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发布日期:2023年06月01日
王杜娟:中国盾构从艰难起步到世界先进
文章字数:4,190

  王杜娟,教授级高级工程师、第十四届全国人大代表、河南省学术技术带头人,现任中国中铁工会副主席(兼职)、中铁工业总工程师,是我国第一台复合式盾构机的设计师。
  2016年被詹天佑基金会授予“詹天佑青年奖”;2017年被中华全国总工会授予“全国五一巾帼标兵”称号;2018年荣获第三届“央企楷模”称号;2019年,成为国务院特殊津贴获得者,同年被授予“全国三八红旗手”称号;2020年,被授予国家百千万人才工程“有突出贡献中青年专家”。
  
  隧道掘进机可穿山越海,是集机械、电气、液压、传感、信息、力学、导向研究等技术于一体的高端装备,其中一类是地铁施工的盾构机应用最多,所以在国内多被称为盾构机,被公认是衡量一个国家装备制造业水平和能力高低的重大关键装备。
  从无到有 造中国人自己的盾构机
  1997年,国家建设西康铁路秦岭隧道,为了保障安全和工期,花费7亿人民币从德国采购了两台硬岩掘进机。这是我国首次在山岭隧道施工中使用大型装备。
  虽然隧道挖掘效率得到了提升,但随着时间推移,定价无话语权、技术被封锁,“盾构”受制于人的状况逐渐凸显。我们按照新设备的价格买的是旧机器。工程师想学习盾构机原理,德国人在维修时却只会让他们帮忙递个锤子。
  印象最深的是,我刚参加工作不久,根据外方图纸,我们要加工一个简单的拖车钢结构件,发现图纸中有几处错误。但因为不是设计方,我们无权修改图纸,只好催外方派设计人员来处理。期间我们要负责往返交通、食宿。对方走出家门开始算工作时间,每天工作八小时,周末不加班,日工资一万元人民币。明明是他们的错误,不但没有赔偿还要收费!
  为什么要受这种气?因为“没有核心技术就没有话语权,永远只能受制于人。”所以,“一定要造中国人自己的盾构!”成了最早使用国外盾构机的中铁人的梦想。
  这是企业的梦想,也是国家的梦想。20世纪八九十年代,正值中国基建大开发,大量基础设施的建设,对盾构机的需求占到了全球60%以上。而且使用国外盾构施工时有泄露国家地理信息的可能,用于国防工程建设更是危险。自主研发生产盾构机,成为摆在中国面前的唯一出路。
  2001年,由中铁隧道新乡机械制造公司承担的“关于隧道掘进机关键技术的研究”被正式列入国家“863”计划。2002年10月,中国中铁成立了盾构机研发项目组,开启了中国盾构研发的新征程。
  有人说我们是异想天开。盾构机是集机、电、液、气、传感于一体的大型自动化掘进设备,号称工程机械之王。零部件超两万个,控制系统就有2000多个控制点。当时,我身边不少的同事刚走出校门,很多人都没见过盾构机,更别说怎么运作了。
  项目启动后,我和同事第一件事就是到处看盾构机。为了一手资料,我们四处找项目,深入隧道现场,一根根管子排查,一个个元器件核对,比较参数、核实数据、查阅资料,经常奋战到凌晨两三点。有的项目不让女同志进隧道,我们就把头发挽进安全帽,把脸涂脏,冒充男工蒙混进去。
  最终,在国家863计划和科技部支持下,经持续投入攻坚,2008年,国内首台具有自主知识产权的复合式土压平衡盾构机“中国中铁一号”在河南新乡成功下线。
  从2002年到2008年,我们完成了五项国家863计划,突破了一个又一个关键技术,在整体性能指标、掘进控制方面都不比国外品牌差。最终设备用到天津地铁2号线,在张学良故居、瓷房子下穿过。从盾构始发,大家在工地连续坚守了数天,直到实现正常掘进。最后隧道贯通,地面沉降控制在3毫米以内,隧道经过专家验收全部通过。效果超乎想象,业主对这台国产盾构赞不绝口。中国中铁1号的成功贯通打破了“洋盾构”垄断的局面,也进一步坚定了我们追求国产盾构事业的信心。
  从有到优 造中国最好的盾构机
  2009年,12月,在河南省各级政府和中国中铁的大力支持下,国内最大盾构研发制造基地落户郑州,正式拉开了中国盾构产业化的序幕。
  中国幅员辽阔,地形地质复杂,需要多种型号的盾构机。2010年,中铁装备针对重庆地铁项目特定地质条件,成功研制了兼具土压平衡盾构的国内首台硬岩掘进机,并一次性提供9台设备用于重庆地铁六号线施工。相关项目被专家组评为“整机技术填补国内空白”,并获得河南省科技进步一等奖。2011年,中铁装备对国外产品进行再制造,在甘肃创造出单月掘进1868米的世界纪录。
  2012年,是中国盾构扬眉吐气的一年。中国华南及西南地区地质复杂,那时只有德国盾构才能进入成都施工。中铁装备成立不久,品牌认可度还相对较低。我带着团队拿着方案一次次奔赴成都,找业主争取机会。最后也记不得找了业主多少次,终于争取到4台盾构的入场资格。
  当盾构机在成都开始施工后,有一次我正在外地开会,忽然接到了电话,成都施工的盾构机一始发就出现了堵仓现象。
  为避免类似问题再次发生,我跟着老专家张宁川根据成都无水砂卵石的地质条件,对刀盘进行了针对性改造,彻底解决了堵仓的问题。最后提前一个月完成隧道掘进任务,得到了业主的高度评价。中铁装备顺势出击,又在成都一举拿下17台盾构订单。后来的外国盾构,还要借鉴我们的设计思路,国产盾构从此“走红”。
  2013年,我们从百姓民生出发,破解郑州市下穿中州大道不“开膛破肚”施工难题,研制了世界最大断面矩形盾构机。在研发的过程中,由于断面大、覆土浅、施工条件复杂,外国专家看了项目的施工环境后拒绝了,他们认为这是“不可能完成的”。最终我们独立完成了这项研究,凭借智慧和汗水,又一次把不可能变为了可能。
  2014年5月10日,我36岁,刚任总工一个月,习近平总书记就来到中铁装备盾构机总装车间,他称赞“你们的事业很有意义”,强调“装备制造业是一个国家制造业的脊梁,要努力占领世界制高点,掌握技术话语权”,指示“要推动中国制造向中国创造转变,中国速度向中国质量转变,中国产品向中国品牌转变”,为我们指明了方向。
  这些年,我们牢记习近平总书记嘱托,深入践行“三个转变”,不断抢占世界掘进机领域制高点,2015年,世界首创的马蹄形盾构下线,系列成果获国家科技进步二等奖;2016年,国产最大直径土压平衡盾构机“麒麟号”下线;2017年,国内首台直径15米超大直径泥水平衡盾构机“中铁306号”下线;2019年,首创了盾构法联络通道施工装备,相关专利获得国家专利金奖;2021年,研制的世界首台全断面竖井硬岩掘进机在浙江宁海贯通;2023年,研制的世界首创绿色装配式U盾架管机在雄安新区始发,可以让浅埋隧道边挖边回填,施工效率提升了数倍;研制的世界最大组合式矩形盾构机在深圳始发,为全球地铁车站建设提供了参考方案。
  盾构机零部件上万个,产业链上下游企业800多家。针对关键零部件“卡脖子”问题,我们紧扣产业链供应链部署创新链,与高校企业联合攻关,实现了国产大排量泵、主驱动密封、PLC等关键部件的核心技术突破,不仅促进了国产化,也夯实了产业根基。我们突破了多项关键核心技术,完成了41套样品样件的施工现场搭载应用,基本实现了隧道掘进机关键核心基础部件国产化。去年在德国宝马展,发现中国制造与欧洲制造已经肉眼难辨了,这背后展现的是我国制造业总体水平的提升。
  从优秀到卓越 造世界最好的盾构机
  习近平总书记曾说,中国经济要发展,就要敢于到世界市场的汪洋大海中去游泳。企业亦是如此。早在2012年,中铁装备即将将目光投向了海外市场。
  然而,由于中国隧道掘进机行业起步晚,彼时,国外对“中国制造”并不信任。马来西亚的业主甚至直言不讳道:“你们在中国做得好,但在海外市场没有经验,我对你们非常担心。”经过10多次的深入沟通,马方同意签下了两台盾构机。最终,中国盾构机凭借优异的性能,以最高日掘进21米、提前计划工期43天贯通的优异成绩,创造了马来西亚盾构施工新纪录,将同场竞技的外国设备远远甩在身后。
  接下来,我们几经周折敲开了以高标准著称的新加坡市场,凭借先进的技术、过硬的质量,逐渐获得了新加坡官方和客户的广泛认可和信赖,并形成了品牌效应。
  凭借技术创新和丰富的业绩,“中国品牌”盾构机在世界知名度和认可度越大越高。我们紧跟国家“一带一路”倡议,2015年,研发生产的两台TBM成功用在黎巴嫩大贝鲁特供水项目,提前完成掘进任务,项目经理贾科莫夸赞道:“中国的硬岩掘进机面对复杂的情况也可以应对自如,机械故障的概率很低。”2016年一次出口以色列6台盾构机,2017年出口阿联酋两台11.05米盾构机,2018年我们出厂了5台给日本和韩国用于新加坡的盾构,出口到了卡塔尔多哈。2019年初出口非洲阿尔及利亚、意大利、丹麦。2020年又成功签订出口格鲁吉亚的世界最大断面硬岩掘进机订单,在世界领域内填补新的空白。
  2019年12月4日,两台大直径土压平衡盾构机在郑州下线,设备将用在巴黎地铁16号线项目建设。这是中国盾构机第一次反向出口到世界盾构机的发源地和制造强国,中国掘进机自此顺利进入全球顶级高端市场,打破了国外掘进机企业对高端市场的垄断。
  走出去的过程中,我们紧盯世界一流,不断提升技术创新、产品质量和服务水平,用实力和真诚获得了客户的认可与尊重。在黎巴嫩,我们研制的世界最小直径硬岩掘进机助力当地解决用水难题,居民拉着工程师的手说“中国的人做了了不起的事情。”意大利客户主动找我们合作,他说:“从你们身上看到了中国企业创新上的坚守,你们不仅提出了新的概念,还把它变成了现实。”在国际项目中,我们以技术优势和高水平服务中标的案例还有很多。
  截至目前,中国中铁盾构机已远销新加坡、印度、意大利、波兰、法国等30多个国家和地区,在全球经济下行和疫情的背景下,中铁装备出口销量连续三年复合增长率25%,首次出口葡萄牙、土耳其、德国的盾构机接连下线,为世界轨道交通建设提供了中国装备、中国方案、中国智慧。
  “上天有神舟,下海有蛟龙,入地有盾构”,如今中国盾构机成了名副其实的“争气机”。“十年磨一剑”的盾构机产业成长历程,映射着中国制造强国的成长历程,也成为中国民族制造工业逆境崛起的缩影。
  却顾所来径,苍苍横翠微。十几年风风雨雨、坎坎坷坷,凭着“勇于跨越追求卓越”的信念,我们在创新创业的路上勇当“开路先锋”,充分发扬“敢为人先、倾力创造、一往无前”的盾构精神,倾力创造,永不止步。南水北调、西气东输、大兴机场、滇中引水、粤港澳大湾区等重大民生工程都有我们奋斗的身影。我们把支部建在戈壁荒漠里,把党旗插在雪域高原上,在深山老林里挥洒汗水,在地下千米的深处绽放青春,演绎了“买盾构——造盾构机——引领产业发展”的奋斗之歌!
  未来,我会继续坚持自主创新,打造更多凝聚中国创造、体现中国质量、代表中国品牌的大国重器,为推动中国由制造大国迈向制造强国贡献更大力量!

  “央企十大创新工程”国产超大直径泥水平衡盾构机——春风号