導(dǎo)讀

“上天有神舟，下海有蛟龍，入地有盾構(gòu)”，“大國重器”既是起點，又是豐碑。感謝幕后的建設(shè)者們！

2019年10月，在鐵建重工長沙第一產(chǎn)業(yè)園的生產(chǎn)車間內(nèi)，一臺有三四層樓高的盾構(gòu)機已經(jīng)組裝完成，前端刀盤昔日的“鐵建紅”不見蹤影，取而代之的是橙、白、綠三種顏色，恰好是印度國旗的配色。

這是專門為孟買沿海公路隧道施工量身訂制的盾構(gòu)機，開挖直徑12.19米，整機長度80米，總重量2300噸，將成為印度境內(nèi)最大直徑的盾構(gòu)機，同時打破發(fā)達國家對海外大直徑盾構(gòu)市場的壟斷。

在驗收過程中，印度客戶約請的英國專家對這臺盾構(gòu)機不由得豎起了大拇指。他說：“太棒了，這是我見過最好的隧道掘進機?！迸c此同時，另兩臺將服務(wù)于印度班加羅爾地鐵建設(shè)的設(shè)備也順利驗收。

今年3月18日，那臺大直徑盾構(gòu)機的盾體被拆卸包裝成八塊，刀盤分割成五塊，陸續(xù)裝車發(fā)出，途經(jīng)上海港再海運到孟買。然而4月30日，設(shè)備運抵孟買的隧道施工地后，就一向處于閑置狀況。

這是為什么？除了新冠疫情影響，重要是在最近幾個月中印關(guān)系敏捷惡化的沖擊下，印度的施工單位一向拿不到許可中國工程師來工作的官方允許，而本地工程師又不會組裝盾構(gòu)機的100多個零件。

目前，印度施工單位計劃：請正在為孟買地鐵三號線提供安裝技術(shù)支撐的中國工程師來協(xié)助。由于兩個項目設(shè)備大體相似，重要的區(qū)別是尺寸。但是，即便盾構(gòu)機組裝好，也仍必要原工程師來測試。

風(fēng)趣的是，孟買地鐵三號線的情況也不容“樂觀”。項目所使用的18個全斷面硬巖隧道掘進機（TBM）中，有8個是中國企業(yè)制造的，而其它10個雖然來西方國家的公司，但也是在中國制造的。

印度基建項目對中國重工機械的依靠可見一斑。所以，當(dāng)?shù)啬切┤氯乱种浦袊浀难孕?，只會損害他們的很多項目進展。然而，不容忽視的是，中國盾構(gòu)機拿下印度背后，也曾艱難和心傷追趕。

掉隊百年

盾構(gòu)機是一種使用盾構(gòu)法的隧道掘進機。在國內(nèi)，風(fēng)俗將用于軟土層的隧道掘進機稱為盾構(gòu)機，將用于巖石層的稱為TBM，即全斷面硬巖隧道掘進機。但在國際上則沒有顯明區(qū)分，統(tǒng)稱TBM。

在作用上，盾構(gòu)機和TBM能開山辟路、穿越河海，重要用于鐵路、公路、地鐵和水利等基建工程的隧道環(huán)節(jié)。因此，有人叫它“鋼鐵穿山甲”，有人叫它“水下航母”，也有人叫它“世界工程機械之王”。

還有一個形象比喻是“地下蛟龍”：這條龍的嘴是最前端的切削刀盤，可以把地下的泥沙石頭吃進嘴里，通過龍肚子里面的各種消化器官，即螺旋傳送機輸送到皮帶傳送機，再通過渣土車運今后方。

全球盾構(gòu)機的發(fā)展，可以追溯到約兩百年前。1818年，法國工程師布魯諾爾偶然中看到了一條鑿船蟲。它一邊蠕動一邊在木頭上鉆洞，同時從體內(nèi)分泌的一種黏液能加固洞穴，還能抵抗木板的潮濕。

這次不測的發(fā)現(xiàn)激發(fā)了布魯諾爾的靈感。于是，他提出了盾構(gòu)掘進隧道的原理，據(jù)此設(shè)計的“開放型手掘盾構(gòu)機”獲得英國專利。1825年，他研制出了矩形盾構(gòu)機，首次應(yīng)用于泰晤士河隧道工程。

泰晤士河隧道的建設(shè)并不順利，中心發(fā)生河水灌進隧道及瓦斯爆炸等題目。在布魯諾爾歷時7年改動盾構(gòu)機后，又經(jīng)過多年精心施工，隧道終于在1843年建成，成為世界工程史一座緊張的里程碑。

1887年，工程師格雷特在南倫敦鐵路隧道施工中，成功使用了圓形盾構(gòu)和壓氣組合工法，為當(dāng)代盾構(gòu)機奠定了基礎(chǔ)。此后，盾構(gòu)機相繼傳入美歐、日本、前蘇聯(lián)及我國等等，并得到不同程度發(fā)展。

在20世紀(jì)的一百年間，前50年是盾構(gòu)機及TBM在歐美日得以推廣普及，后50年是歐美日企業(yè)推動盾構(gòu)技術(shù)主動化、多樣化和大直徑化等升級，并統(tǒng)治了全球市場。而與此同時，中國卻顯明掉隊了。

幡然覺醒

建國初期，東北阜新煤礦用直徑2.6m的手掘式盾構(gòu)及小混凝土預(yù)制塊構(gòu)筑疏水巷道，這是我國首條用盾構(gòu)掘進機施工的隧道。此外，1957年，北京市下水道工程首次采用了兩臺自研盾構(gòu)機施工。

這距離西方首臺盾構(gòu)機已落后一百多年。六七十年代，北京、上海、杭州等城市的研究機構(gòu)，曾在盾構(gòu)機研發(fā)上獲得肯定突破。但受當(dāng)時技術(shù)、經(jīng)濟條件及計劃經(jīng)濟體系體例限定，發(fā)展一向比較緩慢。

到了九十年代，中國盾構(gòu)技術(shù)開始取得長足提高，其中以上海尤為顯明。比如1990年，上海地鐵1號線工程全線開工，18km區(qū)間隧道采用了7臺中法聯(lián)合制造的φ6.34m土壓平衡盾構(gòu)掘進機。

此后，隨著國內(nèi)經(jīng)濟快速發(fā)展，要修的鐵路及隧道等設(shè)施越來越多，對盾構(gòu)機的需求同步敏捷增長。但無奈在“造不如買”思潮下，國內(nèi)設(shè)備幾乎悉數(shù)依靠進口，使得德日三國美企業(yè)占有90%以上市場。

但是，高度依靠國外設(shè)備面臨很多題目：成本高昂，跨國溝通低效，甚至“技術(shù)專家要人家配，檢修還拉警戒線”。比如1997年，原鐵道部耗資7億才引進兩臺德國硬巖掘進機，用于西康鐵路秦嶺隧道。

另外，中方施工人員在出故障求助于國外廠家時，對方提出的解決方案每每是高價錢替換部件。比如1999年，在廣州二號線施工中，一臺進口盾構(gòu)機沒有抓牢“管片”，后來對方提出300萬換修費用。

這導(dǎo)致中國盾構(gòu)機事業(yè)陷入“冰與火”的狀況中，一方面基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)遍地開花，國內(nèi)對盾構(gòu)機的需求飆升至占全球60％以上。另一方面，在應(yīng)用上卻處處受制于人，甚至導(dǎo)致項目施工進度受到極大影響。

這統(tǒng)統(tǒng)，都刺激著中國盾構(gòu)人的自負(fù)心及昂揚斗志。悉數(shù)花錢從國外進口，靠它們支持中國基建產(chǎn)業(yè)？這特別很是不實際，只會繼承挨打受氣。因此，自立研發(fā)生產(chǎn)盾構(gòu)，成為擺在中國面前的唯一出路。

強勢逆襲

新世紀(jì)初，錢偉長曾上書中間，建議“國家應(yīng)研制和使用中國盾構(gòu)，改變進口盾構(gòu)金甌無缺的局面”。之后不久，“863”計劃首次立項開展盾構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)研究，正式拉開了國家層面自立研發(fā)盾構(gòu)的序幕。

2003年，水利部行使遼寧省大伙房輸水渠道施工急需采購三臺盾構(gòu)機的機遇，落地合資模式招標(biāo)采購，美國羅賓斯公司中標(biāo)兩臺，與大連重工合作生產(chǎn)；德國維爾特中一臺標(biāo)，與北方重工合作生產(chǎn)。

這兩項合作開啟了國內(nèi)盾構(gòu)機生產(chǎn)的先河。此后，我國又進一步將盾構(gòu)機的研制納入“863”專項，列入十六項攻關(guān)項目之一。在國家設(shè)立專項基金等支撐下，國內(nèi)多家企業(yè)開始入局產(chǎn)品設(shè)計、制造等。

但是，在之后較長一段時間內(nèi)，國內(nèi)企業(yè)研制的盾構(gòu)機技術(shù)水平不過關(guān)，采用自立創(chuàng)新、合作創(chuàng)新以及轉(zhuǎn)型創(chuàng)新等模式的企業(yè)都沒有打開局面。因此，鐵路、地鐵等隧道發(fā)掘還只能依靠進口的設(shè)備。

直到2009年，情況才出現(xiàn)逆轉(zhuǎn)。這時“基建狂魔”本性集中迸發(fā)，中國鐵建、中國中鐵、上海隧道制造的盾構(gòu)機先后成功下線。故意思的是，他們都號稱本身的是“國產(chǎn)首臺盾構(gòu)機”，打破了國外壟斷。

現(xiàn)實上，真正的遷移轉(zhuǎn)變點發(fā)生在2015年。這一年，中鐵建工和中鐵十六局合作研發(fā)的國產(chǎn)首臺大直徑盾構(gòu)機在長沙下線。因為擁有完全的自立知識產(chǎn)權(quán)，這才打破了國外近一個世紀(jì)的盾構(gòu)技術(shù)壟斷。

僅僅十幾年，中國盾構(gòu)機高歌猛進，產(chǎn)品敏捷迭代、升級，已經(jīng)能夠生產(chǎn)適用各種地質(zhì)條件、各種項目需求的大型盾構(gòu)機。目前，國產(chǎn)盾構(gòu)機每年出廠臺數(shù)、擁有量、盾構(gòu)隧道施工里程，都是世界第一。

此外，“三十年河?xùn)|三十年河西”，國產(chǎn)盾構(gòu)機已占國內(nèi)90%市場份額。其中有六大王牌軍：鐵建重工、中鐵裝備、中交天和、上海隧道、三三工業(yè)、北方重工。前二者是領(lǐng)頭羊，但個個創(chuàng)新能力爆表。

返銷海外

誰都可能沒有想到2001年，中國中鐵95%基建開發(fā)都是進口設(shè)備，光盾構(gòu)機的投入一年就超50億元。但現(xiàn)在中國已經(jīng)打了個漂亮的翻身仗：國產(chǎn)盾構(gòu)機不僅返銷多個國家，而且已占全球2/3市場。

顯然，國產(chǎn)盾構(gòu)機在崛起過程中，也盯住了海外市場。比如黎巴嫩缺水題目曾分外緊張，當(dāng)?shù)鼐用窬S持生活寄托昂貴的桶裝水。2014年，黎巴嫩公布了工期數(shù)年的大貝魯特供水項目，但施工分外困難。

由于引水隧洞只有3.5米的直徑，全世界那時都沒有量產(chǎn)那么小的掘進設(shè)備。對此，2015年，中國中鐵成功研制全球最小直徑的巖石隧道掘進機，第二年就發(fā)貨運往了黎巴嫩，應(yīng)用在供水項目中。

在中國設(shè)備助力下，項目中距離最長施工難度最大的2號隧道已于2018年3月貫通，去年投入使用后，約160萬人口的用水題目將得到很好解決。正確捉住各國需求，是國產(chǎn)盾構(gòu)機成功的一大要素。

此外，中國的盾構(gòu)機性價比更高。比如曩昔中國花3億元從德國進口一臺盾構(gòu)機，如今就以2億元的價格出口。因為國產(chǎn)盾構(gòu)機動輒比國外便宜2000萬元以上，國際同類產(chǎn)品價格硬是被拉低了40%。

當(dāng)然中國盾構(gòu)機在技術(shù)和制造上也不紕漏，而且漸漸實現(xiàn)了引領(lǐng)。世界首臺馬蹄形盾構(gòu)、世界最大矩形盾構(gòu)、全球首臺斜井雙模式TBM、全球首臺永磁電機驅(qū)動盾構(gòu)機……這些領(lǐng)先技術(shù)都出自我國。

2018年3月，中交天和研制的“巨龍”超大直徑盾構(gòu)機順利下線，直徑達12.12米，后用于中國昔時在海外最大公路隧道項目——孟加拉國卡納普里河底隧道工程，首次打破歐美壟斷海外高端設(shè)備局面。

此外，2017年，中國盾構(gòu)機首次打入歐洲市場，出口俄羅斯時一“去”就是五臺。緊接著是土耳其、丹麥、意大利、法國、澳大利亞、印度等等，總計數(shù)十個國家和地區(qū)的城市軌道、引水工程等基建項目。

結(jié)語

經(jīng)過十多年探索與開發(fā)，中國盾構(gòu)機已從任人宰割，到登頂世界前列?？梢栽O(shè)想在將來的超級工程，比如川藏鐵路或者海峽隧道，必將必要專門定制的超級裝備。國產(chǎn)盾構(gòu)機將為“基建狂魔”奠定新底色。

值得細(xì)致的是，即便國內(nèi)基本沒有了純進口的盾構(gòu)機，但國內(nèi)一些盾構(gòu)機的核心部件主軸承、減速機尚未完全實現(xiàn)國產(chǎn)化。因此，中國盾構(gòu)人還必要不屈不撓、攻堅克難，力爭所有關(guān)鍵部件都能“拿下”。

曾經(jīng)有一段時間，國內(nèi)“造不如買”征象盛行，盾構(gòu)機如許的“大國重器”也不例外。榮幸的是，中國人在盾構(gòu)機上及時調(diào)轉(zhuǎn)船頭，而且推動實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)的順利發(fā)展。這也讓我國現(xiàn)在少了一個被“卡脖子”的領(lǐng)域。

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“基建狂魔”又上新，這造型絕了！

國產(chǎn)盾構(gòu)機又雙叒叕上新了！
9月27日，“京華號”超大直徑盾構(gòu)機在長沙下線。這臺盾構(gòu)機整機長150米，總重量4300噸，最大開挖直徑達16.07米。這是我國迄今研制的最大直徑盾構(gòu)機，它出廠后將參與北京東六環(huán)改造工程建設(shè)。

該設(shè)備由中國鐵建重工集團、中鐵十四局集團聯(lián)合研制，是我國企業(yè)首次成功實現(xiàn)16米級超大直徑盾構(gòu)機的工業(yè)制造。記者在現(xiàn)場看到，該設(shè)備體形偉大，猶如一條鋼鐵巨龍橫臥車間，高度超過5層樓，刀盤涂裝從京劇臉譜中提取視覺元素，以京劇中代表忠勇義烈的紅色臉譜為設(shè)計原型，表面光顯醒目，凸顯北京地域文化特色。
不少網(wǎng)友一看，直呼這臉譜“絕了”！

事實上，“京華號”的京劇主題涂裝并非首例。
中國盾構(gòu)機，性能優(yōu)勝沒得說，“皮膚”同樣很有特色。
中國出口俄羅斯款（“勝利號”）：

中國出口印度款：

中國出口法國版：

中國出口斯里蘭卡版：

從顏色上來看，有藍色的：

紅色的：

綠色的：

彩色的：

每一款“新皮膚”背后，都是中國人打破封鎖，打破壟斷的奮斗故事。
盾構(gòu)機又稱為隧道掘進機，外國早在1825年就發(fā)明并使用。

因為制造難度太大，盾構(gòu)機市場一向都被德國、美國和日本三個制造大國長期占領(lǐng)。
發(fā)達國家壟斷著技術(shù)和市場，購買者沒有任何議價權(quán)。
“花錢還要看臉色”，彼時的中國也不例外。
1997年，我國在構(gòu)筑西康鐵路秦嶺隧道時，從德國維爾特公司引進了第一臺隧道掘進設(shè)備。

昔時買兩臺機器，那就是7個億。
那可是1990年代的7個億，人家態(tài)度就那樣：愛買買，不買拉倒。
中鐵工程裝備集團的譚順輝回憶這段往事的時候說，那時候價格的話語權(quán)在外國人那，他說多少錢就是多少錢，要進行任何變更，先把價錢加上來再說。
因為國外在技術(shù)霸占了最高點，他們眼睛往下看人的那種傲慢讓人最不接受，很難受。
外國專家的“售后服務(wù)”也很貴，一個小時的工資就達到600到800歐元。
況且何時修，還得看人家的工作作息和心情。
就如許，外國專家們在檢修時還要拉起警戒線，不讓中國人靠近觀看。
2001年，外方提出，要把一臺舊的盾構(gòu)機按照新盾構(gòu)的價格出售，并且對配件進行加價100%。
在他們看來，中國人本身造不來，條件再苛刻也會接受。
幾代中國人在內(nèi)心較勁：“以后肯定要用上我們本身制造的設(shè)備?！?br style="font-size: 16px; color: rgb(51, 51, 51); font-family: 'Hiragino Sans GB', 'Microsoft Yahei', sans-serif; letter-spacing: 0.5px; line-height: 30px; white-space: normal; background-color: rgb(255, 255, 255);"/>再難、再苦，也要把我們機器造出來！
從設(shè)計圖紙起步，在毫無經(jīng)驗的背景下，中國開始摸索本身的盾構(gòu)機。
真·從零開始。
有樣學(xué)樣，形狀是有了，但離“國產(chǎn)”還很遠。
中鐵工業(yè)的李建斌透露表現(xiàn)：“真的本身做起來，才知道其中關(guān)鍵部件的制造難度有多大?！?br style="font-size: 16px; color: rgb(51, 51, 51); font-family: 'Hiragino Sans GB', 'Microsoft Yahei', sans-serif; letter-spacing: 0.5px; line-height: 30px; white-space: normal; background-color: rgb(255, 255, 255);"/>比如刀具，刀具布置時候數(shù)量多少？高度多少？刀間距多少？刀盤開口率多少？
中國人對這些都不知道，就得從零開始，進行理論上的研究。
在現(xiàn)實工作中，機器可能會碰上花崗巖、石灰?guī)r；可能會面對硬土、軟土、淤泥、粉質(zhì)粘土……這些都必要根據(jù)不同地質(zhì)配不同的刀具，做出最優(yōu)的設(shè)計。
光弄清楚刀具題目，中國就用了將近5年的時間。
在如許的難度下，中國人硬是把這塊骨頭啃下來了。

2008年，我國第一臺擁有自立知識產(chǎn)權(quán)的盾構(gòu)機成功下線。
2013年，昔時的“老大哥”德國維爾特公司已經(jīng)被中鐵裝備收購。
現(xiàn)在，國產(chǎn)盾構(gòu)機打破了國外的技術(shù)和市場壟斷，拉低了同類產(chǎn)品價格的40%。
國產(chǎn)盾構(gòu)機還在不少領(lǐng)域做到了頂尖，創(chuàng)新出了：世界首臺馬蹄形盾構(gòu)、世界最大矩形盾構(gòu)、全球首臺斜井雙模式TBM、全球首臺永磁電機驅(qū)動盾構(gòu)機……