2023年7月26日，“江銅一號”TBM在南昌軌道交通產(chǎn)業(yè)園成功下線。
“南昌造盾構(gòu)機從無到有，投產(chǎn)至今已下線27臺！其中13臺走出江西，1臺走出國門，2024年就有7臺盾構(gòu)機生產(chǎn)下線?！?月24日，回憶起國產(chǎn)盾構(gòu)機“從0到1”的崢嶸往事，參與者和見證者肖俊祥心潮起伏。
盾構(gòu)機研發(fā)涵蓋機械、力學(xué)、液壓、電氣、傳感技術(shù)等數(shù)十個技術(shù)領(lǐng)域，零部件多達數(shù)萬個，僅一個控制系統(tǒng)就有2000多個控制點。
國產(chǎn)盾構(gòu)機的發(fā)展歷程，堪稱我國現(xiàn)代科技逆襲的典型代表。目前，國產(chǎn)盾構(gòu)機在國內(nèi)市場占有率超90%，出口至世界30多個國家和地區(qū)。
2024年7月12日，防爆型土壓盾構(gòu)機“中鐵1412號”在南昌軌道交通產(chǎn)業(yè)園順利下線。這是南昌制造的最大直徑（9.48米）盾構(gòu)機，重量達到3000噸，自身長度加上拖動平臺，總長達250米。作為我省首臺出口海外的盾構(gòu)機，其將被應(yīng)用于意大利西西里二期項目鐵路隧道工程建設(shè)，實現(xiàn)南昌制造“大國重器”走向國際市場的跨越。
“江銅一號”攻堅克難表現(xiàn)出色
1月23日，國內(nèi)有色金屬領(lǐng)域首臺超小轉(zhuǎn)彎半徑TBM“江銅一號”，在貴溪市銀珠山礦區(qū)鉛鋅銀礦項目中完成了3050米的掘進任務(wù)，全線貫通順利出洞。
盾構(gòu)機是一種使用盾構(gòu)工法進行地下隧道開挖建設(shè)的隧道掘進機，能在掘進的同時構(gòu)建（安裝）隧道之“盾”（指預(yù)制支撐性管片），它的掘進過程，有別于敞開式施工法（比如明挖、沉箱和鉆爆）。TBM是全斷面隧道掘進機的簡稱，在國際上屬于廣義盾構(gòu)機。而在我國，習(xí)慣上將用于土質(zhì)地層的隧道掘進機稱為（狹義）盾構(gòu)機，將用于巖石地層的稱為（狹義）TBM。
銀珠山礦區(qū)掘進地質(zhì)條件復(fù)雜，破碎帶及斷層的總長度近千米，受坡道坡度、超小轉(zhuǎn)彎半徑等因素限制，設(shè)備原有的出渣系統(tǒng)難以滿足施工需求，極大地影響了掘進效率。項目團隊經(jīng)過深入研究與論證，采用超小轉(zhuǎn)彎連續(xù)皮帶機出渣的方案，攻克了“上陡坡、回頭彎、破碎帶”等一系列施工難題。
“江銅一號”的成功應(yīng)用，不僅為銀珠山礦區(qū)的開發(fā)提供了有力支持，更為有色金屬礦山應(yīng)用超小直徑TBM項目積累了寶貴經(jīng)驗。
“江銅一號”的“娘家”，位于新建經(jīng)開區(qū)的南昌軌道交通產(chǎn)業(yè)園，名為江西中鐵工程裝備有限公司（以下簡稱“江西中鐵裝備”）。正是它，為南昌解鎖了“大國重器”盾構(gòu)機產(chǎn)業(yè)。
“一定要造中國人自己的‘大國重器’”
1997年，原鐵道部斥7億元巨資，進口兩臺硬巖掘進機（TBM），用于西康鐵路秦嶺隧道工程建設(shè)。
盾構(gòu)機是被譽為“工程機械之王”的龐然大物，長達數(shù)十米至數(shù)百米不等，重達數(shù)百噸到數(shù)千噸，制造過程中涉及地質(zhì)、土木、機械、力學(xué)、液壓、電氣、控制、測量等多門學(xué)科。之前，我國使用此類機械只能依賴進口，一臺要價動輒數(shù)億元。
“機器維修時長按分鐘計算，費用高昂；保養(yǎng)時中方不能參與，進度無法控制……關(guān)鍵技術(shù)受制于人，就沒有話語權(quán)?！边@樣的情形令肖俊祥記憶深刻。
2003年7月，時年23歲的肖俊祥從華東交通大學(xué)機電一體化專業(yè)畢業(yè)，入職中鐵隧道股份新鄉(xiāng)機械制造公司。學(xué)徒第一年，他在廣州地鐵3號線工程施工中操作盾構(gòu)機，“記得是外國盾構(gòu)機，界面都是英文?！睉{借專業(yè)素養(yǎng)和勤奮，肖俊祥很快摸清了盾構(gòu)機的“脾氣”。
這名來自撫州臨川的農(nóng)家子弟，形容傳統(tǒng)施工和盾構(gòu)機隧道施工的代差，“就像鐮刀和聯(lián)合收割機的差別。”
對于正在高速發(fā)展的中國來說，因為鐵路、公路、水利、地鐵、海底隧道等大量基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，對盾構(gòu)機的需求占到全球60%以上，但德、美、日、法等國壟斷了盾構(gòu)機的技術(shù)和市場。自主研發(fā)生產(chǎn)盾構(gòu)機，成為擺在中國面前的唯一出路?！耙欢ㄒ熘袊俗约旱摹髧仄鳌?！”，成了最早一批使用國外盾構(gòu)機的中鐵人的夢想。
2001年，由中鐵隧道股份新鄉(xiāng)機械制造公司承擔(dān)的“關(guān)于隧道掘進機關(guān)鍵技術(shù)的研究”被正式列入國家“863”計劃。2002年10月，中鐵“筑夢之隊”盾構(gòu)機研發(fā)項目組正式成立。
項目組成員以年輕人為主，基本上是液壓、電氣、機械制造三個專業(yè)畢業(yè)的大學(xué)生。2004年，由于科班出身、有操作經(jīng)驗，肖俊祥幸運地加入“筑夢之隊”。
盾構(gòu)機的“五臟六腑”長啥樣？“大腦神經(jīng)”怎樣運作？沒有技術(shù)，沒有指導(dǎo)，一切從零開始。為搞清楚盾構(gòu)的基本原理，大家在盾構(gòu)機施工現(xiàn)場跟班作業(yè)，逐漸熟悉和了解盾構(gòu)機的工作狀態(tài)、工作原理。使用和設(shè)計制造是兩個概念，當(dāng)時所有的技術(shù)和理念都是盲區(qū)，有時為了印證研發(fā)數(shù)據(jù)，項目組需要不斷前往施工現(xiàn)場求證。“加班和熬夜是家常便飯，通宵達旦地干也是常事?！毙た∠榛貞?。
夢想要照進現(xiàn)實，遇到的最大困難是刀盤設(shè)計。沒有人清楚刀盤設(shè)計、刀具布置到底與地質(zhì)是什么關(guān)系？為找到明確的解決方案，項目組一方面潛心研究，一方面采取“走出去、請進來”的方式，派人出去學(xué)習(xí)，請老師上門講課，與高校聯(lián)合攻關(guān)，解決了一個又一個基礎(chǔ)理論問題，攻克了一個又一個難點。
盾構(gòu)機屬于定制產(chǎn)品，每臺都需要根據(jù)地質(zhì)情況進行個性化研發(fā)，尤其是刀盤和刀具，有時花費一兩個月時間，也找不到最佳方案。研發(fā)人員從不放棄，有時為了一個設(shè)計，彼此間吵得臉紅脖子粗，但大家有一個共同目標(biāo)：一定要生產(chǎn)出最安全最可靠的盾構(gòu)機。
2007年，項目組在關(guān)鍵核心技術(shù)方面取得突破，研制出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的盾構(gòu)機控制系統(tǒng)模擬檢測試驗平臺并投入使用。在關(guān)鍵部件和系統(tǒng)研發(fā)取得重要突破的基礎(chǔ)上，項目組開始進行整機研制，再次得到上級部門的全力支持。
2008年4月25日，經(jīng)過無數(shù)科研人員的共同努力，我國首臺自主研發(fā)的復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機“中國中鐵1號”，在位于河南新鄉(xiāng)的中國中鐵隧道集團盾構(gòu)產(chǎn)業(yè)化基地下線，填補了我國在復(fù)合盾構(gòu)機制造領(lǐng)域的重大空白。
自2009年起，隨著我國基建市場的蓬勃發(fā)展，盾構(gòu)機市場發(fā)生了驚人的逆轉(zhuǎn)。2009年2月，“中國中鐵1號”在天津地鐵3號線營口道站順利始發(fā)，打破了“洋盾構(gòu)”一統(tǒng)天下的局面，也拉開了盾構(gòu)機國產(chǎn)化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的序幕。4個月后，天津地鐵3號線營口道至和平路段盾構(gòu)區(qū)間右線順利貫通，地面沉降控制在3毫米以內(nèi)。
“有幸參與、見證這一歷史進程，是我迄今為止最為自豪的一件事情。”往事歷歷在目，肖俊祥依然情難自禁。
“南昌造”一出生就風(fēng)華正茂
誰能想到，南昌有朝一日也能生產(chǎn)盾構(gòu)機？
過去，南昌市地鐵建設(shè)項目所需的盾構(gòu)機全部依賴省外引進，本土企業(yè)的參與度極低。隨著南昌市前瞻性布局軌道交通全產(chǎn)業(yè)鏈，致力于打造南昌軌道交通產(chǎn)業(yè)園，這一局面發(fā)生了根本性變化。
2021年12月8日，中鐵工程裝備集團有限公司與南昌軌道交通集團產(chǎn)業(yè)園管理有限公司合資成立江西中鐵工程裝備有限公司，建設(shè)盾構(gòu)機生產(chǎn)基地，這是南昌軌道交通產(chǎn)業(yè)園對裝備制造、建筑施工、智能運營、設(shè)計研發(fā)進行“1+4”產(chǎn)業(yè)布局的首個標(biāo)志性重大、重點項目。
2022年4月，江西中鐵裝備正式投產(chǎn)。依托中鐵的技術(shù)、產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢和南昌市的政策優(yōu)勢，“南昌造”一出生就風(fēng)華正茂。
2022年6月29日，首批3臺南昌造“大國重器”——“昌盛一號”“昌盛二號”“先鋒一號”盾構(gòu)機下線。
這批盾構(gòu)機首次搭載智能化駕駛系統(tǒng)、隧道三維掃描系統(tǒng)、壁厚注漿質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)、管片變形監(jiān)測系統(tǒng)等新工藝?！爸埃蟛糠旨夹g(shù)都是從外地引進，南昌本土企業(yè)、本土裝備的參與度不高。這次下線的盾構(gòu)機，實現(xiàn)了南昌地鐵盾構(gòu)機在南昌企業(yè)生產(chǎn)制造，用南昌企業(yè)制造的裝備來建設(shè)南昌地鐵，這是重大突破?！蹦喜壍澜煌瘓F產(chǎn)業(yè)園管理有限公司負責(zé)人告訴記者，新工藝、新技術(shù)的運用，將進一步提升隧道施工的安全、環(huán)保、效率水平，推動南昌市智能制造向高端攀升。
“南昌地鐵1號線和4號線建設(shè)過程中，盾構(gòu)機都是從省外運送過來。由于體量比較大，運輸存在困難?！苯髦需F裝備生產(chǎn)技術(shù)部部長董雨暢表示，盾構(gòu)機實現(xiàn)本土化制造后，節(jié)約了大量運輸成本，帶動了本地制造企業(yè)轉(zhuǎn)型升級，促進本土供應(yīng)鏈發(fā)展，進一步提升了重型裝備的生產(chǎn)能力。
2022年7月31日，“昌盛一號”和“先鋒一號”盾構(gòu)機，分別于南昌地鐵1號線延長線蛟橋站、瑤湖東站順利始發(fā)。
首批“南昌造”盾構(gòu)機投入使用，開創(chuàng)了我省軌道交通裝備制造的先河，不僅為南昌軌道交通建設(shè)節(jié)約成本投入，還大幅提升設(shè)備進場效率。其中，“昌盛一號”盾構(gòu)機從進場組裝到調(diào)試完成僅用時12天，并一次性通過始發(fā)條件驗收，將節(jié)點工期提前近10天。
江西中鐵裝備為南昌地鐵項目建設(shè)注入新的動力，基地連續(xù)為1號線（北延、東延）、2號線（東延）項目建設(shè)提供13臺盾構(gòu)機，施工效率大為提升。
2025年1月，南昌地鐵傳出好消息，三條延長線已進入全面系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試階段，正向著6月底前開通試運營目標(biāo)穩(wěn)步推進，這比計劃工期提前整整半年。
從1到無窮，我們永不停步
“我們已經(jīng)實現(xiàn)了從0到1的突破，正走在從1到無窮的路上?！弊鳛楫?dāng)年中國造盾構(gòu)機的研發(fā)者之一，肖俊祥多年以后被中鐵裝備派回南昌，擔(dān)任江西中鐵裝備副總經(jīng)理，目前是該項目的負責(zé)人。談及“大國重器”的過去、現(xiàn)在和未來，他有無限感觸。
記者：“南昌造”盾構(gòu)機取得了哪些成績？
肖俊祥：江西中鐵裝備自2022年4月投產(chǎn)后，“南昌造”盾構(gòu)機可謂“下餃子”般下線，先后生產(chǎn)了27臺盾構(gòu)機。其中13臺走出江西，在廣東、湖南、福建等地的工程建設(shè)中大展身手；另有1臺出口意大利。
記者：南昌市對盾構(gòu)機項目有何支持？
肖俊祥：支持是全方位的。在落戶初期，南昌市便為我們爭取到了大額的授信額度，并推動企業(yè)與高校合作，共同攻克技術(shù)難題。比如，與南昌大學(xué)、華東交通大學(xué)開展校企聯(lián)合，瞄準(zhǔn)盾構(gòu)機智能掘進技術(shù)領(lǐng)域，進行省級重大專項技術(shù)攻關(guān)，努力實現(xiàn)盾構(gòu)機無人掘進、無人駕駛的目標(biāo)。
此外，南昌市還出臺一系列促進工業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的政策措施，并開展科技體制改革三年攻堅行動，為盾構(gòu)機等高端裝備制造業(yè)的發(fā)展提供有力的政策保障。這些措施不僅提升了企業(yè)的生產(chǎn)效率和技術(shù)水平，還進一步增強了南昌軌道交通產(chǎn)業(yè)的市場競爭優(yōu)勢。
記者：隨著南昌地鐵施工漸入尾聲，下一步有什么計劃？
肖俊祥：“江銅一號”完成掘進任務(wù)順利出洞，充分證明了江西礦山工程建設(shè)領(lǐng)域適用硬巖TBM工法施工，這對促進江西礦山巷道建設(shè)高質(zhì)量發(fā)展意義重大。江西有色金屬礦藏豐富，這也正是我們的藍?！尣傻V業(yè)用上高水平的“南昌造”盾構(gòu)機。同時，我們要全面進軍國內(nèi)外綜合管廊、抽水蓄能市場，進一步樹立“江西制造”的品牌形象。
來源：江西日報
