“再给中国工程师一百年,他们也无法玩转盾构机!”这句曾经被德国工程师用来嘲讽中国的话,今天却被用来打他们自己的脸。因为中国在10多年时间里,不仅打破了外国垄断,还成为了盾构机出口数量世界第一的科技大国。
购入
1997年,我国修建西康铁路需要穿过秦岭,如何挖掘隧道成了工程人员面对的难题。如果按照传统方法,要靠工人挖隧道、爆破、再运出碎石,不仅需要耗费大量的人力财力物力,而且工期长,容易造成塌方,危险系数高。
盾构机是一种隧道掘进的专用工程机械,具有开挖切削土体、输送土渣、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能,用盾构机施工,优点很多:自动化程度高、节省人力、减少对地面的影响等,圆柱体组成的壳体成为护盾,起着支撑的作用,承受着土层和地下水的压力,还能有效保护在盾构机内部工作的工程人员的安全。如今已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电等隧道工程。当时,盾构机已出现一百八十年,在欧洲已经是流行,但对于国内来说,很多人没见过甚至没听过盾构机。
盾构机模型图
盾构机能有效解决秦岭的问题,但新的问题出现了,我国没有制造盾构机的技术,工期又不等人,盾构机市场被德日美垄断,中国只能选择从技术最先进的德国进口盾构机。两台盾构机堪称天价,花了中国7亿人民币。
困局
花大价钱买回来了盾构机,可问题远远没有结束。组装时,中国工程师发现图纸有错误,可德国不仅不赔偿,还要求中国花钱请德国工程师来改正他们的错误。组装完成后,盾构机又时常出问题,就需要继续请德国工程师跨国进行修理。可德方态度傲慢,漫天要价,盾构机换修就要三百万,工程师个人每天要三千美元,要中方包食宿差旅,而德国工程师维修机器时,更是在修理现场拉警戒线禁止中国人观看,防小偷一样防中国人怕偷学其技术。
德国工程师更是直言“给中国人一百年,他们也玩不转盾构机”。对于盾构机这种科技来说,技术才是上帝,没有技术,就只能任人宰割。2008年以前,中国没有一台自主国产的盾构机,大型基础设施完全受制于人,德日美三国的产品占据了国内90%的市场,不掌握核心科技就意味着处处受制于人。而且盾构机要按照不同的地质和情况“量身定制”,近乎于是“一次性”消耗品,当时国内正大举建设重大工程,一直进口不是长久之计。
研发
盾构关乎国家建设,一定要造出属于中国人的盾构。南京纬三路隧道总工程师张伯阳说“外国制造商能制造,难道我们中国人不能制造自己的盾构机吗”,一生要强,永不服输的中国人开始了漫长的自己研发的过程。
2002年,中国863计划把盾构机列为国家关键技术,以国家力量为主导,集中力量进行盾构机专项研究。盾构机涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等多门学科技术,数十个领域的专家学者参与研究,由央企带头进行整合。
可就像现任中铁装备集团总工程师王杜娟说的:“对我们来说,别说研发盾构机了,很多人连见都没有见过”。这是一项艰巨的工程。从开始就很艰难,那个18人的队伍,大多是刚毕业没几年的大学生,没有前人的经验,一切从零开始,研发团队只能钻隧道、爬高坡、下井坑,跑遍所有地铁施工城市,只为在隧道里观察盾构机,没有技术指导,从看实物,看设计图纸干起,把零件拆卸又重新组装。
有心人,天不负。经过6年的不懈努力,终于在2008年4月,中国成功研制出第一台拥有自主知识产权的复合式盾构机,“中国中铁1号”盾构机下线了,顺利用于天津地铁。从此中国告别了完全依赖进口盾构机的局面。
“中国中铁1号”下线
二次困局
可即便是中国已经造出来了自己的盾构机,很多施工方依然在用国外进口机械,对一些施工方来说国内的盾构机才刚起步,质量有待商榷,面对复杂的地形条件不一定能好好处理,还不值得信任,不如国外进口的稳定,质量可靠,不敢用工程去冒险。
直到成都2号线和4号线同时开工以后,这些质疑才逐渐消散。成都地区的地形条件复杂,需要高端盾构机来解决问题,国内制造的盾构机和国外制造的盾构机一左一右开始了同时开工,这是一次真正意义上的大国比拼,是国产盾构机证明自己的机会。
最终,施工结束,国产盾构机各项性能指标都不比进口盾构机差,甚至高出一些,国产盾构机证明了自己的价值。至于价格,那更是天差地别,国产盾构机完胜。德日盾构机一开始的价格是3.5亿,国产盾构机只是他们的零头。我国凭借一己之力拉低了全球盾构机价格,现在,德国进口的盾构机大概需要人民币5000万,日本进口的盾构机大概需要人民币3000万,而国产盾构机价格在2500-5000之间。在后续的一场场建设中,国产盾构机用价格和质量奠定了自己的地位。
全球第一
即使有重重难题关卡,到2020年9月,“粤海14号”正式下线,预示着中国中铁自主研制的第一千台盾构机成功下线,12年的时间,中国完成了从0-1000的飞跃。国产盾构机在国内的市场占有率高达90%,占全球三分之二的市场份额,中国企业成为世界盾构机的主要生产者,国产盾构机甚至成为世界盾构机发源地之一。国产盾构机已经出口三十多个国家,甚至日本和德国也开始进口中国盾构机。
中国盾构机早已扬眉吐气,成为中国的“争气机”。中国盾构机性价比高,产品质量好,性能可靠,还处处彰显大国风范和文化底蕴。如在涂装上,中国的盾构机设计中加入了独特的文化特点:加入“脸谱”元素的“京华号”;加入熊猫元素的“锦绣号”,加入广东醒狮元素的“深江号”,加入上海白玉兰元素的“新穿越号”;加入“神鸟”鸠兹元素的“皖江奋斗号”;而出口到伊朗和菲律宾的盾构机用上了两国国旗的配色,出口秘鲁的盾构机还加上了秘鲁国花向日葵,这些盾构机不仅颜值高,更是对各国的尊重,对各国文化的尊重。
“脸谱”元素的“京华号”
中国盾构机早已成为全球第一的出口大国,这是中国工程师的奋斗成果,也是中国工程的逆袭史,一切正如中国工程师所希望的那样,“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”最终世界盾构看中国。