掀方依文我愿當(dāng)鼴鼠用自己研制的盾構(gòu)機(jī)挖洞中聯(lián)渭

“總體設(shè)計，對于推動技術(shù)創(chuàng)新、聚集產(chǎn)業(yè)發(fā)展、加快改善民生、提升經(jīng)濟(jì)總量具有重要的促進(jìn)作用。據(jù)了解，全球采購，此次集中開工的7個項(xiàng)目總投資27.6億元，自主研發(fā)，包括投資2.7億元的中聯(lián)重科渭南分公司推土機(jī)生產(chǎn)基地項(xiàng)目、投資6.56億元的陜西西重工有限公司挖掘機(jī)及推土機(jī)配套件生產(chǎn)線項(xiàng)目、投資1.3億元的渭化雙醋甲醇罐區(qū)項(xiàng)目、投資1.3億元的渭南高新區(qū)創(chuàng)業(yè)孵化基地項(xiàng)目、投資1.95億元的渭南高新區(qū)“三校一園”項(xiàng)目、投資7.39億元的陜西潤澤房地產(chǎn)有限公司西海學(xué)府花園小區(qū)項(xiàng)目、投資6.5億元的陜西三鑫企業(yè)集團(tuán)有限公司豪潤新都保障性項(xiàng)目。，集成創(chuàng)新，你們在全球壟斷的盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)業(yè)里做到這個地步，太了不起了！”4月28日，在實(shí)地考察了北京市市政路橋第四工程有限公司的盾構(gòu)機(jī)作業(yè)現(xiàn)場和研發(fā)基地后，全國會、全國勞模許振超對該公司地下工程處經(jīng)理方依文和他的研發(fā)團(tuán)隊(duì)豎起了大拇指。
    盾構(gòu)機(jī)是目前地下隧道開掘效率的系統(tǒng)裝備。因?yàn)榫薮?、?fù)雜和精密，業(yè)界稱之為“地下航母”。它高度集成了控制、遙控、傳感器、導(dǎo)向、測量、探測、通訊信息等技術(shù)，是典型的重型機(jī)電一體化裝備。而方依文總喜歡叫它“大鼴鼠”。
    各類隧道開掘總里程約為全球的五倍，然而，卻沒有有效帶動國產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)的自主研發(fā)，包括投資2.7億元的中聯(lián)重科渭南分公司推土機(jī)生產(chǎn)基地項(xiàng)目、投資6.56億元的陜西西重工有限公司挖掘機(jī)及推土機(jī)配套件生產(chǎn)線項(xiàng)目、投資1.3億元的渭化雙醋甲醇罐區(qū)項(xiàng)目、投資1.3億元的渭南高新區(qū)創(chuàng)業(yè)孵化基地項(xiàng)目、投資1.95億元的渭南高新區(qū)“三校一園”項(xiàng)目、投資7.39億元的陜西潤澤房地產(chǎn)有限公司西海學(xué)府花園小區(qū)項(xiàng)目、投資6.5億元的陜西三鑫企業(yè)集團(tuán)有限公司豪潤新都保障性項(xiàng)目。，大大小小的隧道工地依然是全球盾構(gòu)機(jī)巨頭的舞臺。
    “作為重大裝備，盾構(gòu)機(jī)的國產(chǎn)化是具有意義的。你們好好總結(jié)完善，我一定幫你們推動。”許振超還有一個科協(xié)常務(wù)理事的頭銜。這些年，他一直在利用這個特殊身份熱心推動許多自主創(chuàng)新項(xiàng)目的技術(shù)協(xié)作。
    從地面到地下，從小到大
    其實(shí)，方依文團(tuán)隊(duì)真正和盾構(gòu)機(jī)打交道迄今不到8年，去年底成功地自主研制出兩臺盾構(gòu)機(jī)。他告訴記者：“數(shù)據(jù)表明，這是目前北京地鐵工地施工效率的兩臺裝備。”
    4月15日，記者在北京地鐵9號線豐管路工地看到，工人們正在9號線內(nèi)線安裝調(diào)試方依文團(tuán)隊(duì)最新研制的盾構(gòu)機(jī)。
    方依文說，“根據(jù)外線設(shè)備積累的數(shù)據(jù)，針對這種特殊地層，我們改變了這臺盾構(gòu)機(jī)的刀盤結(jié)構(gòu)，提高了開口率，對各種質(zhì)地性能的刀頭進(jìn)行了重新排列布置。這樣可以不用頻繁換刀頭，降低成本并提高效率。”
    在操控人員控制下，隧道前的巖石和泥土不斷被盾構(gòu)機(jī)頭緩慢旋轉(zhuǎn)的堅(jiān)硬刀盤切削下來，通過螺旋管道提升至傳送帶，送往盾構(gòu)機(jī)尾的出土斗車。與此同時，重達(dá)數(shù)百公斤，用于支撐隧道洞壁的標(biāo)準(zhǔn)化預(yù)制鋼筋混凝土管片則被機(jī)械手自動抓取，在洞壁上拼裝、連接，同時灌漿、密封。當(dāng)完成一個工作循環(huán)后，盾構(gòu)機(jī)以安裝好的管壁為支撐，由巨型千斤頂推動掘進(jìn)。整個作業(yè)流程有16道工序，交叉作業(yè)，一次完成。
    盾構(gòu)機(jī)被業(yè)界比喻為“地下航母”，其用途不僅僅是挖掘地鐵隧道這樣單一，它能廣泛用于公路隧道，引水隧洞等工程，北京首都機(jī)場就曾用小盾構(gòu)機(jī)挖掘位于機(jī)場跑道下方的共同管溝（安裝各種線纜）。
    開掘地下隧道外徑在3米以上的稱之為盾構(gòu)機(jī)，北京地鐵洞外徑一般在6.14米，目前盾構(gòu)機(jī)作業(yè)最大外徑16米。外徑小于3米的掘進(jìn)裝備叫頂管機(jī)，作業(yè)原理和流程與盾構(gòu)機(jī)相似。
    方依文很幸運(yùn)。1995年，自北京信息科技大學(xué)機(jī)電一體化專業(yè)畢業(yè)后，他便拜在時任北京市政路橋四公司總經(jīng)理關(guān)龍門下。關(guān)龍是全國勞模、國內(nèi)頂管機(jī)的頂尖專家，上個月剛剛卸任北京市政路橋集團(tuán)總工程師退休。
    “小方可是正經(jīng)磕過頭的徒弟。”關(guān)總告訴記者：“他們這個團(tuán)隊(duì)的技術(shù)能力的起點(diǎn)，就是頂管機(jī)。1998年，他們跟著我做污水工程。盾構(gòu)機(jī)這東西說復(fù)雜也復(fù)雜，但是通過施工檢修、持續(xù)改進(jìn)，最后完全可以實(shí)現(xiàn)自主研發(fā)。改用變頻電機(jī)，就是小方的主意，這是全世界首創(chuàng)，有效解決了脫困時慢速啟動、加大扭矩的技術(shù)難題?，F(xiàn)在，他們兩臺全改用變頻電機(jī)，整個裝備耗電節(jié)60%，效率還高。”
    定制化擋住了國產(chǎn)化
    近年來，全國地鐵、水利工程、過江隧道、地下線纜隧洞等工程紛紛上馬。遺憾的是，這個大市場并沒有為我國盾構(gòu)機(jī)的自主研發(fā)帶來便利。這種巨大、精密而復(fù)雜的工業(yè)產(chǎn)品依然是我國制造業(yè)的軟肋。
    “盾構(gòu)機(jī)作業(yè)法是日本最先應(yīng)用的，上世紀(jì)六七十年代地鐵、共同溝工程大時期，其培育了十幾家具有國際競爭力的盾構(gòu)機(jī)公司。”北京市盾構(gòu)機(jī)專委會秘書長阮霞稱，由于盾構(gòu)機(jī)制造工藝復(fù)雜，技術(shù)附加值高，歐洲的海瑞克、日本的三菱重工等外資品牌盾構(gòu)機(jī)長期占據(jù)著我國95%的市場份額。
    關(guān)龍告訴記者，“由于盾構(gòu)機(jī)的‘定制化’特點(diǎn)，其制造需要根據(jù)不同的地質(zhì)條件，對盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行不一樣的配置，而且自動化、智能化程度非常高，這些核心技術(shù)都牢牢掌握在外資企業(yè)手里。市場不僅換不來技術(shù)，反而使企業(yè)淪為外資品牌的組裝車間。”
    截至2011年，全國約30家盾構(gòu)機(jī)生產(chǎn)廠。阮霞表示，一些本土盾構(gòu)機(jī)廠在拿項(xiàng)目時，采取與海瑞克為代表的外商合作、承接項(xiàng)目，簽約的合作主體一般都由海瑞克等外商出面，幾乎沒有國內(nèi)地方廠商作為主體的例子。在技術(shù)研發(fā)、加工工藝等眾多核心領(lǐng)域中，國內(nèi)盾構(gòu)機(jī)企業(yè)失去了“參與權(quán)”。“由于他們的努力，在很多技術(shù)方面都有突破，最早合作的日本公司現(xiàn)在反過頭來向小方學(xué)”。
    許振超很感慨：“裝備工業(yè)很多瓶頸無法突破，就是設(shè)備采購總是傾向于外商，國產(chǎn)裝備沒有足夠試錯、改錯的機(jī)會。這個觀念必須改變，招投標(biāo)市場環(huán)境也要改善。”
    想要啥自己最清楚
    “作為一名盾構(gòu)機(jī)的作業(yè)者，我最清楚啥樣的地層需要啥樣的盾構(gòu)機(jī)。都說國外的機(jī)器好，我們一前一后兩個標(biāo)段也都用的是國際知名品牌的盾構(gòu)機(jī)，但是，同樣的無水礫石層地層，那兩臺盾構(gòu)機(jī)都干不了，改用傳統(tǒng)方法施工。而我們的機(jī)器好使得很。”方依文說。
    北京地鐵9號線南段，豐臺東大街站至七里莊站區(qū)間是世界罕見的高難度盾構(gòu)區(qū)段，位于古永定河的沖積扇，地下是堅(jiān)硬的無水礫石層，卵石含量高達(dá)80%，而且最大粒徑達(dá)到90厘米。方依文說，“這樣的地質(zhì)條件如果采用普通盾構(gòu)機(jī)強(qiáng)行掘進(jìn)，刀片破損會非常嚴(yán)重，需要頻繁更換刀盤影響工程進(jìn)度，甚至可能因無法推進(jìn)。換刀頭好貴的，一次至少200萬元。”
    最初，北京市政路橋集團(tuán)向頂尖的盾構(gòu)專家和國外知名盾構(gòu)設(shè)備廠家咨詢，都拿不出很好的解決方案。方依文團(tuán)隊(duì)決定對現(xiàn)有盾構(gòu)設(shè)備進(jìn)行有針對性的改造，與日本HMI公司聯(lián)合設(shè)計，獨(dú)立制造分擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的盾構(gòu)機(jī)。
    方依文將兩臺盾構(gòu)機(jī)的刀盤改良，雙線同時掘進(jìn)，單日最快掘進(jìn)速度達(dá)到42米，一次掘進(jìn)550米不用換刀。“受施工條件限制，03標(biāo)段盾構(gòu)區(qū)間是開工最晚的，卻提前一年完成雙線洞通，這標(biāo)志著自主研發(fā)的盾構(gòu)機(jī)成功攻克無水大粒徑礫石層盾構(gòu)的世界性難題。”關(guān)龍表示。
    目前，9號線兩臺盾構(gòu)機(jī)正在做穿越豐臺鐵路線的作業(yè)準(zhǔn)備。方依文告訴記者：“內(nèi)線的這臺準(zhǔn)備始發(fā)。據(jù)我們檢測，外線那臺已經(jīng)完成作業(yè)量的三分之一，刀頭綜合磨損不到15%，估計1083米長的標(biāo)段能一刀到頭。全世界任何品牌的盾構(gòu)機(jī)是做不到的。”
    截至2010年底，共計批復(fù)準(zhǔn)許28個國內(nèi)城市開建地鐵，2011年北京地下正有80余臺盾構(gòu)機(jī)在6條地鐵線路上掘進(jìn)。專家估計，按照一臺盾構(gòu)機(jī)使用壽命為掘進(jìn)5千米～15千米計算，盾構(gòu)市場每年的需求約80臺，每臺至少6000萬元，再乘以50年，多大的市場。他介紹，此外還有通訊、電力線纜隧洞，地下雨水搜集涵洞，盾構(gòu)機(jī)市場未來大到無法估算。
    “如此大的市場，如果培育不起自主的盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)業(yè)，那我們就太說不過去啦。”方依文說，“未來50年，與世界的競爭在地下。我屬鼠，愿意當(dāng)鼴鼠，用自己設(shè)計的盾構(gòu)機(jī)挖洞。”
 

標(biāo)簽：隧道機(jī)械 盾構(gòu)機(jī)械