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          國產超大盾構機“嘗鮮者”

          發布時間:2017-05-15 信息來源:江蘇科技日報
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          在首個全國科技工作者日到來之際,江蘇省科協組織開展先進科技人物宣傳活動,在全省范圍內舉薦了一批優秀科技工作者典型。中交天和副總經理兼總工程師周駿就是其中一位科技創新優秀典型。

                 常熟市高新技術產業園區中交天和公司內,約有五層樓高、身長過百米的“龐然大物”格外引人注目。它的造型酷似游樂場里的摩天輪,紅、黃、藍各色鑲嵌其間顯得柔和可愛,讓人難以相信,它竟是一個能潛入長江底,撕裂、磨碎各種巖石的機械“怪咖”。

                “這臺‘摩天輪’是我國首臺套φ14.93泥水氣壓平衡復合式盾構機,也是世界上技術最前沿的超大型盾構機之一?!弊鳛橹薪惶旌透笨偨浝砑婵偣こ處?,同時也是該公司超大直徑盾構機技術的主要負責人,周駿談起“摩天輪”滔滔不絕,自豪之情溢于言表。這臺超大直徑盾構機不僅打破了直徑12米級以上盾構機只有德國、日本企業能制造的神話,還開啟了直徑10米級以上盾構機的國產化進程。對周駿而言,作為國產超大盾構機第一個“吃螃蟹”的人,創新之路的壓力和風險遠遠超出了預想。

          打破神話造國產“地龍”

                盾構機就是我們平時所說的‘地龍’,地下隧道等城市交通建設都需要用到這樣的設備。長久以來,超大直徑盾構機的關鍵技術一直被國外廠商壟斷,我國此前尚無擁有自主知識產權的產品。

                為此,我國盾構機企業一直在進行探索,國產盾構機技術研發也不斷實現關鍵性突破,部分盾構機產品也逐漸實現了國產化。得益于本土產品成本價格等優勢,像中交天和一樣具有自主知識產權的直徑6米級的盾構機,已占國內年新增市場的80%以上。

                然而,在跨江過海隧道中使用的超大型盾構機仍由日本和歐洲制造商提供。這些設備價格昂貴,國家為此每年要花費數十億費用,而且產品一旦出現故障還得找外國人搬救兵。超大斷面隧道掘進機的制造,一直都是我國的“軟肋”,而能否設計制造出這種重大工程裝備,也成為衡量一個國家的工業水平高低的標志之一,具有重要的國家戰略意義。

                契機出現了。2011年,中交集團中標南京緯三路過江隧道工程,它是我國地質條件最復雜、施工風險最大、技術難題最多、挑戰最大的盾構隧道工程?!斑@一工程的難度非常大,因為隧道設計為雙向八車道,有5層樓那么高,隧道施工中的水壓也是國內隧道施工中最高水壓,同時,穿越的區間也是有‘世界級地質博物館’之稱的復合地層?!痹谥茯E看來,這條過江隧道就像個“重癥疑難雜癥患者”,齊集了隧道施工難度之最。

                使用什么樣的盾構機來挖掘?面對這樣的一個超級工程,擺在專家面前的首要問題就是,國際上還沒有一臺可以成功應用于此類復雜地質的超大斷面隧道掘進機。像這樣復雜的隧道工程,必須要有‘量身定制’的超級盾構機。

                在工程的盾構機選型階段,幾乎所有的專家都認為,出于安全考慮,要選用歐洲品牌的盾構機。不過,這次中交集團決定打破只有特定國家才可以制造滿足要求的盾構機的神話?!拔覀儧Q定自己為超級工程定制一個超級盾構機?!?span>

                可是打破神話并非易事,回想起之前種種,周駿仍覺得“心有余悸”。當南京緯三路過江通道項目決定采用國內自主研制的超大型隧道掘進機時,行業里各種反對和質疑聲撲面而來。

          攻堅克難 “天和號”問世

                2010年,中交集團整合旗下盾構機研發、設計、施工人才和資源,成立了專門制造盾構機的中交天和機械設備制造有限公司,開始專門研發南京緯三路過江隧道用超大直徑盾構機。

                作為超大直徑盾構研發帶頭人的周駿著手對預期的各項技術難題展開攻關。經過近一年的不懈努力,該項目的總體方案和大部分詳圖完成。不過,要制造這個造價高達3.5億的超級裝備,除了前期的研發難題,接踵而至的難題也時刻考驗著周駿團隊?!拔覀儾粌H要解決技術問題,還面臨著制造工藝、數十萬的零部件的安裝、多系統聯合調試等等問題?!?span>

                當時技術研發團隊吃住在公司,天天工作到凌晨是常態。中交天和技術研發中心主任楊輝回憶說,當時技術研發團隊前前后后修改的圖紙鋪天蓋地堆滿整個研發辦公室,技術研發團隊雖然面對的很多設計都是第一次,研發設計難度極高,有的關鍵部修改就達到60多次。最終設計確認完成后的圖紙達6700多張,疊放在一起有幾米高。

               科研是一項細致的工作,“差之毫厘,失之千里”。比如研制刀盤伸縮機構時,為保證滑動面的滑動軸承密封安裝,約9米直徑的圓周在長度2米范圍內的加工精度誤差為1毫米,而這一要求,現有的加工設備難以做到。經過反復試驗,團隊創造性地設計出在滑動軸承內加墊片的方法,調整滑動軸承與滑動面的誤差,使其能夠達到需要的精度。

                一個超級裝備的問世,需要各方面配套裝備設施,這又是周駿團隊面臨的頭疼問題?!袄绻芷绞┕ぐ徇\系統,它是集起重、液壓震動、同步控制于一體的高端設備,當時國際上只有歐洲一家企業能制造,不過,他們不賣給我們?!痹趺崔k?周駿帶領研發團隊自主開發減震管片抓取搬運裝置,僅僅這一項裝備的改進,就節約費用近千萬元。

                國外廠家制造這樣一個盾構機一般需要24個月,當這個只花費14個月制作出來的“摩天輪”矗立在眼前時,周駿欣慰地發現,自己的團隊里沒有一個人離開,更沒有人訴苦。

          不妨給創新 試錯空間

                為什么不采用歐洲某品牌盾構?中交天和能造成超大直徑盾構機嗎?國產的超大型盾構機能用嗎?如果國產盾構機質量有問題,隧道被水淹了怎么辦……第一個吃螃蟹的人,承受的壓力和阻力是旁人難以想象的,在一些重大項目上開展創新,要面臨不可預估的風險和質疑。

                “只許成功,不許失敗的思想在很多人腦海中還是根深蒂固?!痹谥茯E看來,這種想法在某種程度上成了大多數科技創新工作者創新之路的“攔路虎”?!俺笾睆蕉軜嫏C一直以來被國外品牌壟斷著,而大型工程的施工建設上要求的創新也不是小打小鬧,出于安全和可靠性的考慮,各方往往會依賴那些看似技術成熟的國外品牌,對國產品牌持有天然的不信任感?!痹谶@樣的環境中開展創新,原本的創新空間就有限,還不能有任何的差錯,這就使得創新難上加難。

               ‘天和號’的研制使用成功,除了實現技術上重大突破外,更具有里程碑意義,證明了國產大型裝備也很可靠,并不比國際知名品牌的差。目前中交天和的產品已成功進入日本、新加坡和孟加拉國等海外市場。最近中交天和自主研制的12.12米盾構機將作為國產盾構首次應用于孟加拉國公路隧道項目,實現“一帶一路”建設中國造。


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