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中国铁建:他们让国产隧道掘进机绽放青春魔力

2018-01-29 15:08


       2017年8月,一条“钢铁巨龙”在吉林引松工程引水隧洞成功穿越,这是我国自主研制的国产首台大直径岩石隧道掘进机(TBM),从孕育诞生打破国外垄断,到成功应用创造掘进佳绩,它绽放出国产施工利器傲人的光芒。


正在掘进作业的TBM
正在掘进作业的TBM

  龙斌、暨智勇、苏翠侠、李深远、侯昆洲、张明明、阳旭、刘华、刘兴、欧佳军、黄强……铁建重工掘进机研究设计院工程师,如果没有更多的旁白,很难想象这群年轻的80后正是这一光芒的创造者。

  还记得5年前,他们有的刚离开“象牙塔”步入职场,有的已在国产利器的研发上小试身手。和他们一样“稚嫩”的是,当时我国TBM自主技术和国产产品还是一片空白,大直径TBM关键技术研究及应用“863”课题刚在国家科技部立项。

  如今,他们以“863”课题国产首台大直径TBM为创新引擎,相继攻克了单护盾式、双护盾式及双模式等多种类型TBM,推动国产TBM产业核心技术达到世界领先水平、市场份额实现后来居上的惊人蝶变。

  这么大的变化,源自青春的活力和创新的动力。

  全断面隧道掘进机分为盾构机和TBM两大类,其中TBM主要应用于岩石隧道工程。与盾构机相比,TBM具有技术工艺更复杂、应用工况更恶劣、产品附加值更高等特点,是当前最先进的大型隧道施工成套装备。

  “20世纪90年代初,我国首次在西康铁路秦岭隧道中采用TBM施工,设备及施工技术全部由国外引进。”团队成员刘志华介绍,通过西康线秦岭隧道的应用尝试,TBM工法展现了巨大的优越性,此后在我国重大铁路、引水隧道工程中得到推广应用。

  “十一五”期间,我国先后突破了用于软土地层隧道施工的中等直径和大直径盾构机国产化关键技术,但TBM仍大量依赖进口,成为国产高端地下工程装备自主化的薄弱环节。

技术人员认真检查TBM升降平台上随车起重机的管路情况
技术人员认真检查TBM升降平台上随车起重机的管路情况

   苏翠侠在2011年博士毕业后进入铁建重工,正好赶上国家大量新建公路、铁路、水利等隧道工程的大发展时期,而她也接手了一项重任,参与国产首台大直径TBM“863”课题的科研和管理工作。

  “课题由铁建重工牵头,联合中铁十八局和浙江大学、天津大学、中南大学等科研院校组成联合研发团队,我们开展了连续3年的紧张技术攻关。”苏翠侠介绍道。

  从零起步,如何研制出首台样机?这是摆在研发团队面前的第一道难题。

  今年刚刚30岁的技术负责人龙斌当初也深感“压力山大”。“依托工程具有‘长距离、高岩强度,并伴随岩层不稳定、较多断裂带、围岩强度软硬交接’等地质难点,这对TBM施工和设备带来了很高的挑战。”龙斌分析称。

  龙斌和研发团队从设计图纸开始着手,反复审核机械部分图纸约3000张,与液压、电气设计人员交流电液控制,协调机电液接口问题和布置问题,针对工程地质情况和TBM系列化考虑,从参数配置、主机及后配套系统布置、刀盘刀具、主梁支撑推进系统、液压系统、电气系统等方面进行个性化、定制化设计。

  在研发团队的攻关下,2014年12月国产首台大直径TBM在长沙顺利下线,结束了我国作为TBM应用大国不能自主设计制造大直径TBM的历史,彻底打破了国外技术的长期垄断。

技术人员爬上爬下检查设备
技术人员爬上爬下检查设备

   首台样机的研制成功并没有让研发团队放下肩上的担子,他们面临第二轮考验,设备能否成功高效掘进?

  2015年1月样机陆续运抵工地组装,这时正逢吉林最寒冷季节,甚至有-30℃的极寒天气。“在连呼吸都会觉得鼻子冻住了的室外呆七八个小时,现在想想都还会觉得冷。”龙斌回忆道。

大雪中,技术人员紧急出门,电话了解TBM故障情况
大雪中,技术人员紧急出门,电话了解TBM故障情况

   事实证明,他们的付出是值得的。设备在掘进期间刷新了国内敞开式TBM施工新纪录,开创了TBM同类断面施工之最,设备性能和施工水平整体达到国际领先。并且,该设备比同类进口产品便宜5000万元以上,施工寿命可达30公里,远超国外20公里的寿命水平。

TBM里的午餐
TBM里的午餐

   在喜悦之余,研发团队多了一份冷静。“我国TBM的发展才刚刚起步,未来5-10年,铁建重工将重点围绕极硬岩地层高效破岩、超长寿命重载刀座研制、新型高性能刀具材料制备等前沿尖端技术开展科技攻关,用10年左右时间实现对国外知名TBM企业的全面超越。” 团队成员梅勇兵展望说。(本文来自中国铁道建筑有限公司)


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