【文/科工力量專欄作者 余鵬鯤】

2019年2月23日，中鐵裝備集團(tuán)兩臺(tái)土壓平衡盾構(gòu)機(jī)成功通過現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收，正式交付日本西松建設(shè)公司，兩臺(tái)設(shè)備將用于新加坡地鐵6號(hào)環(huán)線C882項(xiàng)目。此次驗(yàn)收的“中鐵647號(hào)”“中鐵648號(hào)”是中鐵裝備首次為日本客戶提供的盾構(gòu)設(shè)備。兩臺(tái)盾構(gòu)機(jī)刀盤直徑6.67米，設(shè)備總長(zhǎng)約98米，總重約632噸，具備在半徑200米內(nèi)的水平轉(zhuǎn)彎能力，屬于“小而強(qiáng)”的盾構(gòu)機(jī)。

“中鐵647號(hào)”“中鐵648號(hào)”驗(yàn)收交付現(xiàn)場(chǎng)，圖源見水印

作為中國(guó)裝備“走出去”的高光時(shí)刻，這兩部盾構(gòu)機(jī)從零件到組裝完成的全過程也被鏡頭記錄下來。幾乎就在交付日本公司的同時(shí)，經(jīng)過新華網(wǎng)剪輯的盾構(gòu)機(jī)生產(chǎn)全流程視頻也在YouTube上熱播，并在新加坡的網(wǎng)絡(luò)論壇引發(fā)熱議。甚至有新加坡網(wǎng)友發(fā)出這樣的驚呼“難道我們不才是發(fā)達(dá)國(guó)家嗎？為什么造不出這樣的機(jī)器”？

YouTube上播出的盾構(gòu)機(jī)生產(chǎn)過程

驚詫的新加坡網(wǎng)友可能想不到中國(guó)生產(chǎn)的盾構(gòu)機(jī)不僅質(zhì)量上非常優(yōu)良，具有穩(wěn)定性好、惡劣地質(zhì)條件適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)，而且銷量也十分龐大。根據(jù)新華社報(bào)道，去年僅中鐵裝備一家的盾構(gòu)設(shè)備年產(chǎn)能就已達(dá)到280臺(tái)以上，累計(jì)出廠盾構(gòu)780余臺(tái)，先后出口新加坡、黎巴嫩、阿聯(lián)酋、意大利、卡塔爾等18個(gè)國(guó)家和地區(qū)。

如今，國(guó)產(chǎn)隧道掘進(jìn)設(shè)備在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的占有率達(dá)到90%以上，并在全球市場(chǎng)上占據(jù)三分之二以上的份額。誰能想到，就在十多年前偌大一個(gè)中國(guó)，居然沒有一臺(tái)現(xiàn)代化的復(fù)合式盾構(gòu)機(jī)。

中國(guó)工程界是如何用這么短的時(shí)間崛起反殺的呢？

盾構(gòu)與中國(guó)的結(jié)緣

盾構(gòu)法的原理出現(xiàn)的很早，早在18世紀(jì)的頭幾年布魯諾爾就從一種外號(hào)叫“鑿船貝”的軟體動(dòng)物船蛆身上獲得靈感，發(fā)明了利用人工進(jìn)行盾構(gòu)的方法。這種稱之為“開放型手掘盾構(gòu)”的模型核心在于像船蛆吃木頭一樣正面向前挖掘，側(cè)面形成框架并澆筑混凝土。

可惜的是歷經(jīng)清政府、北洋政府、民國(guó)政府，這種理念先進(jìn)的隧道構(gòu)筑方法始終未能在中國(guó)得到推廣應(yīng)用。直到新中國(guó)建立后第一次五年計(jì)劃時(shí)期，才在遼寧阜新煤礦應(yīng)用了直徑2.6米的手掘式盾構(gòu)進(jìn)行了疏水巷道的施工。

布魯諾爾在英國(guó)提出的盾構(gòu)方法，遼寧阜新煤礦的應(yīng)用方法也是類似的

盡管盾構(gòu)的原理出現(xiàn)的非常早，但是與目前使用的盾構(gòu)機(jī)相似的盾構(gòu)設(shè)備則一直到1984年之后才逐步發(fā)展成熟，這次中國(guó)沒有再錯(cuò)過現(xiàn)代盾構(gòu)的時(shí)代。

1996年12月18日北起西安南到安康的西康鐵路正式修建，它也是我國(guó)橋隧比例較高的鐵路。其中其中著名的秦嶺隧道全長(zhǎng)18.46公里，為中國(guó)已投入使用第三長(zhǎng)隧道，僅次于石太客專太行山隧道和蘭新鐵路烏鞘嶺隧道。

也就是在這條隧道的施工中，中國(guó)第一次引進(jìn)了兩臺(tái)德國(guó)盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行施工，大大的縮短了工期，實(shí)現(xiàn)隧道的提早通車。

嘗到甜頭之后，中國(guó)的施工企業(yè)就開始逐步在隧道建設(shè)中引入盾構(gòu)機(jī)幫助施工，但是“洋盾構(gòu)”用起來并不舒適。首先是價(jià)格昂貴，隨便一臺(tái)普通的盾構(gòu)機(jī)價(jià)格在當(dāng)時(shí)就高達(dá)億元人民幣，像秦嶺隧道使用的盾構(gòu)機(jī)售價(jià)更是高達(dá)3億元一臺(tái)。而現(xiàn)在由于國(guó)產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)普及，普通盾構(gòu)機(jī)的價(jià)格可低至2500萬一臺(tái)，復(fù)雜的盾構(gòu)機(jī)也就在5000萬左右。

購(gòu)買國(guó)外盾構(gòu)機(jī)的另一個(gè)“痛點(diǎn)”是維修非常不方便。當(dāng)時(shí)外方對(duì)技術(shù)實(shí)行壟斷，維修保養(yǎng)時(shí)不允許中方參與，維修所需工時(shí)也完全取決于外方。一旦出現(xiàn)盾構(gòu)機(jī)故障將嚴(yán)重影響中方工程的施工進(jìn)度。更讓人氣憤的是國(guó)外廠商一方面聯(lián)手“抬價(jià)”單價(jià)極貴，另一方面并不重視中國(guó)市場(chǎng)，壞了連修都要等上很久。

維修人員來中國(guó)還得施工單位付2000～3000美元/天的差旅費(fèi)，還常常要來回幾次才能將盾構(gòu)機(jī)修好。于是在迫于無奈的情況下，施工單位經(jīng)常只能求助于國(guó)內(nèi)單位。后來承接盾構(gòu)機(jī)電液驅(qū)動(dòng)、推進(jìn)和控制系統(tǒng)的研發(fā)的浙江大學(xué)團(tuán)隊(duì)就是多次在為“洋盾構(gòu)”把脈的過程中開始關(guān)注盾構(gòu)國(guó)產(chǎn)化命題的。

追趕之路：起步及時(shí)統(tǒng)籌有力

這種進(jìn)口設(shè)備對(duì)隧道施工是如此的有效，外國(guó)設(shè)備商對(duì)其技術(shù)交流的限制又是如此嚴(yán)重，這種現(xiàn)象不能不引起有識(shí)之士思考中國(guó)是否需要盾構(gòu)機(jī)以及中國(guó)是否需要研制盾構(gòu)機(jī)。

從當(dāng)時(shí)的國(guó)家規(guī)劃出發(fā)，鐵路和公路建設(shè)未來逐步向西部地區(qū)、地質(zhì)條件不良的地區(qū)發(fā)展，盾構(gòu)機(jī)的應(yīng)用會(huì)進(jìn)一步增加。同時(shí)國(guó)外盾構(gòu)機(jī)的很多信息并不對(duì)我們開放，在施工過程中有暴露地理信息的可能，對(duì)國(guó)防工程而言這種泄密風(fēng)險(xiǎn)是致命的。

于是中國(guó)需要盾構(gòu)機(jī)且要自己研制盾構(gòu)機(jī)迅速上升為國(guó)家意志。2002年在科研經(jīng)費(fèi)不富裕的情況下，還是將土壓平衡盾構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)研制列入“863計(jì)劃”。此時(shí)距離第一個(gè)使用盾構(gòu)機(jī)施工的西康鐵路完工還不到一年時(shí)間。