2015年1月26日，在中铁装备集团盾构车间里，随着中铁188号－TBM红白配色的巨大刀盘缓缓转动，全长300多米的直径8.03米全断面岩石掘进机（TBM）经过24个月的艰苦奋战终于正式下线，研制出这台工程“穿山甲”的TBM团队的年轻人终于露出了笑容。 “钢铁巨龙”郑州腾飞，打破“洋设备”垄断 TBM，是全断面隧道掘进机的简称。在我国，习惯上将软土地层作业的隧道掘进机称为盾构，将用于岩石地层的称为TBM。作为机械、电气和液压领域高科技成果的集大成者，TBM集掘进、支护、出渣、运输于一体，可以实现隧道作业一次成型，因此又有“隧道加工厂”的美称。 眼前的这台TBM刀盘直径达8.03米，有6个成年人高，重达1500吨几乎可以和一艘军舰等量齐观，此外300多米的全长，使得它成为一条当之无愧的“钢铁巨龙”。 最令人振奋的是，直到2014年，国内仍是“洋设备”一统天下的局面，而中铁装备集团自主研发的直径8.03米TBM横空出世，打破了洋品牌的垄断。“这是中铁装备在相继完成了复合地层盾构、穿江越海泥水盾构、矩形盾构等高端装备之后，又一重大技术突破。”中铁装备集团董事长李建斌介绍说。 不甘受制于人，中铁装备率先“吃螃蟹” 众所周知，虽然TBM代表了盾构制造业的先进水平，但整台TBM设备多、系统多、元器件多，零部件甚至达到3万多个，其组装工作千头万绪、纷繁复杂，是一项大的系统工程。那么，企业为什么不继续发展盾构制造，却要劳心费力研制出如此复杂的TBM设备呢？ “TBM被称为‘掘进机之王’，如果一个装备制造商只具备盾构的生产能力，而生产不出TBM，说明它还不够强。”对此，中铁装备集团设研总院TBM所所长贺飞给出了自己的解释。 而从国家战略层面上来说，能否自主研制出TBM，侧面展示了一个国家的高端装备科研水平是否成熟。 据了解，随着我国基础建设的大潮推进，铁路、公路、水利、城市地铁、海底隧道等大量长大隧道需要开挖，从线路选择、施工技术难度、掘进速度、环境保护等角度考虑，传统钻爆法已不能完全承担这些建设任务的挑战，TBM的需求量由此加大。 1997年，我国引进首台TBM设备，用于西康铁路的秦岭隧道，当时市价2.6亿元。目前国内已有30台TBM，完全依赖国外进口。国内厂商则大多承担部分结构件的加工任务，未涉及核心制造技术。TBM产品的研发、制造一直为国外厂商垄断，设备成本居高不下，进口来的TBM在使用过程中出了问题，维护时还会受到国外专家的百般刁难。“掌握了不了TBM核心技术，就无法改变处处受制于人的命运。”此后的时日里，每当回忆起这一幕，中铁装备集团董事长李建斌仍感触良多。 为了打破这一局面，2006年2月13日，《国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》正式出台，明确指出要“加快大断面岩石掘进机等大型施工机械的研制，尽快掌握关键设备制造技术”；同时，发展全断面硬岩掘进机研究成为《国家中长期科技发展规划纲要(2006～2020)》重点领域中的优先主题；此外，国家科技部还将敞开式TBM列入“十二五”国家863计划和973计划进行研究。 “我们要把命运掌握在自己手中！”中铁装备集团着眼全局，响应国家号召，于2011年率先成立了TBM项目组，进行硬岩掘进机的设计研发。 大胆操刀“动手术”，他们让洋设备“服中国水土” TBM构造复杂，设备密布各种高精密元件，涵盖机、电、液等技术领域，科技含量极高。相比国外我国TBM研究起步较晚，前期技术积累薄弱，第一手资料十分匮乏。 在这种情况下，中铁装备TBM项目组的年轻人们勇敢挑起了重担，不畏艰辛，先后远赴西秦岭、中天山、引红济石、重庆地铁、辽西北等项目进行上百次深入调研，重点了解TBM的构造、配置、工作原理、设备问题处理，虚心向那里的一线技术人员学习。 项目工地环境偏僻，往往需要翻山越岭，且住宿条件简陋。凭着一腔激情和钻研精神，TBM项目组的年轻人们硬是耐下了寂寞，在工地上一待就是几个月。为了获得TBM第一手施工资料，TBM项目组的高渐宝顶着38度的高温，在条件恶劣的山岭隧洞里蹲守整整16个小时，磨破了一双又一双鞋子。在这个过程中，TBM项目组的小伙子们承受了太多来自外界的冷嘲热讽，但他们始终饱含热情、没有轻言放弃。 中铁装备TBM项目组还将学来科研经验积极运用于实践中，他们承接了大量TBM优化升级和旧产品翻新改造业务，通过一次次对发生故障的国外TBM做“手术”，创造了一个又一个TBM“起死回生”的传奇。 2011年，应用于甘肃引洮供水主干渠7号隧洞的国外品牌TBM“不服中国水土”，TBM项目组对其进行了“再制造”。原来，外国制造商设计的刀盘为单向出渣，但应用的项目标段为饱水疏松砂质岩层，地质偏软，造成仰拱侧滚，最终从皮带机处发生涌水涌砂事故，进而造成刀盘“僵死”。TBM项目组根据地质条件和掘进需求对这台“洋设备”做了“手术”，包括刀盘、盾体、主驱动等，改造为双向旋转、双向出渣，成功解决了仰滚侧翻的问题，连续三个月掘进里程超过1500米，并创造了月掘进1868米的世界纪录。 正是在一次又一次的“跑项目”、改造“洋设备”的过程中，中铁装备集团TBM项目组积累了丰富的经验，科研积淀逐渐加深，这也让他们在对外工程竞标中有了更多更足的底气。 与洋品牌角逐，中铁装备信心十足 2014年1月，吉林引松供水工程TBM施工向全球公开招标。往常，竞标场上都是外国人的天下，而这一次，中铁装备集团第一次站到了舞台中央，而它的竞争对手们是海瑞克、罗宾斯等全球顶尖装备制造商。 “国内的装备制造商，能做好TBM吗？”吉林方面的业主投来质疑的目光，国产设备缺乏施工案例，这让业主不得不心存疑虑。 “到目前为止，我们不仅消化吸收了几乎所有国外的盾构技术，更重要的是我们拥有20多年的施工经验，比国外生产厂家更懂中国的地质情况，可以针对不同的地质状况量体裁衣、进行个性化设计和制造，使设备更加经济、实用。”面对质疑，中铁装备集团总经理谭顺辉信心十足地说。 为了拿到这笔订单，中铁装备集团的董事长李建斌、总经理谭顺辉、副总经理赵华、总工程王杜娟，多次前往吉林与业主诚意沟通。与此同时，技术人员也马不停蹄地对方案进行反复优化设计。最终，凭借过硬的TBM技术、价格优势，在这场角逐中，中铁装备集团笑到了最后，于2014年3月顺利拿到了订单。 这便有了后来依托国家“863、973”计划自主研制的直径8.03米全断面岩石掘进机（TBM）。 不畏挑战，车间里拼合“钢铁巨龙” 2014年，中铁装备集团TBM所有班组成员日夜奋战150天，绘制了3万多张图纸，终于完成TBM设计出图任务。有了图纸，接下来就进入盾构车间加工制造环节了。岂料，在首次安装TBM轴承密封圈耐磨带时遇到了严峻挑战。 轴承密封圈是TBM上一个重要部件主要作用是防止杂物进入轴承内部，为了避免密封圈与结构体磨损，在结构体上需要套上厚度为1.6mm的金属耐磨带。金属耐磨带为圆形条状，安装时采取热套方式，金属耐磨带薄脆且易变形，安装要求十分严格。 第一次进行耐磨带热套时，车间里围上很多人，中铁装备集团盾构公司的操作工人手持加热枪为结构体加热，这是在TBM项目组指导下的首次进行耐磨带热套操作，大家明白这是一道很重要的工序。围观的人则纷纷举起手机、相机记录这激动人心的时刻。 很快，加热程序结束，耐磨带被众人套上结构体。一切看上去都很顺利，耐磨带紧紧套在了结构体外圈，但质检人员仔细探看后，宣告了这次操作的失败。原来，耐磨带与结构体有一部分并未完整贴合。人群中发出一阵叹息，“大家由兴奋到失落，当时就有好几个小伙子难过得快要哭出来。”中铁装备集团副总工程师、盾构公司总经理贾要伟后来回忆说。 手被磨破、被耐磨带烫伤，盾构公司的小伙子们没有叫一声苦，他们唯一的目标就是挑战眼前的难题，完成耐磨带热套操作。认真总结了失败原因，两天后大家重新开始了耐磨带的套装操作，这次他们增加了加热枪并延长了加热时间。加热、套装、加固一气呵成，耐磨带终于成功套装完毕，大家长长地舒了一口气。接下来的组装工作就相对顺利得多，2015年1月24日下午，刀盘运抵盾构车间，工人们奋战一个通宵，终于完成了TBM组装的最后一道工序。 五大突破点闪耀，创新之花盛开在中铁装备 这台依托国家“863、973”计划自主研制的直径8.03米全断面岩石掘进机（TBM），闪耀的五大创新点令人瞩目：TBM整机多系统协调控制集成技术，硬岩环境下高效破岩的刀盘高强度、非线性布置、小刀间距设计技术，不良地质条件下的高效、安全、快速支护系统设计技术，复杂多变地质条件的TBM三维激发极化超前地质探测预报技术均达到世界领先水平。 “如果把整台TBM设备比作一只‘穿山甲’的话，那么高效破岩的刀盘就是它的‘利齿’和爪子，让它钻得更快；而超前地质探测预报技术则是它的‘眼睛’，让它看得更远。”中铁装备集团TBM所技术人员张世展说。 值得一提的是，中铁装备TBM技术人员研制出具有自主知识产权的高强度、耐冲击、韧性和耐磨性好、寿命长的大直径19〞盘形滚刀，一举打破了国外垄断，使得制约我国TBM国产化的核心关键部件之一的刀具，逐渐成为独立的产品制造产业。 中铁装备集团总经理谭顺辉介绍，岩石掘进机（TBM）的成功研制对社会发展和国防建设有着十分重要的意义，特别是对我国高端基础元器件的产品升级和产业发展，如大型精密轴承、大型高精度传动零部件、液压元器件、新型传感器、智能控制系统等，都将为其提供应用和发展平台，以此逐渐形成我国TBM设计制造的新兴产业，为国家基础建设与装备制造业的发展注入强劲动力。