大国重器盾构机

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发布时间:2024-07-18 22:59:16

  一百多年以前,国富孙中山先生曾经在建国方略中这样写道,未来中国将建设一百万陆军和16万公里的铁路。当时对于积贫积弱的中国来说,这是简直一个天方夜谭。但随着100多年来中华儿女从始至终保持自强不息的奋斗精神,前一个计划早已被我们实现,但后一个计划直到今天我们也依然难以企及。目前国内的铁路营运里程大概约为13万公里。虽然当时孙中山先生的理想过于飘渺,但他却敏锐地意识到要想富先修路的道理。

  交通对于一个大国来说,它的作用是基础性的和无法替代的。从19世纪开始,美国便开始了自己的筑路之旅,通过将近200年的铺筑,美国的铁路里程达到了20多万公里。进入21世纪后,作为基建狂魔的中国,早已将修路架桥融入我们的民族基因里面。无论是铁路,隧道,桥梁,还是城市轨道交通,中国基建早已将交通融入这片广阔的大地。

  对于隧道施工工程来说,盾构机是工程建设人员最为得力的助手。同时盾构机被称为工程机械之王,大多数都用在公路、铁路、地铁和水利等机械工程的建设。盾构机是一种看起来十分奇特的机械,他们在工作时,要用前面的切削刀盘把地下的砂石、泥土切掉自身的装置里,再通过螺旋传送机输送到皮带传送居中,再用渣土车送到后方。

  在没有盾构机的年代,1000名工人采用传统爆破挖穿一条小型隧道,大约需要五年的时间。1974年我国修建南疆铁路时,线路上有一座名为星光三号的隧道,全长3783米,是南疆铁路七座螺旋隧道中最危险、最难开着的隧道。当时4000多名中国铁道兵花费了四年多的时间才将其灌动。当时,这些工程兵的工具极其有限,基本上没有大型机械化设备,只有简单的铁锨、钢杆和小推车。遗憾的是,由于采用极其原始的开凿方式,25名战士牺牲在了施工现场。在建设南疆铁路的五年间,有268米铁道。等命,永远长眠于天山脚下。当时若使用盾构机的话,大概只需要五个月的时间,并且不会造成人员受伤或死亡,并且在需要穿越江河底部修建跨江跨河隧道时,也基本都采用盾构机方法施工。

  新世纪前,我国的盾构机技术还没办法实现自主,当时的盾构机基本进口自国外,德国、美国和日本是我国盾构机市场上的常客。一台大型盾构机设备,国外厂商报价七个亿,并没任何降价的空间,并且在盾构机要维护保养时,外国专家对设备检修的时薪竟然超过5000元,并且还禁止中国人在现场观摩。在这样的背景下,我国的盾构机产业经历了模仿、追赶到超越的阶段,到今天终于成为了全球第一。

  一路走来并不容易,我国的盾构机起步于1953年,此时欧美国家已经普及了盾构机,美国、德国和日本的企业统治了全球盾构机市场。因为其他几个国家技术封锁,直到30世纪90年代,中国的盾构技术才取得了阶段性成果。1990年上海地铁一号线的修筑就采用了土。压平衡盾构掘进机,这台设备是中法联合建造的。随着改革开放的到来,中国的工业和基础设施热潮呼啸而至,铁路、公路和桥梁等项目大量上马,对盾构机的需求也迅速增加。

  1997年,我国从德国进口了两台盾构机用于秦岭隧道项目,这是国外盾构机首次在我国规模使用。当时德国盾构机的采用直接让项目提前了十个月完成,这让当时的工程建设项目人员意识到了盾构机的重要性。其实,当时国内重大交通项目的施工,采用盾构机的依然只是少数。在2005年南京长江隧道建设之前,包括京九铁路、青藏铁路等国家重点建设项目隧道施工大多依然采用的是矿山法。

  2005年能够说是中国盾构元年,当时修建南京长江隧道的盾构机和技术全部从德国花费天价引进。盾构机的刀片是消耗品,刀片在损耗后必须更换。德国厂商派来的维修专家换一把刀片需要两天,费用大约为20万元。之后,中国工人学会换刀片之后,一个小组一天可以换八把刀片,一天的工资为5000元。换刀片的费用,德国工人是我们的640倍,工期还比我们长了14天。至此,南京长江隧道工程成为了中国盾构人才的黄埔军校。但此时我们只是开始大规模使用盾构补机进行实施工程,工程项目施工人员手上使用的盾构机依然是从国外进口的。

  2004年,上海隧道研制出国内首台自主设计的土压式平衡盾构机——“先行一号样机,2006年,“先行二号”盾构机在上海下线,至此,中国具备了批量生产盾构机的能力。2002年,科技部将盾构机研发列入了国家的863计划,国家拨付专项资金支持一些央企和国际牵头、中科院等科研院所支持的基本技术到实际应用层面协同作战,带领中国盾构机的设计和制造进入到了一个新阶段。

  但此时只能说我们造出能力的盾构机好不好用还不一定,因为中国各个城市地质差异很大,单一的盾构机产品很难满足复杂的需求。于是,盾构机研发团队又相继考察了日本,德国,法国和加拿大的国家设备后,根据真实的情况,在不同地质条件下拿出了相应的方案。2013年中铁装备了当时世界上最大的矩形盾构机,014年举。盾构机运用于新加坡地铁项目,成为国产盾构机出口的首个案例,随后中国的盾构机开始走上了巅峰之路,到现在,我们的盾构机已经成功霸占了绝大部分的市场占有率。当前世界盾构机市场中主要有这些有突出贡献的公司,他们分别是中铁装备、中国铁建重工、上海隧道、中焦天河、北方重工和辽宁三三工业等。

  除了中国的企业之外,日本的小松、三菱、日立,德国的海瑞克、威尔特和美国的罗宾斯也有一席之地。那在整个世界盾构机的市场占有率上,外国企业只占有30%的市场占有率,余下的市场全部被以上六家为代表的中国企业全部吃下。比如德国的海瑞克,在2009年还是世界最大的盾构机企业之一,但目前在国内市场占有率只有不到1%,除了市场占有率,盾构机的价格也被中国企业变成了白菜价。原本一台盾构机在国际市场上卖几亿元很常见,但在中国企业加入之后,目前盾构机的国际价格已经稳定到了三千万一台。

  引进技术,消化技术,超越技术,创新技术,直到炼成独门绝学,慢慢的变成了了中国装备制造崛起的崭新模式路径。当下,这种模式正在从高铁,盾构机,LNG运输船等大国重器向半导体、AI、5G等更多的新一代攻应技术领域蔓延。这种模式特点是用国内成熟且庞大的市场需求来做交换,外资企业想吃到如此大的市场,就必须接受同国内企业合作的方式,而国内企业便能借助联合办企慢慢学习到西方企业的核心技术。

  重型装备制造业是一个平时距离普通人看似很远的行业,但它其实是一个国家制造业的支柱。没有关键的技术装备支撑,我们在进行基础设施建设的道路上就会落后于发达国家很多。而现在作为基建狂魔的中国,早已通过一系列的工程实践和自主研发创新,将先进的技术和工艺牢牢掌握在自己的手中,摆脱了西方国家的技术封锁,为中华民族的伟大复兴提供强大的动力和保障!

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