我国从1965年就开始了对盾构机的研制,但是直到目前,行业整体还处于与外商合作制造为主的发展阶段。为振兴民族装备制造业,打破“洋盾构”在国内的垄断格局,十余年来,中国中铁隧道集团始终致力于盾构/TBM自主研发,已拥有8项国家发明专利,5项实用新型专利,获得国家科学技术进步奖1项。
厚积薄发,打破洋盾构一统天下的神话
改革开放以来,我国隧道与地下工程建设迎来了黄金发展时期,以钻爆法和盾构/TBM施工技术为代表,我国隧道与地下工程施工技术已经步入世界先进行列。作为隧道与地下工程施工技术的前沿盾构/TBM施工技术,以其快速、优质、高效、安全、环保等诸多优势,日渐成为各类隧道与地下工程建设的首选对象。但是由于盾构是集控制、遥控、传感器、导向、测量、探测、通讯技术等为一体的地下施工最高端设备,制造工艺复杂,价格高昂,长期以来,我国盾构主要依赖从发达国家进口。
为了打破国外技术垄断局面,提升我国装备制造业的水平,2001年,国家科技部将土压平衡盾构关键技术研制列入863计划自动化领域机器人技术主题,决定在较短时间内完成盾构从引进消化吸收逐渐过渡到自主设计,拉开了我国盾构产业化的序幕。2002年,中铁隧道集团成功入围国家863计划,承担起国家高技术产业化的重任,同年8月投入巨资在河南新乡建立起盾构产业化基地。
中铁隧道集团成功入围国家863计划盾构研制课题绝非偶然。早在1988年,中铁隧道集团就已敏锐捕捉到这一商机,在北京地铁建设中自主研制出插刀盾构并获国家专利,提前进行了技术储备,从此他们和盾构结下了不解之缘。在前期技术储备的基础上,中铁隧道集团于2005年3月自主研制出刀盘刀具在上海地铁二号线软弱地质成功进行了工业性试验,顺利完成了863计划的首个科研课题。2006年4月份,再次成功研制出我国第一个有自主知识产权的电控系统检测试验台。2008年4月中旬,“中国中铁一号”盾构在河南新乡盾构产业化基地下线,这是我国自主研发、自主设计的首台复合式土压平衡盾构,实现了从盾构关键技术到整机制造的跨越,填补了我国在复合盾构制造领域的一项空白。目前“中国中铁一号”盾构已成功应用于天津地铁施工。
风雨十年,为盾构制造产业开先河
2008年4月中旬,“中国中铁”号复合式盾构在中铁隧道集团河南新乡盾构研发基地顺利下线,这是中铁隧道集团承担的第5个国家863计划项目。
本世纪初,中铁隧道集团刚刚进入盾构研发领域,研发经验严重不足、科研人才极度匮乏,国内连套像样的资料都找不齐。那时,企业集中了全集团盾构、机电等相关领域的科研人员,在河南新乡建立起盾构研发中心,下定了不将盾构产业做大做强誓不罢休的决心。
2004年5月,中国中铁股份公司董事长、党委书记石大华到新乡视察了盾构产业化基地,并寄语:“中铁隧道一定要抓好关键技术的开发,形成拥有自主知识产权的核心技术,不断积累,滚动发展,为国家制造业的发展做出贡献。”2005年底,中铁隧道集团获准承担国家“863计划”盾构研发“十五”继续项目和“十一五”铺垫项目课题任务。2006年6月,国务院发布《关于加快振兴装备制造业的若干意见》,将盾构研制列入16项重大技术装备之一,加大了扶持力度。2007年1月,国家863计划隧道掘进机实验室在中铁隧道集团揭幕。
在国家和中国中铁股份公司的不断关注和大力支持下,中铁隧道集团盾构产业化进展神速。2005年3月,他们自主研制出刀盘刀具在上海地铁二号线软弱围岩成功进行了工业性试验,实现月平均进尺324米的佳绩。2006年,中铁隧道集团自主研制的盾构刀盘刀具成功用于北京地铁四号线沙砾岩层,创造了平均月进尺382米的纪录,施工超出试验段1000多米。2007年,研发人员成功掌握了盾构控制系统的设计,在盾构最关键核心技术方面取得突破。同年,他们研制出具有自主知识产权的盾构控制系统模拟检测试验平台并投入使用。这是目前国内直径最大、控制点数最多,同时也是功能最齐全的泥水盾构试验台。
常改永新,坚持走可持续发展道路
多年来,中铁隧道集团始终重视盾构研发人才的贮备和培养,不仅有具备自主创新能力的盾构研制专家,而且有已经涉足盾构领域长达十多年之久的土木专家,在盾构地质适应性方面也有着丰富的施工技术和经验积累。全集团从事盾构/TBM隧道方面的工程设计、前期科研和工程建设的人员有近3000人,涌现了洪开荣等多名国内知名专家,产生了李友坤等一批高级技工人才,正是这些平均年龄不到30岁的人才队伍组合,为盾构国产化创造了一个又一个奇迹,使集团形成了国内外同行业中少有的集成优势。目前,中铁隧道集团正在进一步完善盾构人才的成长机制、培训机制、流动机制,强化分配激励机制,加大对基层技工人才的培养,在注重日常工作传帮带的同时,在中隧技校开设盾构专业和培训班,为盾构人才队伍不断补充新鲜血液。
为集中全集团优势资源,进一步夯实盾构产业化组织基础,2008年3月,中铁隧道集团重新整合盾构优势资源,在原制造分公司的基础上,正式注册成立了中铁隧道集团隧道设备制造有限公司,在郑州设立研发基地和隧道设备研究院,再投资增加新的大型机加工设备,进一步完善新乡已初具规模的生产基地,并根据施工项目地点的不同,争取与当地制造企业合作,将盾构加工制造本地化,形成了一个公司一个研究院加若干制造工厂的模式。
近年来,中铁隧道集团积极参加一系列国家重点工程建设,在施工中及时反馈信息,不断丰富并完善着盾构的研制开发,有效地解决了盾构施工中遇到的各种问题。目前,中铁隧道集团共拥有盾构/TBM37台、固定资产总额约27亿元,在建盾构和TBM工程36个,累计运用盾构掘进100多公里。中铁隧道集团不但成为全国拥有盾构/TBM数量最多、品种最齐全、规模最大的企业,而且仅就资产和数量而言,也堪称国际上最大的盾构/TBM承包商。
二十一世纪是隧道与地下空间大开发的世纪。在中国中铁大旗的指引下,中铁隧道集团历经十余年艰辛,消化了几乎所有国外先进的盾构技术,完成了从盾构关键技术的研制到整机的研制过程,初步探索出了适合中国国情的盾构制造模式,已经打造了中国中铁盾构制造业的品牌形象。
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