20多年前,一種叫“盾構”的大型掘進機械裝備開始進入中國。它就像一輛在黑暗中開路的“火車”,頭頂著直徑數米的刀盤,穿行于山間、水底和城市地下,掘進、排土、襯砌,隧道如同魔術般一次成型。然而,由于制造工藝復雜,這樣先進的隧道施工機械,在半個多世紀里,只有少數國家掌握制備技術。
從零起步,造中國人自己的盾構
上世紀90年代,國家斥資6億多元從國外買進兩臺盾構,用于當時全國最長的秦嶺隧道施工?!盀槭裁催@么貴?因為我們自己沒有?!倍軜媽嶒炇抑魅魏殚_榮回憶,那時國外生產商不重視中國市場,干活的“洋盾構”出故障,外方維修人員來中國呆一天,就得付人家兩三千美元。即便這樣,也常常是“洋專家”應而不至,新配件購而不達。受制于人的現狀讓工程師們感到巨大的壓力。2001年,盾構列入國家“863”計劃項目,中鐵隧道集團在河南新鄉建立了國內第一個盾構研發基地,同時優中選優,集聚多路精英,組建自己的研發團隊。
洪開榮就是其中的一員。從解決洋盾構的故障入手,大家走出去考察學習,坐下來研究圖紙,沉下去現場實踐,逐步掌握了盾構制造的成套技術。實踐過程中,他們不僅將外國盾構的使用說明譯成了中文,而且編寫了盾構的安全操作指南和維修保養指南,既提高了國內技術人員“管用養修”的水平,也使施工進度產生了質的飛躍。團隊中的許多成員后來成為我國盾構及掘進技術領域的領軍人物。
真正讓研發團隊有信心造自己的盾構,是在廣州地鐵2號線建設期間。施工中,一臺進口的盾構機經常抓不牢管片,換新部件,得花300多萬元。這錢花得心疼!有了之前的技術積累,洪開榮和他的團隊決定自己試試,大膽調整了參數。外國專家不干了,對洪開榮說,“出問題你負責?!薄靶校业较旅?,管片掉下來,要砸就砸我!”洪開榮丟下這句話,就進了施工現場。移動、固定,在一片緊張的目光中,機器牢牢抓起3噸多的管片在他頭頂停下,成功了!
靠著這份膽大心細的勇氣,團隊成員們開始摸索自己研發盾構。他們輾轉于各大施工現場,取樣、分析、實驗、調整,最終凝煉出盾構技術核心攻關目標:解決安全問題,提高掘進效率,防止掘進方向跑偏。進入“十一五”,盾構項目從最初的消化吸收和技術攻關,進入集成創新階段。2008年4月,中國第一臺自主研發的復合式盾構“中鐵一號”下線,這標志著研發團隊實現了從關鍵技術突破到整機制造的跨越。
攻堅克難,努力做世界領先的盾構
“制造盾構,一開始我們最害怕的就是做出來的東西‘貌似神不似’。在團隊的努力下,當盾構研發失穩、失準和失效這三大世界性難題被攻克的時候,我們終于有信心做接下來的事了?!倍軜媽嶒炇覉绦兄魅侮愷佌f,當年他全程參與了“中鐵一號”的研發,對自己的產品有十足的把握。
2009年,天津地鐵3號線地下施工,“中鐵一號”正式上馬。當時地鐵需要穿越一棟貼滿古瓷片的房子,在它下面施工,對“中鐵一號”密封艙壓力平衡和施工技術都是個嚴峻的考驗。那段日子,研究團隊不分晝夜駐守現場,隨時調整參數。最終,“鐵人”靜悄悄穿越“瓷房子”,地表變形小于2 mm,建筑完好無損。盾構施工,地面正常沉降在正負30 mm之間。2 mm,意味著中國盾構雖然剛剛嶄露頭角,但是憑借嚴謹務實的技術攻關,盾構整機整體性能就已達到國際領先水平。
“施工現場,液壓泵的轟鳴聲震天動地,人和人說話得靠喊,整個空間都充斥著液壓油的怪味?!背D瓯疾ㄔ谑┕がF場一線的實驗室常務副主任王杜娟說,這樣艱苦的條件讓一般人難以駐足。但是,對研發人員而言,卻是家常便飯。盾構關鍵技術的每一次突破,都來自真刀真槍的一線戰場。2011年甘肅隴中引洮供水工程關鍵期,“洋盾構”停機數月,團隊只用3個月就完成了對洋設備的診斷、再造,同時創造出月掘進1 868 m的世界紀錄;在這個戰場,研發團隊頂著四十多度的高溫,完成了珠海口獅子洋隧道的施工,探索出軟硬不均地層水下隧道施工技術,攻克了盾構江底對接世界級難題,捧回世界項目管理大獎……
在團隊的共同努力下,“洋盾構”控制中國市場的局面成為歷史,中國中鐵盾構占據了國內市場半壁江山,并出口應用到馬來西亞、新加坡等多個國家。
超越自我,做行業科技創新的引領者
“盾構國產化是我們的使命,我們要做就做行業科技創新的引領者?!焙殚_榮說。2010年12月,經國家科技部批準,依托中鐵隧道集團原有研發團隊,盾構及掘進技術國家重點實驗室帶著使命應運而生。
2011年2月,實驗室鄭州實驗基地破土動工??蒲腥藛T從四面八方匯聚。他們中有從項目上調回的機械總工,有從國外留學歸國的博士,還有從高校剛剛畢業的研究生。他們在一座不起眼的小樓里奮戰一年多,“邊建設、邊研發、邊出成果”。通過聯合德國海瑞克、浙江大學等,研究人員在刀具刀盤、系統集成、施工控制三大方向取得多個方面的研究突破。同時,實驗室還形成了十一個功能較為完備的實驗系統,比如,坐在實驗室,就可以實現對施工現場的遠程連接,還可以對施工情況進行先期模擬測試。
作為盾構及掘進技術唯一的國家公共研究平臺,實驗室還構建了縱橫結合科學有序的科研立項體系,在不到5年的時間里,實驗室已經承擔了47項科研項目,有28項科研成果獲得科技成果獎勵。為了引領行業的發展方向,實驗室還啟動了盾構行業和國家標準編制工作,同時主辦學術交流與培訓,提升和擴大行業影響力與知名度,逐步成為國內一流的技術研發基地、人才培養基地和學術交流基地。
“平步跨高山,談笑越江海。”洪開榮說,這是隧道科技未來使命之所在?!拔覀兿M転槲覈淼篮偷叵驴臻g開發利用走在世界前列做出基礎性、關鍵性、前瞻性的創新突破。”