2024年4月23日,格魯吉亞公路局副主席莎樂美·祖祖米婭在社交媒體上分享了本國最大隧道順利貫通的喜悅,并附上了“鋼鐵巨龍”穿山而出的震撼畫面。她提到的“高加索號”是全球最大的全斷面硬巖盾構(gòu)機,由中鐵工程裝備集團(tuán)為格魯吉亞古多里隧道項目量身定制。
盾構(gòu)機是一種大型圓柱狀工程機械,專門用于挖掘地下隧道。其工作原理類似蚯蚓,通過旋轉(zhuǎn)的合金刀盤破碎巖石或土壤,傳送帶將渣土排出,從而形成中空隧道。相比傳統(tǒng)的爆破掘進(jìn)法,盾構(gòu)機不僅安全性更高,還能鉆透各種地質(zhì)構(gòu)造,工效提高3至5倍,同時減少碳排放,更加綠色環(huán)保。
“高加索號”直徑15.08米,最大推力2.26萬噸,成功穿越埋深1121米、強度130兆帕的硬巖山體,克服有害氣體和地下滲水等地質(zhì)災(zāi)害,創(chuàng)造了月掘進(jìn)426米的世界紀(jì)錄,提前30天完成施工任務(wù)。目前,掌握14米以上超大直徑盾構(gòu)機自主核心技術(shù)的國家僅有中國、美國、德國和日本等少數(shù)幾個國家。
幾十年前,中國在該領(lǐng)域尚無一席之地。1997年,為修建秦嶺隧道,我國購入兩臺德制盾構(gòu)機,單價高達(dá)近3.5億元,但故障頻發(fā),維修費用高昂且外企禁止中方人員靠近。港珠澳大橋動工時,外商更是開出一臺盾構(gòu)機7億元的天價,并聲稱中國人再過100年也造不出盾構(gòu)機。然而,短短幾年后,這一狂言就被一系列“東方奇跡”打破。
2002年,科技部將盾構(gòu)機研制列入“863計劃”。2007年,我國自主研發(fā)的首臺復(fù)合式盾構(gòu)機“中鐵一號”成功下線。2011年,中交天和15.03米超大直徑盾構(gòu)機問世,打破了發(fā)達(dá)國家的技術(shù)壟斷。2012年,國產(chǎn)盾構(gòu)機拿下“海外第一單”,開啟了海外市場的新征程。如今,中國盾構(gòu)機憑借超高性價比已占據(jù)全球70%以上的市場份額,成為行業(yè)王者。
盾構(gòu)機技術(shù)先進(jìn)、構(gòu)造復(fù)雜,由數(shù)萬個零部件和幾千個傳感器組成,全方位考驗一個國家的先進(jìn)制造能力。中國工程院院士楊華勇回憶,當(dāng)年參與國產(chǎn)盾構(gòu)機核心技術(shù)攻關(guān)時,連可供參考的圖紙都沒有,只能拆解廢舊進(jìn)口盾構(gòu)機進(jìn)行研究和試驗。經(jīng)過十余年的努力,中國盾構(gòu)機趕超了西方百年的發(fā)展水平。
不僅如此,中國科研團(tuán)隊還從先賢智慧中汲取靈感。例如,受2500年前越王勾踐劍鑄造工藝啟發(fā),鐵建重工研發(fā)出制造萬噸盾構(gòu)機的高強度鋼材。隨著新一輪科技革命浪潮,中國盾構(gòu)機不斷朝著智能化、高端化、綠色化方向邁進(jìn)。南通和蘇州之間的長江河床下,鐵建重工研發(fā)的16.64米超大直徑盾構(gòu)機于4月9日開啟穿江作業(yè),其刀盤有6層樓高,卻能將掘進(jìn)精度控制在1厘米以內(nèi),并配備數(shù)據(jù)庫記錄和分析施工問題,協(xié)助操作員“智能駕駛”。
如今,世界各地都能看到“中國穿山甲”忙碌的身影。美國專業(yè)媒體《趣味工程》指出,中國已成為全球隧道掘進(jìn)技術(shù)的領(lǐng)軍者。
在河南省鄭州市的中國中鐵裝備集團(tuán)總裝車間,四條盾構(gòu)機生產(chǎn)線正全力運轉(zhuǎn),趕制一批海外訂單
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