中华基业·发明创造050
作者 赵晋波
盾构机产生于英国,德国和日本将其发扬光大,成为当今盾构机的生产大国。曾经一度,我国各条隧道内的盾构机,90%是这两个国家生产的。他们不仅赚走了我国大量的外汇,而且他们的专家也非常傲慢。这时上海隧道股份有限公司勇挑重担,研发出我国第一台国产盾构机,打破了西方国家的垄断我国盾构机市场的局面。
盾构机国产化迫在眉睫
“工欲善其事,必先利其器”,国内许多企业,憋着一股气,开始引进国外的盾构机零部件,自己组装,这算是迈出了我国国产盾构机的第一步。这些企业中就包括了后来自主制造我国第一台国产盾构机的上海隧道股份公司。他们先后组装了“三菱”的盾构、“海瑞克”的盾构,但由于没有核心技术,产品的利润也非常低,不久之后这个项目就下马了。
时间来到21世纪初,随着我国城市化进程不断加快,国内批复可以修建地铁的城市多达50多座,规划总里程近万公里,盾构机市场的订单高达数千亿元。而且,我国高速铁路、高速公路正在向西南、东南等偏远山区延伸以及各种跨区域资源调动的超级工程不断推进,我国对盾构机需求也越来越强烈。
盾构机结构
那段时间里,许多科技工程界的老前辈为此忧心忡忡,呼吁国家要及早重视盾构国产化的研制,并迅速上马。由此,国务院、科技部提出实施隧道掘进机“863计划”,瞄准世界隧道掘进机高新技术,从引进、消化、吸收逐渐过渡到国产化。2002年,上海隧道工程股份有限公司以较强的竞争力,获得了国家“863计划”关于开发国产化盾构掘进机的一系列项目。
2004年,著名学者钱伟长写信给时任中共中央总书记胡锦涛,希望国家大力扶持国产盾构的发展,为“盾构的国产化、产业化”制定相应的配套政策……
2004年3月24日,胡锦涛总书记将该信转发给国家科委、建设部等四个部委,并批示要求予以研究。从此中国加快了盾构机国产化的步伐。
第一台国产盾构机达到世界先进水平
上海隧道有限公司在取得“863计划”后,就积极组织力量开展研发工作。全世界所有的盾构制造商,比如三菱、川琦和海瑞克等,绝大部分都是以制造为主的重工业企业。上海隧道有限公司作为—个拥有40余年盾构施工经验的企业,有自己独特的优势:可以更精确、更便捷地掌握盾构的核心技术,在施工中随时掌握盾构适应地层的核心资料,包括刀盘的设计和整个盾构系统的设计等,这为研发“先行号”国产地铁盾构提供了大量参考数据。
纵然如此,盾构机的国产化也是一个巨大而复杂的大工程,涉及机电、液压、材料、传感器等领域,虽然上海隧道有限公司有几十年的盾构机操作经验,但对于如何研发盾构机却十分陌生。包括总设计师黄健。他第一次见到盾构机时,惊呼这是“巨大、很复杂,里面的东西很多”。
但是他们没有被困难吓倒。黄健发誓:“一定要造出中国人自己的盾构来!”他和同事们一头扎进了国产盾构机的研发中。
盾构机内部结构
当时,国际上流行两种盾构设计思路,—是注重经济性的日本盾构机,二是强调可靠性的欧美盾构机。要研发国产盾构机,该走哪条路呢?时间一天天过去,总体设计思路却迟迟未定,身为项目负责人,黄健感到了巨大的压力。
正当黄健焦虑之际,863国产盾构研发项目负责人张闵庆点醒了他:不要局限干我们曾经制造的盾构,要放宽思路,想想看,如果你是德国海瑞克或者日本三菱的设计人员,你会怎么做?一席话让黄健豁然开朗:国产盾构要树立起自己的品牌.让市场接受,首先就要确保产品的可靠性,其次要考虑产品的经济性,一定要设计制造出集可靠性和经济性为一体的国产盾构机。
大方向确定后,各系统的设计开始紧锣密鼓地进行。当时,盾构设计并没有专业的画图软件,所有的设计图纸全凭手工在圈板上绘制,一旦要修改就得整张重画。没有人知道黄健和同事们总共画了多少张图纸。他全情投入,饿了泡方便面,困了办公桌一拼就当床。就这样,黄健完成了第一个国产盾构机的设计工作。
2004年9月经过两年多的时间,我国第一台地铁盾构掘进机——“先行号”成功下线。“先行号”盾构机设计优良、选用国际著名厂商的成熟元器件,确保了盾构的高可靠性、实用性,具备最新技术水平。它适用范围非常广泛,可使用于地铁、能源、污水等隧道施工。根据隧道股份40年地铁隧道施工经验,“先行号”的动力台车及配套设备系统在设计时更加合理,转场的效率更高,更能满足地铁施工中的特殊工况。
盾构机的刀盘
10月18日,国产第一台地铁盾构样机“先行号”投入上海轨道交通建设。这个65米长,直径6.34米,拥有7大系统上万个零件的铁家伙,半小时就可推进1.2米。实践证明这台国产盾构机不仅运行安全、稳定,而且价格要远低于进口的盾构机。
如今十多年过去了,我国在盾构机领域取得了举世瞩目的成就,各种类型的盾构机层出不穷,并且我国产的盾构机开始走出国门,走向世界市场。之所以能够取得如此辉煌的成就,还应该感谢当初那些为我国盾构机付出辛劳和汗水的人们。
(编辑 王斌)