水平的重要标志。
从自力更生、自主研发到突破关键技术,让民族盾装上“中国芯”,再到走出国门,成为亮眼的中国名片,中国盾构人一路走来着实不易。
就在欧美日大力推动盾构技术升级的20世纪后半叶,基于大量基础设施建设而对盾构机有巨大需求的中国,却没有一台真正属于自己的盾构机。
1996年12月18日,西安至安康的西康铁路开始修建,其中经过全长18.46公里的秦岭隧道。为了保障安全、缩短工期,国家以每台3.5亿元的价格从国外采购了两台盾构机。结果挖掘效率大大提升,隧道提前10个月贯通。
“‘洋盾构’有甜头,但越往后问题越多。买的是旧机器,却要按新设备付钱;机器维修保养时不许中方参加,还拉警戒线;维修进度中方说了不算,完全取决于外方……”中铁装备设计研究院总负责人告诉记者。
没有核心技术就没有话语权,就会受制于人,从那时起,“造中国人自己的盾构机”成为中国盾构人的梦想和追求。
时间进入21世纪,为打破西方技术垄断,2002年,“隧道掘进机关键技术研究”被列入“863计划”,成为国家级重点工程。由中铁隧道集团18人组成的盾构机研发项目组也于当年10月成立。
盾构机研发涵盖机械、力学、液压、电气等数十个领域,精密零部件达3万多个,一个控制系统就有2000多个控制点。“项目组没有技术指导,从零起步,硬是从设计图纸干起。仅是弄清刀盘刀具问题,就花了近5年时间。”中铁装备设计研究总院负责人说。为了印证数据,他们不断前往施工现场求证,加班熬夜是家常便饭,通宵也是常事。
就这样,啃了6年硬骨头,在无数科研人员与专家学者的共同努力下,2008年,中国首台具有自主知识产权的复合式土压平衡盾构机——中国中铁1号成功下线。至此,“洋盾构”一统天下的局面被打破了。
虽然有了国产盾构机,但不少人心里打鼓:国产盾构能行吗?
2012年1月,成都地铁2号线、4号线开工建设。当地地质复杂,漂石、砂卵石、涌水突出。在以往的地铁施工中,所有盾构都是国外品牌。“这并不是说进口设备在施工过程中不会出现问题,而是在当时,人们对我们自己研发的盾构机还心存顾虑。”中铁装备设计研究总院负责人说。
历经3个多月的交流与沟通,中铁装备团队慢慢打消了设计、施工等单位的疑虑,最终采用“1+1模式”,即国产盾构机和进口盾构机左右线同时始发。“这其实就给了我们一个同台较量的机会,当然要全力以赴!”此后,每名员工每天都紧张忙碌着,他们明白,这场较量不能输。
10个月后,国产盾构机的各项性能指标均优于进口盾构机,有力提振了中国盾构人的信心。
“工欲善其事,必先利其器”。经过多年探索与努力,我国研发团队不断突破核心技术封锁,实现了弯道超车,掌握了包含超大直径盾构超长距离掘进不换刀、超大直径盾构机创抗浮技术、光纤磨损检测、盾尾磨损检测、管片自动化拼装、同步掘进、智慧化远程安全监控管理、管片自动化拼装技术、绿色环保管路延长装置、泥水分层逆洗循环技术、刀盘伸缩摆动装置等世界首创先进技术。
从2008年第一台具有自主知识产权的复合式土压平衡盾构机下线至今,中国盾构机已出口至全球20多个国家和地区,连续五年销量世界第一,实现了从“跟跑”到“并跑”再到“领跑”的转变。支撑中国盾构机产业爆发的正是创新创造。