中鐵裝備成功研發直徑15米巖石隧道掘進機

來源:南方企業新聞網

  作為國內掘進機行業的開拓者和領先者——中鐵裝備在強勢崛起的進程中,不斷搶占世界掘進機技術制高點,為打破國外技術壟斷局面,提升我國裝備制造業的水平不懈努力。2001年,盾構關鍵技術被列入“863計劃”項目,決定在較短時間內完成盾構國產化,為此中國中鐵組建了盾構研發項目部,而這個項目部就是中鐵裝備的雛形。

  (“永吉號”TBM實現隧洞貫通)

  就在研發團隊夜以繼日進行關鍵技術攻關的時候,國家也加大了對裝備制造業的政策支持力度。2006年6月,國務院正式發布關于加快振興裝備制造業的若干意見,將盾構研制列入16項重大技術裝備之一。這一年,中鐵裝備研發人員打破國外技術壁壘,在盾構關鍵核心技術方面取得突破,研制出具有自主知識產權的盾構控制系統模擬檢測試驗平臺并投入使用。2008年4月,我國自主研發、自主設計的“中鐵1號”復合式土壓平衡盾構機在河南新鄉下線,并成功應用于天津地鐵1號線,地面沉降控制在3毫米以內,隧道經專家驗收全部通過。天津首戰告捷,以此為起點,我國自主研發的盾構機以過硬的質量開始向其它城市進軍,曾經被國外品牌一統天下的盾構市場正在被國產品牌替代。

  在研制出的盾構產品相繼投入到國內多個城市,甚至是海外市場,盾構技術日趨成熟的時候,中鐵裝備也沒有放棄在完善盾構產品體系方面的努力。而巖石隧道掘進機很顯然是其中最重要的一部分,掌握了TBM關鍵核心技術,才可以說是完成了企業走向技術成熟的蛻變。據了解,巖石隧道掘進機被稱為掘進機之王,廣泛應用于山體隧道掘進,如果一個裝備制造商只具備盾構的生產能力,而生產不出TBM,那么說明它還不夠強。在當時的國內,TBM關鍵技術完全被國外壟斷,施工項目上,放眼望去盡是國外品牌TBM,這讓中國的TBM研發人員倍感屈辱。1997年,為了建設西康鐵路咽喉工程秦嶺隧道,中國企業花費3億元從德國維爾特公司購買了一臺全斷面巖石隧道掘進機。這是我國在鐵路隧道施工中第一次使用這種現代化的隧道施工裝備。現任中鐵高新工業總經理的李建斌全程參與了這個項目,使用過程中的一個小故障,讓他體會到,對于盾構機而言,花錢的人未必就是上帝。李建斌說:“如果說我們都不去做的話,那這個產品永遠是外國人的天下,我們為什么不去試試呢?”

  (世界最小直徑TBM在黎巴嫩始發)

  為此,中鐵裝備成立了專業的TBM所,以推動巖石隧道掘進機研發的系統化、專業化。研發人員依托一系列與巖石隧道掘進機相關的國家重點研究計劃,潛心鉆研,努力消化吸收,多次進行施工現場學習和調研,為自主研發制造TBM打下堅實基礎。在不斷學習、調研中,中鐵裝備TBM研發團隊積累了豐富的技術經驗,科研積淀日漸加深。

  中國人到底能否研制出自己的TBM?檢驗答案的這一天很快到來,2014年1月,吉林省有史以來投資規模最大、輸水線路最長、受益面積最廣、施工難度最高的大型跨區域引調水工程——吉林省中部城市引松供水工程(簡稱“吉林引松”)TBM施工標段面向全球公開招標。經過多次優化設計,經過業主與專家的評定,中鐵裝備最終拿到了國內首臺國產TBM的訂單。一年以后,依托國家“863、973”計劃自主研制的直徑8.03米巖石隧道掘進機(TBM)—“永吉號”成功下線,應用于吉林引松供水工程總干線四標項目,這是全線地質最復雜、施工難度最大的標段。當年5月始發的“永吉號”,歷經多處溶腔溶洞群、碳質板巖段、斷層破碎帶、土層入侵洞段、特大涌水涌泥等不良地質,一路破除險阻,在國內施工歷史上首次成功穿越長達7000米的灰巖巖溶區,于2016年6月、2017年11月分別創下了月掘進1226米、1318.7米的全國紀錄,實現了一系列國內TBM施工史上的重大突破。

  (世界最小直徑巖石隧道掘進機在黎巴嫩大貝魯特引水項目施工)

  在這期間,中鐵裝備也一直保持著對海外市場的探索。2015年,黎巴嫩政府宣布了一項浩大、迫在眉睫的隧道工程——大貝魯特供水項目,項目總預算3.7億美元,工期數年。這項工程由意大利著名建筑商CMC公司負責施工,而歐洲隧道協會在當年公布了一項新標準,即為了保證隧道施工人員的安全,供應商提供的TBM產品必須能夠實現刀具背裝條件。而應用到大貝魯特供水項目的兩臺TBM直徑為3.53米,為目前世界上直徑最小的TBM,實現這項技術可想而知有多難。中鐵裝備做到了!

  兩臺設備分別于2016年8月、9月始發,在這個飽經戰火的國家首次使用全自動的TBM施工,黎巴嫩政府項目業主尤為重視。他們為兩臺TBM起名為“léa”和“Yasmina”(麗雅和雅斯米納),分別代表慷慨、正直、開放和勇敢、果斷、活力。2018年3月2日,黎巴嫩貝魯特引水工程2號隧洞最后一片巖塊轟然碎落,“lYasmina”(雅斯米納)成功完成了隧道洞穿的階段性任務。“我們再也不用購買桶裝水喝了!”隧洞貫通現場,黎巴嫩大貝魯特供水項目業主監理總監Philip Nassar難抑內心激動:“我們沒有見過TBM這樣的設備,中國友人在這里幫我們解決了很多問題,項目建好以后,可以把遠方水庫的水引到市里,這會給我們的生活帶來很大的改變!”預計到2019年,整個引水隧洞項目可投入使用,將基本解決貝魯特用水問題,總計約160萬人口將從中受益。

  隨著日趨成熟的TBM技術,中鐵裝備TBM產品種類和應用領域也在不斷拓展。為實現大直徑TBM領域的突破,中鐵裝備的創新團隊開始了長達三年的技術攻關,逐步攻克TBM整機機電液集成控制技術、TBM滾刀刀圈耐磨增韌技術、長距離硬巖環境下高效掘進技術等難題。對大直徑TBM異形斷面開挖、高強度刀盤設計制造等方面進行了儲備研究。在15米級超大直徑TBM的研發道路上,突破了一系列關鍵技術難題,已完全具備復雜地質條件下超大直徑TBM整機技術和制造實力。

  (“彩云號”TBM應用于亞洲第一鐵路長隧——大瑞鐵路高黎貢山隧道)

  2017年8月1日,由中鐵裝備自主研制的我國最大直徑敞開式巖石隧道掘進機(TBM)“彩云號”成功下線,應用于亞洲第一鐵路長隧——大瑞鐵路高黎貢山隧道。設備開挖直徑達到9.03米,整機長度約為230米,整機重量約1900噸,一舉填補了國內9米以上大直徑硬巖掘進機的空白,改寫了我國鐵路長大隧道項目的機械化施工長期受制于人的歷史。

  在2018年3月30日召開的2017年國家技術創新示范企業全國工業和信息化系統科技工作座談會上,中鐵高新工業旗下的中鐵裝備榮獲“2017年國家技術創新示范企業”榮譽稱號,體現了業內對中鐵裝備創新能力及創新示范作用的充分肯定。目前,中鐵裝備已研制出適應不同復雜地層的巖石隧道掘進機近20臺,應用于十余個國內外隧道工程項目。

  八年的時間,中鐵裝備完成了企業從初創走向技術成熟的蛻變,連續6年市場占有率國內第一。如今,“上天有神舟,下海有蛟龍,入地有盾構”,中鐵裝備已成為中國高端裝備制造業的靚麗名片。這是國產TBM最美好的時代,這也是中國制造業脫胎換骨走向成熟時代。致力于推動鐵路施工的現代化、智能化,我國裝備制造企業在超大直徑巖石隧道掘進機(TBM)研制領域正取得一個又一個突破,新的TBM時代,正穿山越嶺,向我們走來。

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