胡志杰

中國(guó)的盾構(gòu)機(jī)在全球市場(chǎng)中已經(jīng)成為一張中國(guó)名片，不僅展示了中國(guó)的科技實(shí)力，也展示了中國(guó)人民的智慧和勇氣。

2023年“雙11”前夕，央企國(guó)家隊(duì)淘寶店正式開(kāi)業(yè)，國(guó)資小新（國(guó)務(wù)院國(guó)有資產(chǎn)監(jiān)督管理委員會(huì)官媒）將16款代表中國(guó)智造的新一批“大國(guó)重器”集中上架淘寶，特別標(biāo)注“僅展示可加購(gòu)勿拍”。

這是一次高科技成果的集中展示。這16款“大國(guó)重器”涵蓋了航空、航天、海洋、能源、信息等多個(gè)領(lǐng)域，它們都是中國(guó)科技人員經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研發(fā)和創(chuàng)新的成果，代表了中國(guó)在高科技領(lǐng)域的實(shí)力和水平，也向世界展示了中國(guó)科技創(chuàng)新的決心和能力。

在這16款“大國(guó)重器”中，開(kāi)挖直徑達(dá)到23.02米、相當(dāng)于7.5層樓高的“夢(mèng)想號(hào)”盾構(gòu)機(jī)尤為吸睛。其集開(kāi)挖、出渣、支護(hù)、導(dǎo)向等功能于一體，是目前全球最大的豎井掘進(jìn)機(jī)。

盾構(gòu)機(jī)是一種集多種技術(shù)于一身的先進(jìn)掘進(jìn)設(shè)備，其制造難度大，技術(shù)水平先進(jìn)，承載著“穿山越嶺、過(guò)江跨?！钡闹厝?，在鐵路、管道工程等基礎(chǔ)建設(shè)當(dāng)中有著非常重要的作用。

盾構(gòu)機(jī)是衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志。2015年，國(guó)產(chǎn)首臺(tái)鐵路大直徑盾構(gòu)機(jī)下線，擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，打破了國(guó)外近1個(gè)世紀(jì)的技術(shù)壟斷。今天，盾構(gòu)機(jī)“心臟”核心零部件的關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)突破，我國(guó)已成為全球最大的盾構(gòu)機(jī)市場(chǎng)，也是最大的盾構(gòu)機(jī)生產(chǎn)國(guó)，全球每10臺(tái)盾構(gòu)機(jī)中就有7臺(tái)來(lái)自中國(guó)。

如今，中國(guó)的盾構(gòu)機(jī)在全球市場(chǎng)中已成為一張中國(guó)智造的名片，不僅展示了中國(guó)的科技實(shí)力，也展示了中國(guó)人民的智慧和勇氣。

從進(jìn)口到出口

盾構(gòu)機(jī)，又稱“鋼鐵穿山甲”，是盾構(gòu)隧道掘進(jìn)機(jī)械的簡(jiǎn)稱，顧名思義就是邊掘進(jìn)，邊構(gòu)建像盾牌一樣的隧道。“盾”，即“保護(hù)”，指盾殼；“構(gòu)”，即“構(gòu)筑”，指管片拼裝。通俗來(lái)講，盾構(gòu)是指在盾殼的掩護(hù)下進(jìn)行掘進(jìn)、出渣、襯砌等作業(yè)。

盾構(gòu)機(jī)集光、機(jī)、電、液、傳感、信息技術(shù)于一體，具有開(kāi)挖切削土體、輸送土渣、拼裝隧道襯砌、測(cè)量導(dǎo)向糾偏等功能，廣泛用于地鐵、鐵路、公路、市政、水電等隧道工程。

早在200多年前的1806年，法國(guó)工程師馬克·布魯諾爾在船板上發(fā)現(xiàn)，一種蛀蟲(chóng)在鉆穿木板時(shí)，會(huì)先分泌出液體涂在孔壁上，形成堅(jiān)韌的保護(hù)殼抵抗木板潮濕后的膨脹擠壓。布魯諾爾根據(jù)這個(gè)現(xiàn)象，于1810年確立了盾構(gòu)機(jī)的工作原理，并于1818年申請(qǐng)了盾構(gòu)工法的專利。

19世紀(jì)末到20世紀(jì)中葉，盾構(gòu)工法相繼傳入美國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、日本、蘇聯(lián)等國(guó)，并得以不同程度的發(fā)展。隨后，盾構(gòu)機(jī)被逐漸改進(jìn)，針對(duì)各種地形發(fā)展出了多種新型盾構(gòu)機(jī)，并得到了廣泛使用。

我國(guó)使用盾構(gòu)機(jī)的時(shí)間較晚，在20世紀(jì)50年代，我國(guó)使用盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行隧道施工時(shí)，就開(kāi)始了研究探索，并致力于造自己的盾構(gòu)機(jī)，但基本處于學(xué)習(xí)階段。一直以來(lái)，盾構(gòu)機(jī)技術(shù)長(zhǎng)期掌握在國(guó)外企業(yè)的手中，“洋盾構(gòu)”一直處于絕對(duì)的壟斷地位。

在西方國(guó)家大力推動(dòng)盾構(gòu)技術(shù)升級(jí)的20世紀(jì)后半葉，基于大量基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)而對(duì)盾構(gòu)機(jī)有著巨大需求的中國(guó)，卻沒(méi)有一臺(tái)真正屬于自己的盾構(gòu)機(jī)。國(guó)內(nèi)所需的盾構(gòu)機(jī)基本都依靠進(jìn)口，不但價(jià)格高昂，技術(shù)維修費(fèi)用同樣不菲。

“有次我們要加工一個(gè)簡(jiǎn)單的拖車(chē)鋼結(jié)構(gòu)件，發(fā)現(xiàn)外方圖紙有錯(cuò)誤。因?yàn)椴皇窃O(shè)計(jì)方，只好催他們派人處理。但人家提出的條件是每天咨詢費(fèi)1萬(wàn)元，還要負(fù)責(zé)所有的差旅食宿?！敝需F裝備設(shè)計(jì)研究總院院長(zhǎng)賀飛回憶。

沒(méi)有核心技術(shù)就沒(méi)有話語(yǔ)權(quán)，就會(huì)永遠(yuǎn)受制于人。從那時(shí)起，“造中國(guó)人自己的盾構(gòu)”便成為中國(guó)盾構(gòu)人的夢(mèng)想。2002年，“隧道掘進(jìn)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究”被列入“863計(jì)劃”，成為國(guó)家級(jí)重點(diǎn)工程。由中鐵隧道集團(tuán)18人組成的盾構(gòu)機(jī)研發(fā)項(xiàng)目組也于當(dāng)年10月成立。

2004年10月，中國(guó)首臺(tái)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的地鐵土壓平衡盾構(gòu)機(jī)——“先行號(hào)”樣機(jī)，在上海地鐵二號(hào)線西延伸段區(qū)間隧道始發(fā)掘進(jìn)，打破了此前“洋盾構(gòu)機(jī)”壟斷地鐵施工的局面，隨后陸續(xù)應(yīng)用于中國(guó)多個(gè)城市的地鐵項(xiàng)目建設(shè)。2006年，該產(chǎn)品被列入國(guó)家重點(diǎn)新產(chǎn)品，并榮獲國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

2006年，“先行2號(hào)”制造完成并正式下線，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)首次泥水盾構(gòu)機(jī)的批量生產(chǎn)。2008年4月，中國(guó)首臺(tái)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)——中國(guó)“中鐵1號(hào)”問(wèn)世，其整機(jī)性能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，填補(bǔ)了我國(guó)在這一領(lǐng)域的空白，成功實(shí)現(xiàn)了從“造中國(guó)人自己的盾構(gòu)”到“造中國(guó)最好的盾構(gòu)”的技術(shù)突破。

之后，我國(guó)盾構(gòu)機(jī)行業(yè)逐漸蓬勃發(fā)展起來(lái)，2012年，“天和一號(hào)”研制成功，打破了外國(guó)在大直徑盾構(gòu)機(jī)領(lǐng)域的壟斷；2015年，中鐵裝備研制的硬巖掘進(jìn)機(jī)走在了世界前列；2020年問(wèn)世的“京華號(hào)”，是我國(guó)第一次成功制造了16米級(jí)超大直徑盾構(gòu)機(jī)。

2020年9月，位于河南省鄭州市的中鐵裝備集團(tuán)盾構(gòu)總裝車(chē)間內(nèi)，直徑8.64米的土壓平衡盾構(gòu)機(jī)“粵海14號(hào)”正式下線。這是中鐵裝備自主研制的第1000臺(tái)盾構(gòu)機(jī)。這一天，車(chē)間里的標(biāo)語(yǔ)“造中國(guó)人自己的盾構(gòu)，造中國(guó)最好的盾構(gòu)，造世界最好的盾構(gòu)”顯得格外醒目。

2023年5月，在第七個(gè)“中國(guó)品牌日”到來(lái)之際，世界首臺(tái)綠色盾構(gòu)機(jī)“中鐵1237號(hào)”及世界首臺(tái)大傾角下坡掘進(jìn)礦用TBM“淮盾號(hào)”在中鐵裝備成功下線，標(biāo)志著中鐵裝備在隧道掘進(jìn)機(jī)領(lǐng)域的研發(fā)正朝著高端化、智能化、綠色化方向不斷邁進(jìn)。

“中鐵1237號(hào)”盾構(gòu)機(jī)搭載了連續(xù)掘進(jìn)技術(shù)、快速換模技術(shù)等，出口意大利，被用于西西里島高鐵隧道建設(shè)。而這只是近年來(lái)我國(guó)盾構(gòu)機(jī)大量出口的縮影。

從1995年我國(guó)首次引進(jìn)德國(guó)盾構(gòu)機(jī)，到如今中國(guó)盾構(gòu)機(jī)在全球遙遙領(lǐng)先，20多年來(lái)，中國(guó)盾構(gòu)機(jī)不斷自主創(chuàng)新，從蹣跚學(xué)步到一路向前掘進(jìn)，再到跨入世界先進(jìn)行列，實(shí)現(xiàn)了完美逆襲。

從被質(zhì)疑到大放異彩

雖然有了國(guó)產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)，但面對(duì)“洋盾構(gòu)”一統(tǒng)天下的局面，不少人心里打鼓：中國(guó)盾構(gòu)機(jī)能行嗎？

2012年1月，成都地鐵2號(hào)線、4號(hào)線開(kāi)工建設(shè)。在以往的地鐵施工中，所有盾構(gòu)機(jī)都是國(guó)外品牌。“這并不是說(shuō)進(jìn)口設(shè)備在施工過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，而是在當(dāng)時(shí)，人們對(duì)我們自己研發(fā)的盾構(gòu)機(jī)還心存顧慮?！辟R飛說(shuō)。

歷經(jīng)3個(gè)多月的交流與溝通，中鐵裝備團(tuán)隊(duì)慢慢打消了設(shè)計(jì)、施工等單位的疑慮，最終采用“1+1模式”，即國(guó)產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)和進(jìn)口盾構(gòu)機(jī)左右線同時(shí)始發(fā)。10個(gè)月后，中國(guó)盾構(gòu)機(jī)的各項(xiàng)性能指標(biāo)均優(yōu)于進(jìn)口盾構(gòu)機(jī)，有力提振了中國(guó)盾構(gòu)機(jī)的市場(chǎng)信心。

同樣是這一年，馬來(lái)西亞為建設(shè)MRT（捷運(yùn)線）項(xiàng)目，計(jì)劃向歐洲公司采購(gòu)10臺(tái)盾構(gòu)機(jī)。中鐵裝備獲悉后，下決心力爭(zhēng)借此機(jī)會(huì)將中國(guó)盾構(gòu)機(jī)推向馬來(lái)西亞。

但年輕的中國(guó)盾構(gòu)機(jī)打開(kāi)國(guó)際市場(chǎng)談何容易。因?yàn)橹袊?guó)盾構(gòu)機(jī)沒(méi)有一例海外應(yīng)用的實(shí)例，無(wú)論怎么介紹，對(duì)方都無(wú)動(dòng)于衷。于是，中鐵裝備將馬來(lái)西亞業(yè)主邀請(qǐng)到中國(guó)來(lái)實(shí)地參觀。通過(guò)參觀一個(gè)又一個(gè)成功案例，馬來(lái)西亞業(yè)主被深深折服：“中國(guó)的盾構(gòu)機(jī)發(fā)展速度令人驚奇。我們看到了中鐵裝備的制造能力，中鐵裝備制造的盾構(gòu)機(jī)被廣泛應(yīng)用在中國(guó)知名大城市，性能非常好！”

2012年，“中鐵50號(hào)”出口馬來(lái)西亞，成為中國(guó)盾構(gòu)機(jī)走向海外的第一單。通過(guò)針對(duì)性設(shè)計(jì)，提升設(shè)備性能，使馬來(lái)西亞一條隧道的貫通提前了43天，創(chuàng)造了當(dāng)?shù)囟軜?gòu)施工紀(jì)錄，由此奠定了中國(guó)盾構(gòu)機(jī)的海外聲譽(yù)。

隨后，中國(guó)盾構(gòu)機(jī)又敲開(kāi)了30多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的市場(chǎng)，產(chǎn)銷量更是連續(xù)6年世界第一。中國(guó)盾構(gòu)機(jī)品種越來(lái)越多，功能也越來(lái)越強(qiáng)大，超大直徑、能轉(zhuǎn)彎、會(huì)爬坡、耐極寒……這些“中國(guó)品牌”盾構(gòu)機(jī)，正成為暢銷海外的“新國(guó)貨”。

新加坡湯申?yáng)|海岸線T221標(biāo)段人行過(guò)道需要矩形設(shè)計(jì)，中鐵裝備憑借自主研發(fā)的矩形盾構(gòu)機(jī)獲得了這一訂單。2017年3月27日，在新加坡第三屆城市地下空間和隧道大會(huì)上，新加坡陸路交通局湯申?yáng)|海岸線負(fù)責(zé)人在報(bào)告中分享了中鐵裝備矩形盾構(gòu)式頂管機(jī)施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)這一創(chuàng)新產(chǎn)品贊不絕口。

2017年6月8日，中國(guó)盾構(gòu)機(jī)擁有了進(jìn)入俄羅斯市場(chǎng)的合格證。2017年7月3日，碧空萬(wàn)里，艷陽(yáng)高照，在鐵建重工總部長(zhǎng)沙，世界首臺(tái)挑戰(zhàn)極寒天氣的盾構(gòu)機(jī)“瑪利亞號(hào)”下線。這是專為解決俄羅斯地區(qū)極寒條件下盾構(gòu)施工而設(shè)計(jì)的。此后，從2018年6月至2019年1月，5臺(tái)盾構(gòu)機(jī)在莫斯科西南部完成掘進(jìn)始發(fā)。

2021年，中鐵裝備為意大利那不勒斯研制的“中鐵977號(hào)”用于當(dāng)?shù)馗咚勹F路項(xiàng)目建設(shè)，開(kāi)挖直徑長(zhǎng)達(dá)12.2米，創(chuàng)造了當(dāng)時(shí)中國(guó)出口歐洲盾構(gòu)機(jī)直徑之最。

2023年，中鐵裝備為波蘭建設(shè)的希維諾烏伊希切隧道正式通車(chē)。這條波蘭境內(nèi)最長(zhǎng)水下公路隧道在施工期間，創(chuàng)下了最高日進(jìn)尺18米、月進(jìn)尺338米的優(yōu)異成績(jī)，將波蘭烏茲南島和沃林島兩岸居民跨河通勤時(shí)間由40分鐘縮短至4分鐘，徹底改寫(xiě)了當(dāng)?shù)匕倌陙?lái)靠渡船通勤的歷史。通車(chē)之際，波蘭發(fā)來(lái)了一封感謝信，對(duì)中國(guó)盾構(gòu)機(jī)設(shè)計(jì)、制造、組裝、掘進(jìn)中展現(xiàn)的專業(yè)和高效表示贊揚(yáng)。

如今，中國(guó)已成為全球最大的盾構(gòu)機(jī)生產(chǎn)和使用國(guó)。中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2023-2028年盾構(gòu)機(jī)市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀調(diào)查及供需格局分析預(yù)測(cè)報(bào)告》顯示，2022年，全球盾構(gòu)機(jī)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到62億美元，其中中國(guó)占據(jù)了90%以上的份額，是全球最大的盾構(gòu)機(jī)生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)。預(yù)計(jì)到2023年，全球盾構(gòu)機(jī)市場(chǎng)規(guī)模將增長(zhǎng)到71億美元，復(fù)合增長(zhǎng)率為6%左右。

隨著我國(guó)盾構(gòu)機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，從傳統(tǒng)的城軌領(lǐng)域逐步向鐵路公路隧道、水利水電、抽水蓄能、市政、能源煤礦、綜合管廊及國(guó)防特種等新興領(lǐng)域擴(kuò)展，在重點(diǎn)區(qū)域、重點(diǎn)領(lǐng)域、重點(diǎn)工程布局加速，行業(yè)規(guī)?？焖僭鲩L(zhǎng)，并將同類產(chǎn)品價(jià)格拉低了40%。

中國(guó)盾構(gòu)機(jī)行業(yè)從開(kāi)始的高度依賴進(jìn)口，到今天實(shí)打?qū)嵉刭u(mài)到全球，標(biāo)志著“中國(guó)盾構(gòu)機(jī)百花盛開(kāi)的春天已經(jīng)來(lái)臨，中國(guó)盾構(gòu)機(jī)大國(guó)的地位已經(jīng)確立，中國(guó)盾構(gòu)機(jī)強(qiáng)國(guó)的地位正在確立”，對(duì)中國(guó)大盾構(gòu)機(jī)發(fā)展的光輝歷程，中國(guó)工程院院士錢(qián)七虎如是說(shuō)。

從卡脖子到產(chǎn)業(yè)群

在全球工業(yè)舞臺(tái)上，一些尖端技術(shù)產(chǎn)品往往都被稱為“工業(yè)皇冠上的明珠”，例如半導(dǎo)體芯片、大型飛機(jī)、盾構(gòu)機(jī)、精密數(shù)控機(jī)床等。它們代表了一個(gè)國(guó)家工業(yè)實(shí)力的最高水平，也是衡量一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的重要指標(biāo)。

盾構(gòu)機(jī)是建造地鐵、鐵路、公路隧道等的利器。但其定制化程度高，需要根據(jù)不同的地質(zhì)條件、不同地形對(duì)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行不一樣的配置，制造不同型號(hào)的盾構(gòu)機(jī)，其自動(dòng)化、智能化程度也非常高，所需要的技術(shù)都非常前沿。

事實(shí)上，在10年之前，盾構(gòu)機(jī)的關(guān)鍵部件技術(shù)、核心技術(shù)還一直被少數(shù)幾家國(guó)外企業(yè)高度壟斷。國(guó)內(nèi)企業(yè)更多則是與國(guó)外企業(yè)合作，承擔(dān)配件制造和組裝。比如軸承、減速機(jī)、刀具這樣的關(guān)鍵部件，國(guó)內(nèi)企業(yè)還制造不了，盾構(gòu)機(jī)的產(chǎn)業(yè)鏈還存在卡脖子現(xiàn)象。

為了突破這一難題，我國(guó)立足于技術(shù)創(chuàng)新，經(jīng)過(guò)多年的不懈努力，取得了許多重要成就。其中就包括盾構(gòu)機(jī)關(guān)鍵部件的自主研制。這些成就的背后，離不開(kāi)國(guó)家強(qiáng)國(guó)建設(shè)的決心，也離不開(kāi)我國(guó)科學(xué)技術(shù)人員的不懈努力和創(chuàng)新精神。

主軸承承擔(dān)著盾構(gòu)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程的主要載荷，是刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。但由于制造工藝復(fù)雜、原材料性能要求高、設(shè)計(jì)理論不成熟等原因，中國(guó)盾構(gòu)機(jī)主軸承長(zhǎng)期依賴進(jìn)口。

2020年9月26日，在蘇州軌道交通6號(hào)線10標(biāo)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)，首臺(tái)采用國(guó)產(chǎn)3米級(jí)主軸承盾構(gòu)機(jī)“中鐵872號(hào)”順利始發(fā)，這是中國(guó)主軸承首次在軌道交通領(lǐng)域執(zhí)行地下掘進(jìn)任務(wù)。

刀具就像牙齒，決定著一臺(tái)盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)速度，做刀具的材料既要高硬度、耐腐蝕，又要柔韌性好、耐疲勞。為了攻克這種特殊的需求，中鐵裝備和清華大學(xué)進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)，對(duì)十幾種添加元素進(jìn)行了上千次試驗(yàn)，最終解決了超硬材料高強(qiáng)、高韌的難題。

如今，我國(guó)通過(guò)不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)和技術(shù)革新，成功開(kāi)發(fā)了一系列關(guān)鍵性零部件和核心技術(shù)，例如，盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)、機(jī)頭、刀片、密封件、變頻器等部件。這些部件的研發(fā)，為提高我國(guó)盾構(gòu)機(jī)的核心競(jìng)爭(zhēng)力作出了巨大的貢獻(xiàn)。

在中鐵裝備的總裝車(chē)間里，一批出口海外的盾構(gòu)機(jī)正在集中交付。如果把這臺(tái)盾構(gòu)機(jī)拆解開(kāi)，一共由1萬(wàn)多個(gè)零部件組成。而這些零件分別產(chǎn)自我國(guó)的不同地方，刀具和主軸承廠家主要聚集在河南，電機(jī)廠家主要在山西，齒輪廠家主要分布在長(zhǎng)三角和重慶……

在河南省鄭州市，一批即將出口到歐洲、東南亞的盾構(gòu)機(jī)即將下線，其采用的高耐磨高韌性的刀具不僅是我國(guó)盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)突破，而且還帶動(dòng)了上下游20多家企業(yè)的發(fā)展。

這10年來(lái)，我國(guó)聚焦盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈上的短板，依次突破了一系列核心零部件關(guān)鍵技術(shù)，夯實(shí)了整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的基礎(chǔ)，同時(shí)也帶動(dòng)了一批制造企業(yè)的發(fā)展。

中鐵裝備集團(tuán)采購(gòu)中心總經(jīng)理趙卉表示：“以這個(gè)減速機(jī)品類為例，它已經(jīng)有十幾家的供應(yīng)資源了。不但有河南本省的，還有一些是在長(zhǎng)三角、北京、天津和成渝地區(qū)，而且現(xiàn)在已經(jīng)全部實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化了。”

得益于我國(guó)完備的產(chǎn)業(yè)鏈和不斷迭代的技術(shù)創(chuàng)新，如今，我國(guó)盾構(gòu)機(jī)上下游企業(yè)達(dá)到上千家。中國(guó)“智”造的背后，正帶動(dòng)著產(chǎn)業(yè)鏈越來(lái)越完備，成為助力經(jīng)濟(jì)發(fā)展的強(qiáng)大根基。