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好盾构机自己会说话

—访全国人大代表、中铁工程装备集团有限公司总工程师王杜娟

2018-04-16      

   撰文/本刊记者 周瑾

  
  全国人大代表、中国中铁工程装备集团有限公司总工程师王杜娟给人的第一印象便是快人快语,思维敏捷。17年来,她带领团队共完成盾构设计近700台,打破了只有发达国家才能设计盾构机的神话。
  对于常人来说十分陌生的盾构机,究竟是什么?为何王杜娟和团队的研发生产如此引人关注?她解释道,盾构机做隧道施工的核心装备,集机、电、液、气、传感于一体的大体自动化掘进设备,涉及地质、土木、机械、力学、液压、电气、控制、检测等多门科学。
  从“中国制造”到“中国创造”
  近年来,全国各地的地铁、隧道等技术实施的建设紧锣密鼓,对盾构机的需求占到了6成以上。
  “简单地说,盾构机号称工程机械之王。它有两个特点,一是零部件特别多,有上万个零部件组成,单单一个控制系统就有2000多个控制点。就比如说,一台在地铁常用的盾构机通常有100米左右的长度。另外一个特点,造价比较高,对可靠性要求极高。毕竟,它在地底下施工,上面都是高楼大厦,什么样的复杂地质条件、水文条件都会遇到。可以说,盾构机适用范围很广,能穿山越海。最浅,可以在地下3米施工。最深,能到地下2000米;用它打隧道一般都在几百米,当然也有最短的隧道,才29米。这就需要按照不同的地质进行‘量体裁衣’式的设计制造,应对不同的地质结构。”谈到自己熟悉的领域,王杜娟侃侃而谈,深入浅出地介绍起盾构机。
  盾构机问世至今已有180年的历史,目前全球范围独立自主研发盾构机企业不到五家。如日本系(三菱重工、川崎重工等)、德国的海瑞克公司、美国的罗宾斯公司、加拿大的罗法特公司。长期以来,国内盾构机市场完全依赖进口,不仅价格昂贵、制作周期长,关键技术也受制于人。
  早在2001年初,中铁隧道集团和上海隧道工程股份有限公司就已经开始了盾构机的合作研发,并牵头申报国家“863计划”。2002年10月,大学刚毕业一年的王杜娟成为中铁隧道集团盾构机研发项目组18位成员之一
  经过几年的实践和技术储备,2006年初,公司启动了第一台盾构样机的制造,当时王杜娟刚坐完“月子”,就经常跑回来开会。
  “没有自己的产品,我们就只能受制于人。最初用老外的设备时,一天一万多块的‘供着’外国技术人员,心疼啊;一旦出现小病小灾,跟远在本国的设计师沟通不畅,停工的损失一天近百万,着急啊。”回想起那段岁月,王杜娟心有余悸。
  2008年4月,王杜娟和同事们终于成功研制出我国第一台拥有部分自主知识产权的复合土压平衡盾构,其整机性能达到国际先进水平,多项关键技术达到国际领先水平,填补了我国在这一领域的空白。
  “不是我们,也会是别人。勤劳勇敢,有智慧的中国人一定会把这个设备造出来。”王杜娟说。
  中国装备“走出去”
  2009年12月,中铁隧道装备制造公司的成立,为王杜娟搭建了一个实现更大梦想的平台。在她和同事的努力下,国内最大15米泥水平衡盾构、国内首批双护盾TBM(隧道掘进机)、世界最大直径矩形顶管、世界首台马蹄形盾构等一大批具有开创性、奠基性和战略性产品陆续下线。产品成功进入新加坡、黎巴嫩、以色列、迪拜、阿尔及利亚、韩国、意大利等12个国家和地区。
  真正让中国制造的盾构机在海外站稳脚跟,得到海外业主的认可是在新加坡。“当初很难,老外根本不信任你。在新加坡和业主交流,他们认为中国制作就是价廉质次的代名词。”王杜娟介绍,进入新加坡市场有偶然也有必然,当时新加坡能提供盾构机的还有另外一家外国公司,为了公平竞争。新加坡业主经过调查,认为可以给中国企业一个机会。
  “验收的时候来了一大帮人,恨不得拿着放大镜看我们的设备。验了五天,一般国内项目正常验收的话是两天左右。”王杜娟说。中国制造的盾构机以超强的地质适应性和优异的掘进表现获得了新加坡业主的高度认可,其中,使用中铁装备首台出口海外的矩形盾构机,助力新加坡陆路交通局(LTA)投资建设的T221地下通道项目荣获新加坡2016-2017年度项目管理最高奖金奖。
  新加坡项目的成功,让海外业主眼见为实,看到了中国制造装备实实在在的品质。
  在王杜娟看来,比产品多销更有意义的是中国品牌越来越受国际认可。“我们不仅仅是多卖了几台机器,我们用技术为他们提供了最好的施工解决方案,让他们看到了中国技术、品牌的实力,也传递了我们‘合作、共享、共赢’的价值理念。”
  她介绍,中铁装备自成立之初就制定了大力开拓海外市场的发展战略,近年来,中铁装备在海外市场开拓、设备制造和服务客户方面取得了显著成绩,为中国民族工业“走出去”树立了良好口碑。
  中国制造从跟跑到领跑
  中铁装备集团目前是国内第一、世界第二,但距离世界第一还有一定差距。如何推动中国制造从做强做优到做大,推动中国从“制造大国”到“制造强国”转变,还需要做很多功课。
  2014年5月,习近平总书记在河南考察时,亲自登上中铁装备总装车间85米长盾构机。王杜娟作为技术代表,向总书记详细介绍了我国盾构机的研发生产情况。
  “当时,总书记对我们说,装备制造业是一个国家制造业的脊梁。希望我们占领世界制高点,掌握技术话语权。”王杜娟回忆说。
  “困难是方方面面的。比如说,15米的盾构机体型巨大,相当于5层楼高,无法整体运输,需要先把外壳拆分成十个界面,如果用机床去加工,随便偏0.1度,按15米直径计算,到达界面已经偏离了13毫米,无法再把十个界面拼接回一个整圆。”王杜娟笑谈。
  “还有说,我们穿江越海的设备能常压换刀。这个技术意味着什么呢?设备在地下施工,如果带着压缩空气换刀,操作工人容易得一种压缩空气病。”有了常压换刀技术,人就能在大气压环境下换刀了。
  这些年,中铁装备的青年工程师们不断攻克技术瓶颈,不仅先后设计制造了一系列被称为“世界之最”的盾构机产品,还主持参编了5项国家标准,并达到国际先进水平,意味着中国在隧道掘进机制造领域掌握了更多话语权。
  “我总是说,活多得很,干不完。”对于未来,王杜娟信心满满。
  随着越来越多的国家和地区对建设新时期“一带一路”的认可和主动参与,长江经济带、环渤海经济圈和珠江经济带建设得如火如荼,以及西部大开发的不断深入,基础设施建设将空前发展。在这一股大潮中,拥有大盾构施工核心技术的盾构机也将获得巨大的市场空间。
  在国内,城镇化率不断提高,城市基础设施建设、城市综合交通建设等需求旺盛,为了更好地解决城市拥堵和雾霾等问题,以盾构施工为主的城市底下空间开发组建成为地方政府的主要选择。
  在海外市场,依托国家“一带一路”倡议的推进实施,存在于地铁、高铁和城市底下空间建设等方面地下盾构掘进市场,首先以亚洲各国为主。
  “我国装备制造业正沿着高质量发展的路子迈进,并从跟跑逐步实现并跑领跑,这离不开创新驱动。希望国家加大对创新型企业的支持力度。”王杜娟说。习总书记“三个转变”的重要论述,把中国创造、中国质量、中国品牌有机地结合起来,既是对中国制造业发展的殷切期盼,也为中国中铁工业板块的发展指明了方向。
 

 

  

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