導(dǎo)語：國產(chǎn)超大型盾構(gòu)品牌建設(shè)成效分析一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：盾構(gòu)機廣泛用于地鐵、鐵路、公路、市政、水電等隧道工程，被稱為“工程機械之王”，而超大直徑盾構(gòu)機更是堪稱工程機械中的“王中王”。本文從國產(chǎn)超大型盾構(gòu)研制的緊迫性和必要性出發(fā)，闡述了國產(chǎn)超大型盾構(gòu)品牌創(chuàng)建的背景，品牌崛起的主要做法、創(chuàng)建路徑及成效，進一步印證了中國高端裝備制造品牌堅持自主創(chuàng)新，形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，實現(xiàn)科技自立自強的重要意義，以期為行業(yè)企業(yè)的品牌建設(shè)提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：超大型盾構(gòu)；自主研制；創(chuàng)新驅(qū)動；品牌建設(shè)

一、國產(chǎn)超大型盾構(gòu)研制的背景

盾構(gòu)工法于19世紀(jì)初在英國產(chǎn)生，至今已經(jīng)有200年的歷史。19世紀(jì)末到20世紀(jì)中葉，盾構(gòu)工法相繼傳入美國、法國、德國、日本等國。20世紀(jì)60年代到80年代，盾構(gòu)工法發(fā)展得到進一步完善，且成效顯著。1984年，我國首次應(yīng)用從日本引進的盾構(gòu)機，建成了上海市芙蓉江下水道總管工程。盾構(gòu)機如地下游龍一般的掘進方式讓剛剛打開國門的國人大開眼界，使用盾構(gòu)機不用開挖地面、不用爆破土石，而且掘進速度快，有利于人員安全和環(huán)境保護，這對地下施工來說有著巨大的優(yōu)勢。此后，盾構(gòu)機在我國隧道施工中開始普及，在龐大的中國基建市場上，充斥著各種國外品牌的盾構(gòu)機。2010年以前，我國工程建設(shè)所需的大直徑、超大直徑盾構(gòu)機完全依賴國外進口。2001年，國家“86計劃”正式包含了“隧道掘進機的主要技術(shù)研究”，啟動了國產(chǎn)盾構(gòu)機的研發(fā)之旅。2010年，中國交通建設(shè)集團有限公司（以下簡稱“中交集團”）敏銳地看到軌道交通和城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的風(fēng)口，發(fā)揮央企優(yōu)勢，在江蘇省常熟成立中交天和機械設(shè)備有限公司（以下簡稱“中交天和”），集中力量打造國產(chǎn)盾構(gòu)機專業(yè)制造商。中交天和工廠及廠房剛開始建設(shè)，中交集團承接的南京緯三路過江隧道工程，需要兩臺刀盤直徑超過14米的超大型盾構(gòu)機。南京緯三路過江隧道是當(dāng)時我國首個復(fù)合地質(zhì)條件下的超大型隧道工程，也是當(dāng)時世界上同類隧道中規(guī)模最大、距離最長、水壓最高、地質(zhì)條件最復(fù)雜的隧道。國外唯一能夠提供這種設(shè)備的廠商以施工風(fēng)險高為由，開出7億元一臺的天價，且制造周期遠(yuǎn)超工程預(yù)期。刀盤直徑超過12米的盾構(gòu)機在國際上被稱為超大型盾構(gòu)機，但當(dāng)時國內(nèi)還沒有一家企業(yè)能夠制造10米級的盾構(gòu)機。設(shè)備買不起，工程等不起，沒有技術(shù)就要任人宰割。由此，中交集團決心自己進行研發(fā)和制造。

二、國產(chǎn)超大型盾構(gòu)品牌建設(shè)的主要做法

（一）啃下硬骨頭，立足自主研制

當(dāng)南京緯三路過江隧道項目公示決定采用國內(nèi)自主研制的超大型盾構(gòu)機時，行業(yè)內(nèi)出現(xiàn)了各種反對和質(zhì)疑?！盀槭裁床徊捎脷W洲品牌盾構(gòu)？”“中交天和能造成超大直徑盾構(gòu)機嗎？”“國產(chǎn)的超大型盾構(gòu)機能用嗎？”“若因國產(chǎn)盾構(gòu)機的質(zhì)量問題，導(dǎo)致隧道被水淹了怎么辦？這安全風(fēng)險責(zé)任該由誰來承擔(dān)？”漫天的反對和質(zhì)疑之聲和各種無形的干擾讓中交集團深感巨大壓力，同時也讓中交集團領(lǐng)導(dǎo)意識到實現(xiàn)超大型盾構(gòu)機的自主研制，打破國外某品牌盾構(gòu)機在國內(nèi)的壟斷局面，解決大型隧道施工設(shè)備技術(shù)難題的意義重大。1.設(shè)計創(chuàng)新超大型盾構(gòu)機和中小型盾構(gòu)機的設(shè)計理念完全不同，沒有任何資料可以借鑒。國內(nèi)已完成施工的直徑14.5米以上的泥水氣壓平衡式盾構(gòu)機僅有5臺，其中，4臺由德國制造，1臺由法國制造，且所穿越地層均為軟土地層。行業(yè)中沒有類似的工程案例，更沒有一家盾構(gòu)機制造商能夠提供有成熟經(jīng)驗的盾構(gòu)機。若要完成這項任務(wù)，不僅需要研制出中國最大的復(fù)合式泥水氣壓平衡盾構(gòu)機，在此過程中還需要進行一系列的技術(shù)創(chuàng)新。在整個研發(fā)過程中，中交天和技術(shù)團隊面對的問題很多都是第一次。要達(dá)到既定效果，研發(fā)設(shè)計難度極高，有的關(guān)鍵部位修改就達(dá)到60余次。整個過程下來，最終設(shè)計確認(rèn)的圖紙達(dá)6700多張。修改的圖紙不計其數(shù)，設(shè)計、修改、檢驗、再修正，不斷循環(huán)，直到得到最佳方案。在此過程中，中交天和還多次遭到國外企業(yè)的技術(shù)封鎖。管片同步施工搬運系統(tǒng)是超大型盾構(gòu)機的重要組件，當(dāng)時國際上只有一家德國企業(yè)能夠生產(chǎn)，中交天和起初想直接購買這套組件，但是，當(dāng)這家企業(yè)知道中交天和在自主研發(fā)盾構(gòu)機后，竟開出了天價合作費。中交天和索性徹底放棄進口，全部自主攻關(guān)。經(jīng)過創(chuàng)新研發(fā)，這套設(shè)備成功問世，不僅節(jié)約費用近千萬元，而且為今后制造全系列盾構(gòu)機提供了技術(shù)保障。油缸是盾構(gòu)機的關(guān)鍵部件之一，此前，大型盾構(gòu)機的油缸全部依賴進口。一臺超大直徑盾構(gòu)機設(shè)計推力接近3萬噸，需要58根油缸，每根油缸重達(dá)8噸，國外企業(yè)開價每根50萬元。中交天和再一次給自己加壓，聯(lián)合國內(nèi)企業(yè)共同研發(fā)。經(jīng)過近半年時間，國產(chǎn)超大型盾構(gòu)油缸研制成功，成本降低一半以上。通過聯(lián)合攻關(guān)，中交天和還開發(fā)出了超長距離掘進刀盤技術(shù)、刀盤伸縮機構(gòu)、世界首創(chuàng)氦氧飽和帶壓換刀技術(shù)等，獲得知識產(chǎn)權(quán)18項，發(fā)明專利9項。2.制造創(chuàng)新廠房尚在興建，加工結(jié)構(gòu)件的配套設(shè)備不齊全，中交天和就邊建廠邊造盾構(gòu)，雙管齊下。大型鋼構(gòu)件的焊接是一只攔路虎。在建廠初期需要焊接大批量不同規(guī)格種類的結(jié)構(gòu)件，要保證長達(dá)130米，重達(dá)約4800噸的“鋼鐵巨龍”的鋼結(jié)構(gòu)焊接質(zhì)量也是難點之一。例如，刀盤的焊接，要將2000余片不同厚度的鋼板焊接成一體，同時要滿足水密性及氣密性0.8兆帕的抗壓，難度非常大。焊接技師需要通過正面、反面分別焊接15層和13層焊條，而且確保每層都要經(jīng)過探傷，保證不存在比頭發(fā)絲還細(xì)微的裂紋和砂眼，每一層焊接前用鋼絲刷或氣爆清凈上一層的殘屑，反復(fù)焊接、清渣、再焊接的堆砌循環(huán)，一旦傷檢測發(fā)現(xiàn)有裂紋和砂眼馬上返工處理。此外要保持鋼板持續(xù)恒溫加熱狀態(tài)，兩組焊接人員24小時輪班作業(yè)。焊接結(jié)束后，需要解決電焊刀盤鋼構(gòu)件之后內(nèi)應(yīng)力釋放的問題。由于大型焊接構(gòu)件正常釋放能量需要幾年的時間，在缺少大型鋼構(gòu)件的退火爐情況下，中交天和因地制宜地自制了“土制消能爐”——通過在鋼構(gòu)件外面制作一個100多平方米的房間，房間內(nèi)部貼滿加熱片和石棉保溫層，將刀盤包圍，用加熱保溫的方法，將需要數(shù)年時間釋放的內(nèi)應(yīng)力縮減成數(shù)天時完成，有效保證了建造工期。2011年12月，作為中國首臺擁有自主知識產(chǎn)權(quán)、直徑達(dá)15.03米的超大型泥水氣壓平衡復(fù)合式隧道掘進機，在中交天和工廠順利下線，“天和一號”從設(shè)計到交付使用只用了短短14個月。2012年3月孿生兄弟“天和號”盾構(gòu)機也順利下線。2015年6月和7月，南京緯三路隧道南北兩條線先后貫通。在施工中，盾構(gòu)機創(chuàng)造了單日最高掘進26米、長江底砂卵石地層連續(xù)掘進2580米不換刀等世界紀(jì)錄。兩臺盾構(gòu)機獲得了工業(yè)和信息化部中國首臺套鑒定、中國機械工業(yè)科學(xué)技術(shù)一等獎、科技部國家重點新產(chǎn)品項目、江蘇省科學(xué)技術(shù)獎一等獎等殊榮。

（二）甩掉拐杖，全面推動實施國產(chǎn)化

1.調(diào)試自主盾構(gòu)機是高智能化和集機械、電氣、液壓、控制、光學(xué)技術(shù)為一體的高端裝備。盾構(gòu)機的出廠前調(diào)試既要檢驗設(shè)計安裝的各項部件技術(shù)參數(shù)，又要檢測整體性能是否滿足要求，是一項團隊合作密切、綜合性強的工作，需要調(diào)試人員具備扎實的專業(yè)知識和豐富的現(xiàn)場工作經(jīng)驗。一開始，中交天和還是依賴外國人來進行調(diào)試。由于外國工人服務(wù)費用高昂，中交天和決心甩掉拐杖，培養(yǎng)人才自己干。事實證明，只要有決心，任何事情都能干成。從初期的“沒人會”到現(xiàn)在的“人人會”，無論小直徑還是超大直徑盾構(gòu)，全部自己調(diào)，徹底斷掉了對國外的依賴，中交天和在調(diào)試方面成本大幅縮減。2.全面實施國產(chǎn)由于原材料及基礎(chǔ)性研究的不足，盾構(gòu)機的核心關(guān)鍵部件如主驅(qū)動作為盾構(gòu)機的最關(guān)鍵核心部件，其應(yīng)用的關(guān)鍵零部件（電機、減速機、主密封、主軸承、變頻器等）大多依賴進口，長期被國外所壟斷，而且進口配件價格昂貴，供貨周期長，售后服務(wù)不及時。一系列卡脖子技術(shù)一直制約著我國盾構(gòu)產(chǎn)業(yè)國產(chǎn)化的進展。中交天和在大力創(chuàng)新研發(fā)的同時，致力于推動核心零部件的國產(chǎn)化，聯(lián)合國內(nèi)供應(yīng)商陸續(xù)開發(fā)了電機、減速機、主密封、主軸承等關(guān)鍵部件。目前，許多核心零部件已實現(xiàn)國產(chǎn)化，并在多個項目廣泛應(yīng)用，盾構(gòu)國產(chǎn)化率已達(dá)95%以上。2021年9月，由中交天和自主研發(fā)的世界首創(chuàng)高寒高海拔、大深度、超大直徑硬巖豎向掘進機“首創(chuàng)號”下線，采用全智能化掘進技術(shù)，零部件實現(xiàn)全國產(chǎn)化。

（三）創(chuàng)新驅(qū)動，彎道超車

通過堅持持續(xù)創(chuàng)新，中交天和將超大直徑盾構(gòu)核心技術(shù)牢牢掌握在自己手中，并實現(xiàn)了彎道超車，掌握著諸多世界首創(chuàng)或先進技術(shù)。比如超大直徑盾構(gòu)機超長距離不換刀技術(shù)，可實現(xiàn)該盾構(gòu)連續(xù)掘進5000米不換刀；超大直徑盾構(gòu)機創(chuàng)抗浮技術(shù)，能有效解決管片上浮難于控制的世界級工程難題；刀具光纖磨損檢測技術(shù)，實現(xiàn)了刀具實時監(jiān)測；盾尾磨損檢測技術(shù)，實現(xiàn)了盾尾磨損實時監(jiān)測；全智能化管片拼裝技術(shù)，只需一個按鈕，盾構(gòu)機就能實現(xiàn)隧道內(nèi)管片的自動運輸抓舉拼裝，可以大幅提高管片拼裝質(zhì)量，更可減輕工人作業(yè)強度；同步掘進技術(shù)實現(xiàn)了盾構(gòu)機掘進拼裝同步，較國內(nèi)外同類裝備掘進效率提升30%-50%；智慧化遠(yuǎn)程安全監(jiān)控管理系統(tǒng)，可實時記錄盾構(gòu)掘進數(shù)據(jù)，管理風(fēng)險邊界，及時報警并提供解決措施預(yù)案，還可實現(xiàn)盾構(gòu)機遠(yuǎn)程故障診斷及遠(yuǎn)程控制，實現(xiàn)盾構(gòu)機全生命周期管控；綠色環(huán)保管路延長裝置，徹底解決了隧道內(nèi)泥水溢出的施工環(huán)境污染等。

（四）品牌傳播，打造中國盾構(gòu)名片

加強品牌宣傳，通過策劃創(chuàng)新產(chǎn)品下線、成功應(yīng)用等重大新聞事件的傳播引起廣泛關(guān)注，大幅度提升中交天和的品牌形象。中交天和新型海上風(fēng)電嵌巖鉆機在三川風(fēng)電莆田平海灣海上風(fēng)電場完成國內(nèi)海上最大直徑嵌巖單樁鉆孔項目、中國首臺救援掘進機“天和一號”、馬來西亞東海岸鐵路用“巨無霸”走出國門、全球首創(chuàng)壓注工法（DTSES）新型TBM掘進機下線、史上最“萌”盾構(gòu)機——“振興號”已順利過江、世界首臺大直徑、大扭矩加壓鉆進式豎向掘進機刷新紀(jì)錄、大國重器打破壟斷成就孟加拉國人民隧道夢、國產(chǎn)最大直徑盾構(gòu)機下線等專題被央視、人民日報、新華社、經(jīng)濟日報、中國日報、科技日報、環(huán)球網(wǎng)等國內(nèi)主流媒體爭相報道，多家媒體轉(zhuǎn)載，其中多條新聞被新華社進行外文報道，向世界展示了中國“智造”“中國創(chuàng)造”風(fēng)采。創(chuàng)新形式，通過邀請國內(nèi)主流媒體走進南京和燕路過江通道項目施工，眾多重磅媒體平臺對現(xiàn)場的深度報道讓更多的人近距離、深程度了解天和盾構(gòu)機的創(chuàng)新應(yīng)用與顯著成績等，宣傳效果顯著，中交天和品牌影響力持續(xù)擴大。

三、國產(chǎn)超大型盾構(gòu)品牌建設(shè)取得的成效

（一）突出重圍，引領(lǐng)行業(yè)迅速發(fā)展

中交天和兩臺超大型盾構(gòu)機的研制成功，一舉打響了國產(chǎn)盾構(gòu)機的品牌，樹立了國產(chǎn)超大型盾構(gòu)機的嶄新形象。結(jié)束了大型和超大直徑盾構(gòu)機完全依賴進口的局面，對我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)提供了有力的技術(shù)支撐，不僅節(jié)約了數(shù)十億元人民幣的費用，更自此開創(chuàng)了中國盾構(gòu)隧道掘進的新篇章，超大型盾構(gòu)機自此開始國產(chǎn)化歷程。中交天和的成功也推動了國內(nèi)同行及配套企業(yè)的發(fā)展。此后，國內(nèi)其他盾構(gòu)機企業(yè)也異軍突起，刀盤直徑14米以下的盾構(gòu)機已經(jīng)基本不再需要進口，中國出口的盾構(gòu)機油缸等重要配件占領(lǐng)了世界市場的一半以上，并且返銷到了原先的盾構(gòu)機強國。從打破國外壟斷的中國首臺套超大直徑盾構(gòu)“天和號”，到首臺采用自主技術(shù)和多項國產(chǎn)核心零部件設(shè)計制造的南京和燕路過江通道工程“振興號”、全球首創(chuàng)的新型TBM掘進機“雪山號”“雪蓮號”、國內(nèi)首臺超大直徑同步掘進機“興業(yè)號”、中國最大直徑盾構(gòu)機北京東六環(huán)改造工程“運河號”、國內(nèi)在建承受水壓最高直徑最大盾構(gòu)隧道用超大直徑盾構(gòu)機“聚力一號”、全球首創(chuàng)高寒高海拔大深度超大直徑硬巖豎向掘進機“首創(chuàng)號”，這些年中交天和堅持自主創(chuàng)新、堅韌攻關(guān)，克服風(fēng)險挑戰(zhàn)，形成了系列具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，引領(lǐng)隧道掘進機研制不斷邁向新高端，推動了隧道施工技術(shù)與工藝的創(chuàng)新發(fā)展。

（二）走出國門，服務(wù)一帶一路建設(shè)

自2016年始，中國超大型盾構(gòu)品牌積極向外突破。2018年3月13日，孟加拉國卡納普里河河底隧道用12.12米超大直徑盾構(gòu)機下線儀式在中交天和舉行。這是中國出口的第一臺超大直徑盾構(gòu)機，也是南亞地區(qū)使用的最大直徑盾構(gòu)機。這場慶典被視為中國盾構(gòu)機發(fā)展歷程中的里程碑事件，終結(jié)了海外超大直徑盾構(gòu)機市場一直為國外壟斷的局面。同年9月，用于中印尼兩國元首親自確認(rèn)和直接推動的新時代中印尼兩國發(fā)展戰(zhàn)略對接、共建“一帶一路”的旗艦項目和印尼海洋支點戰(zhàn)略對接的重大項目，中國高鐵全方位整體走出去的第一單，東南亞第一條最高時速達(dá)350公里的高鐵——印尼雅萬高鐵1號隧道的直徑13.19米超大盾構(gòu)機在中交天和下線，再次刷新中國出口海外超大直徑盾構(gòu)機紀(jì)錄，并成為亞洲鐵路建設(shè)中最大的盾構(gòu)機。孟加拉國卡納普里河河底隧道用盾構(gòu)機于2020年8月抵達(dá)，孟加拉國歷史上首條超大直徑隧道順利貫通；同年11月，雅萬高鐵一號隧道順利貫通，為該高鐵早日實現(xiàn)全線通車奠定了堅實基礎(chǔ)。中國超大型盾構(gòu)品牌和技術(shù)在一帶一路建設(shè)中大放異彩。

四、結(jié)語

從落后百年逆襲到世界領(lǐng)先，高端裝備制造國產(chǎn)化這條路走得并不容易。中交天和憑借鍥而不舍的鉆研精神和自主創(chuàng)新能力，帶領(lǐng)中國超大型盾構(gòu)機不斷“掘進世界”。綜上所述，中國高端裝備制造品牌要突出重圍，歸根結(jié)底要以自主創(chuàng)新為內(nèi)核，堅持創(chuàng)新驅(qū)動，不斷增強原始創(chuàng)新能力，掌握核心關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)高水平科技自立自強，才能讓品牌穩(wěn)立世界之林。

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作者：姚柳 單位：中交天和機械設(shè)備制造有限公司