中国盾构“大”不同
【名片】
湖南日报全媒体记者 曹娴 通讯员 胡清
“京华号”盾构机，直径16.07米、长150米、重4300吨。横躺着，比5层楼还要高……看似笨重，却本领高强：钻山入地、穿江过海，是打洞好手、隧道施工利器，似地下蛟龙，如“钢铁穿山甲”。铁建重工研制的盾构机，技术上从跟跑到领跑，成为继“中国高铁”之后又一张“中国制造”名片。
北京市通州区，东六环改造工程西线隧道正在火热建设之中。地面上，京哈铁路上高速列车疾驰而过，乘客却丝毫没有察觉到一个“钢铁巨兽”正在数十米的地下稳稳掘进。
2022年4月12日，我国最大直径盾构机“京华号”从京哈高铁线路下成功穿越。这个庞然大物在地下突进，对地面建筑零扰动，地表沉降控制在毫米级，创造我国超大直径盾构机施工奇迹。
这台“京华号”盾构机2020年9月27日在中国铁建重工集团股份有限公司(简称铁建重工)长沙第一产业园下线。盾构机被誉为“工程机械之王”，中国曾经是零基础，技术和市场均受制于人。如今，以铁建重工为代表的国产品牌盾构机却已占据全球三分之二的市场份额。
10多年间，中国盾构机如何精彩逆袭?
1
“2毫米”见功力——
埋头潜行，惊艳岁月
盾构机掘进，靠的是最前端圆形刀盘嵌着的许多刀头。刀盘缓缓旋转，好似一张大嘴，刀头如同牙齿，把岩石、砂土“嚼碎”，通过管道运送排出。
盾构施工是在地面下暗挖隧道，地面上不用“开膛破肚”，对路面交通影响较小。北京东六环改造工程的入地改造部分，隧道盾构施工段长约7.4公里，开挖断面大小是一般地铁隧道的6倍。
“这么大直径的盾构机，单次掘进这么长距离，属世界首次。”铁建重工承担起“京华号”的研制任务，研发团队面对前所未有的挑战。
地下空间环境复杂，地上密集分布50多个风险源。超大直径、超长距离、超深覆土、超敏感环境，有业内权威人士担忧：“国产设备行不行?”
没两把刷子，肯定不行。
掘进过程中，盾构机面临土压、地下水压及泥浆进出、岩石挡道等带来的各种干扰。研发团队采用了一种高精度气液平衡控制技术，在刀盘舱后面设置气垫舱，压力形成间接传递，而不是直接冲击。形象地说，就是压力增高，排气;压力突降，补气，瞬间消除压力波动。
“地下‘动静’再大，地面上该干什么干什么，不受任何影响。”铁建重工掘进机研究设计院副院长张帅坤介绍，“京华号”在掘进中，地表沉降始终控制在2毫米内。
至6月1日，“京华号”掘进突破3668米，掘进成功过半。其间，创造了单月掘进542米的新纪录。“无论是尺寸规模，还是技术应用，‘京华号’都达到世界领先水平。”张帅坤自豪地说。
网络平台上，关于“盾构机”的短视频，浏览量高达百万人次。在享受汽车、地铁在隧道中穿行的便利时，人们想知道，现在的隧道为何挖得又快又好。
在上世纪50年代，我国提出在北京首先修建地铁的规划。23.6公里长的北京地铁一期工程，从提出修建到试运行，前后花了10多年。
打风钻、放炮、刨石渣，我国隧道施工以前采用传统人工钻爆法，付出巨大人力、物力，甚至是生命。“与现在盾构机每月动辄掘进数百米相比，那时候每天起早贪黑，一个月下来挖不了几十米。”今年58岁的铁建重工首席技术官何其平，干了大半辈子隧道，亲历行业巨变。他深有感触地说，如果按照当年修建北京1号线的速度建设中国所有地铁线，至少需要花100年。由于中国有了自己的盾构机，让地铁建设速度快进了60多年。
与行业前辈们相比，80后张帅坤是幸运的。他的微信头像是“京华号”，照片留白处写着：埋头潜行，惊艳岁月。这8个字，成为国产最大直径盾构机的最佳注解，也是无数辛勤奉献的科研人员、产业工人的生动写照。
2
从“1”到“1000+”——
外国人的“印钞机”变成中国人的“争气机”
从卫星的角度俯瞰，湖南长沙，铁建重工超级工厂就是一处闪光的工业新地标。
“京华号”诞生的10年前，铁建重工生产出首台土压平衡盾构机，取名“开路先锋19号”。
“开路先锋”一举破局。“让原本平均售价约1.5亿元的‘洋盾构’，在中国迅速降价30%。”铁建重工党委书记、董事长刘飞香说。
上世纪90年代，我国从国外进口盾构机，用于大型隧道工程项目建设。铁建重工掘进机研究设计院副院长巫敏曾在隧道施工单位开过洋设备，他常想“什么时候能用上国产盾构机”。
国外盾构机卖得贵，服务更贵。外方把关键技术攥在手中，收着高昂服务费，出了问题要等到工作日才解决，还常常不接受国内施工方的整改优化建议。
快速发展的中国日新月异，高铁、地铁路网通达，水利、矿山建设快马加鞭。盾构机这样的大型工程装备，太重要了。
不能总被外国人牵着鼻子走。2008年，铁建重工决定专攻定制化的地下工程装备。
在科技部“863”课题支持下，2012年，铁建重工向国产首台岩石隧道掘进机(TBM)发起冲击。与“吃”软岩砂石的盾构机不同，岩石隧道掘进机将硬岩作为“下饭菜”，这也是中国隧道掘进装备自主化、国产化的薄弱环节。
得知这个消息，憋着一股劲的巫敏放弃当时收入更高的工作，投身国产首台TBM的研制。
从无到有，摸索前行。针对刀盘、护盾、主梁支撑推进等二三十个大的部件，每个部件组建一支攻关团队。每个数据一遍遍核算，又一次次推倒重来。经审核的机械部分图纸多达3000多张。
2014年底，国产首台敞开式TBM在铁建重工下线。在参与吉林省引松供水工程的建设中，这台TBM最高月进尺达到1209.8米，提前一年多完成标段任务，将同场竞技、当时世界排名第一的外国品牌，远远抛在身后。“非常提气!”巫敏对这台产品颇为得意。
如今，铁建重工长沙一、二产业园拥有40条盾构机生产线，跃升全球最大地下工程装备制造基地。10年来，从这里发出的掘进机已超过1000台。曾被外国人视为“印钞机”的盾构机，如今成了中国人的“争气机”。
大国重器服务大国工程。西部水利工程，最大埋深达2268米，遍布蚀变岩带，可变径敞开式TBM破解困扰世界挖掘行业的“卡机”难题，顺利闯关夺隘;深江铁路珠江口隧道，“深江1号”向106米的海底深处挺进，助力打造粤港澳大湾区半小时生活圈……
3
从“学徒”到“老师”——
中国装备加速装备世界
初夏时节，在长沙市湘江西岸，超大直径盾构机“星盛号”正在调试，即将开启穿越湘江之旅，助力缓解长沙中心城区过江交通瓶颈问题。
从北京到长沙，15米及以上的超大直径盾构机，铁建重工已研制出6台。中国盾构机的核心技术自主可控能力，愈发成熟强大。
盾构机集机、电、液、光、控制、工程等多领域高精尖技术于一体，制造工艺复杂，其自主化程度直接反映一个国家的工业水平和产业链完善程度。
尺寸，有“超大”，也有“微小”。直径只有0.5米的盾构机，“麻雀虽小，五脏俱全”。
技术，从跟跑到部分领跑。水平掘进或竖井、斜井，多种模式、异型断面，都不在话下。
市场份额从配角到主角。铁建重工岩石隧道掘进机产量连续5年在国内保持第一。以铁建重工为代表的国产品牌盾构机，国内市场占有率攀升到95%以上，占据全球三分之二的市场份额。
人无我有、人有我优，中国掘进机大步走出国门。
上世纪50年代，苏联专家来到中国，帮助北京规划了第一条地铁线。60年后，来自铁建重工的5台盾构机，参与修建莫斯科地铁第三换乘环线西南段，被当地人亲切地称为“五朵金花”。
“五朵金花”傲雪绽放，战胜零下30摄氏度的极寒环境，刷新当地地铁施工新纪录，成为中国盾构机海外施工典范。
2022年春节前夕，经过一场长达7个多小时的越洋连线，铁建重工与意大利一家施工企业敲定合作。中国盾构机即将首次挺进意大利市场。
“上百项技术参数逐一对照，对方的态度逐渐由不信任变为信任。”铁建重工掘进机研究设计院工程师钟晴介绍，中国盾构机在价格、性能、质量、服务等方面具有综合优势，比国外品牌更有竞争力。他感触地说，“以前‘请老师’，如今‘当老师’。不到20年，变化太大了。”
记者走进铁建重工总装车间，但见一台台盾构机正在有序吊装、测试，底座标签显示目标地有斯里兰卡、印度、新加坡。今年一季度，铁建重工海外新签合同额同比增长9倍。
沿“一带一路”，中国装备加速装备世界。2021年，铁建重工跻身全球工程机械制造商30强，位居全球全断面隧道掘进机制造商5强榜首。
【青年观察】
课堂搬进车间
我有“亿点点”心动
邓康威(中南大学城市地下空间工程专业大三学生)
选择城市地下空间工程专业，实属偶然。大一的一个周末，我在图书馆看到几本与城市地下空间相关的书，了解到地上空间使用日趋饱和，地下空间将成为城市建设的“主战场”。于是，在进行专业细分时，我选择了这个专业。
这学期的专业课，常常会讲到盾构机。此次作为湖南日报青年观察员来到铁建重工，近距离观察盾构机，对我来说，如同把课堂搬进了车间，与课堂上对着书本、图纸学习盾构机的原理和构造，是完全不一样的体验。
企业赠送的盾构机积木拼装玩具，我用了6个小时拼好，权当体验一把“制造”盾构机的乐趣。实际上，一台盾构机上大大小小的零部件超过3万个。从常规直径到超大直径盾构机的研制，技术人员潜心攻关了2900多个日夜。
盾构机从外国人的“印钞机”变成中国人的“争气机”，这句话让我印象深刻。科研工作者啃下一项项核心技术的“硬骨头”，产业工人练就精益求精的硬本领，让中国自主研制盾构机不再受制于人，从零基础到掌握关键核心技术，领跑全球。
走进盾构机超级工厂，看到盾构施工的大场面，还如愿以偿当了一把“盾构司机”。这一堂“沉浸式体验课”，让我感受到硬核科技的创新力量，更让我有“亿点点”心动，对未来有了不一样的规划。
城市地下空间蕴藏着无限的发展空间，未来，等待我们用更广博的知识、更开阔的眼界去改变与创造。
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