埋头潜行“掘”光明

　　麓山脚下，湘水之滨，素称“工程机械之都”的湖南长沙，一排排鲜红色钢结构厂房鳞次栉比。每年，大大小小的盾构机从这里出发，在全国乃至世界的地下工程建设中“大显身手”。然而，就在十几年前，这里还是一大片荒芜的鱼塘。中国铁建重工集团股份有限公司在这里的“安家落户”，就如一襟起于青萍之末的风，和着中国轨道交通大发展的脉动，掀开了国产盾构机自主创新的新篇。从跟跑、并跑再到领跑，铁建重工掘进机研究设计院副院长张帅坤是见证并推动国产盾构机发展壮大的一员。作为自主创新的坚定实践者，一路走来，张帅坤就像一台穿山掘地的盾构机，在国内研发空白、行业前景未明的情况下，一头扎进泥水平衡盾构机自主研发的“深幽隧道”，13年潜心钻研、精益求精，在一次次技术升级和工程突破中，带着团队“掘”出国产盾构机的广阔前景，也迎来一个又一个“高光时刻”。有一种虫在啃食木头时，一边向前钻，一边在孔壁上分泌液体形成坚韧外壳，起到支撑保护作用这就是盾构机掘进隧道的原理。盾构机是集机械、电气、液压等技术于一体的大型高端装备。它可以一边挖掘隧道，一边铺设管片，实现隧道整体的结构一次构筑成型，具有对周围环境影响小、自动化程度高、施工快速、优质高效等优点，被称为“世界工程机械之王”。2008年，张帅坤大学毕业后便进入一家铁路隧道实施工程单位，负责管理、租赁国外引入的盾构机。在外人看来，这是一份轻松、待遇丰厚的工作，但张帅坤却觉得十分“煎熬”。没有掌握核心技术，张帅坤监管的进口盾构机若发生故障，只能请求外方帮助。这样一来，不但费用昂贵、维修周期长，而且外方也不会透露故障原因和处理方法。每当这样一个时间段，跟在外国技术人员后面负责签单的张帅坤，犹如面对一堵密不透风的高墙。渴望研发出国产盾构机的强烈愿望，惊涛拍岸般激荡在他的胸膛。要研发，就要先学懂弄通。2009年初，张帅坤主动请缨，在完成本职工作的同时担任盾构机司机，并且不要额外工资。在同事和亲友不解的目光中，他义无反顾走进钱塘江底的隧道工地，成为一台进口盾构机的主司机。隧道里阴暗、潮湿，机器运转产生的高温让人汗流不止，很多人不愿意做这份工作。农村长大的张帅坤，打小割麦子、挖红薯、收花生地里农活都干过，他能吃苦、不怕累，值班时在隧道里高强度工作，下班回到宿舍还继续研究图纸。一年多时间，张帅坤终日在见不到阳光的隧道里开着盾构机。直到掘通1766米的“钱塘江第一隧”，他迎来了人生的“曙光”。根据实操经验，张帅坤所作有关盾构机施工的论文，在业内获得认可。更重要的是，一年多的磨砺让他几乎摸透盾构机的每个零部件，也让他有信心造出中国人自己的盾构机。2010年，张帅坤加入刚组建不久的铁建重工，这个不引进国外盾构技术的企业，与他的志向不谋而合。张帅坤来自机械专业，他积极向不同专业背景的同事请教，拓展知识面。不会画图，他就从最基础的内容开始练，盾体、主驱动、拼装机每一个部件，从二维转为三维，他画了一版又一版，每天忙到凌晨才离开单位。凭借以往操作盾构机的经验以及对地质情况的了解，2012年，张帅坤带队研发的首台国产6米级复合式泥水平衡盾构机“行健号”成功下线。这是团队第一次研制出用于工程实际的盾构机，要在浑河河床13米以下进行实施工程。小组成员范瑞强回忆，初期的掘进很辛苦，张帅坤带着团队一点点磨合，最终盾构机连续掘进2400米，超前达成目标。这是国产盾构机首次穿越浑河，为张帅坤带着团队继续自主研发提振了信心。张帅坤团队研制的“行健号”最先投用，但他们涉足泥水平衡盾构机研发在更早之前。当时，一个项目施工面临兰州黄河底部富水全断面漂石地层的情况。过去在类似地层的隧道掘进中，进口泥水平衡盾构机因无法排出其中的大粒径卵石“吃尽苦头”，专家断定这类工程不能再用泥水平衡盾构法。不迷信权威，不盲从既有学说，张帅坤团队临危受命，誓要啃下这块“硬骨头”。破排大粒径卵石，重点是环流系统。第一次担纲技术带头人，张帅坤买来大量关于流体输送力学的书籍，仔细查阅。长沙到兰州1600多公里的距离，4个月时间，他往返20多次当地考验查证；为研究透彻，把五六公斤重的大石块一路抱回来终于，通过创新性采用双采石箱、二次破碎等技术，张帅坤带着团队实现国产盾构机穿越黄河底部的目标，破解了泥水平衡盾构机在全断面大粒径漂石地层中施工的难题。小盾构、大盾构、超大盾构盾构机直径越大，制造难度越大。随着京哈高铁京沈段施工的推进，张帅坤和团队迎来全新挑战研制2台直径10.87米的大直径泥水平衡盾构机。这是第一次做大直径盾构机，张帅坤压力巨大却斗志昂扬。从长沙到北京，他不知疲倦地一次又一次考察、研讨。婚期临近，他抽不开身回家筹备。直到一次出差路过河南老家，他才用半天时间把婚礼仪式“顺便”办了。为保证生产质量，设备生产期间，张帅坤把自己的办公室从技术楼搬到了生产车间，这样遇上问题他能第一时间得知并予以解决。为保证制作精度不受工件直径大的影响，他们设计了专用机床，通过固定工件移动机床的方式保证质量。为提升大盾构对泥浆控制的灵敏度，他们采用气压的方式，实现对阀门高精度的联锁控制大半年时间，2万多个零部件一点点生产、组装起来，张帅坤带领团队生产出高铁大直径泥水平衡盾构机“望京号”。2016年，“望京号”成功下线毫米，达到世界领先水平。同年，团队研发的铁路双线超大直径泥水平衡盾构机“中原一号”顺利始发，开挖直径达12.81米。自此，“洋盾构”独占我国大直径泥水平衡盾构机施工领域的局面一去不返。16米级超大直径、150米整机长、4300吨总重量2020年，张帅坤带领团队，仅用7个月研制出目前国产最大直径盾构机“京华号”。这台涂装着国粹京剧脸谱的超大盾构机亮相国家“十三五”科学技术创新成就展，是当之无愧的“大国重器”。盾构机是定制化产品，每一台都要结合工程实际单独设计。为进一步探索地质和施工情况，每个月，张帅坤有一半时间在外出差。他的办公室的角落里总放着装有日用品的行李箱，以便他随时出发。正是与施工现场的紧密结合，2017年，张帅坤研制成功国产盾构机常压换刀技术，一举打破了国外垄断。2019年，张帅坤团队研发的盾构机走出国门，远销韩国、印度、意大利等地。走出去就代表国家的形象，张帅坤在技术把关上更加高标严管。面对外方的质疑，他依据工程和技术实际，制订适宜的设计的具体方案。盾构机上空间狭小，有的通道仅600毫米，张帅坤爬上爬下，不放过任何一个关键件，就连盾构机尾部出渣管道的布线，都坚持横平竖直、简约美观近乎苛刻的要求，让国产盾构机这张名片在海外越擦越亮。2020年，印度一次性引入5台张帅坤团队研制的盾构机。为保障施工安全，小组成员疫情期间仍坚守在异国他乡提供技术服务，张帅坤则在国内配合做好整体把关。半年时间，他们的盾构机在同期项目中最先实现贯通。虽然早已不是盾构司机，但张帅坤奋进的“刀盘”从不曾停歇。火车头奖章、全国首届盾构工匠一项项荣誉记录着张帅坤奋进的足迹，也彰显着我国轨道交通技术人员自主创新的决心和实力。党员，铁建重工掘进机研究设计院副院长，曾获全国五一劳动奖章、火车头奖章、首届湖湘工匠提名奖、全国首届盾构工匠等荣誉。在2个小时的采访中，张帅坤接了9个工作电话。尽管频频被打断，他依然能条理清晰地说出每一台盾构机的编号和研发历程。谈及过去的工作时光，张帅坤印象最深的是做盾构机司机那年的农历除夕，在30多米的钱塘江底、1000多米的隧道深处，他一个人独守值班，第二天走出去看到隧道口的亮光，泪流满面。在那个辞旧迎新的长夜里，这个怀揣“自主创新梦”的年轻人为国产盾构机的研制努力着。回顾张帅坤这些年的经历，我们大家可以看到一种朴素的、真挚的、汹涌的、可以称之为“信念”的精神财富，展现了奋力推动我们国家自主创新、实现高水平发展的强大力量。

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