掀方依文我愿當鼴鼠用自己研制的盾構(gòu)機挖洞中聯(lián)渭

來源:互聯(lián)網(wǎng)

“總體設計,對于推動技術創(chuàng)新、聚集產(chǎn)業(yè)發(fā)展、加快改善民生、提升經(jīng)濟總量具有重要的促進作用。據(jù)了解,全球采購,此次集中開工的7個項目總投資27.6億元,自主研發(fā),包括投資2.7億元的中聯(lián)重科渭南分公司推土機生產(chǎn)基地項目、投資6.56億元的陜西西重工有限公司挖掘機及推土機配套件生產(chǎn)線項目、投資1.3億元的渭化雙醋甲醇罐區(qū)項目、投資1.3億元的渭南高新區(qū)創(chuàng)業(yè)孵化基地項目、投資1.95億元的渭南高新區(qū)“三校一園”項目、投資7.39億元的陜西潤澤房地產(chǎn)有限公司西海學府花園小區(qū)項目、投資6.5億元的陜西三鑫企業(yè)集團有限公司豪潤新都保障性項目。,集成創(chuàng)新,你們在全球壟斷的盾構(gòu)機產(chǎn)業(yè)里做到這個地步,太了不起了!”4月28日,在實地考察了北京市市政路橋第四工程有限公司的盾構(gòu)機作業(yè)現(xiàn)場和研發(fā)基地后,全國會、全國勞模許振超對該公司地下工程處經(jīng)理方依文和他的研發(fā)團隊豎起了大拇指。
    盾構(gòu)機是目前地下隧道開掘效率的系統(tǒng)裝備。因為巨大、復雜和精密,業(yè)界稱之為“地下航母”。它高度集成了控制、遙控、傳感器、導向、測量、探測、通訊信息等技術,是典型的重型機電一體化裝備。而方依文總喜歡叫它“大鼴鼠”。
    各類隧道開掘總里程約為全球的五倍,然而,卻沒有有效帶動國產(chǎn)盾構(gòu)機的自主研發(fā),包括投資2.7億元的中聯(lián)重科渭南分公司推土機生產(chǎn)基地項目、投資6.56億元的陜西西重工有限公司挖掘機及推土機配套件生產(chǎn)線項目、投資1.3億元的渭化雙醋甲醇罐區(qū)項目、投資1.3億元的渭南高新區(qū)創(chuàng)業(yè)孵化基地項目、投資1.95億元的渭南高新區(qū)“三校一園”項目、投資7.39億元的陜西潤澤房地產(chǎn)有限公司西海學府花園小區(qū)項目、投資6.5億元的陜西三鑫企業(yè)集團有限公司豪潤新都保障性項目。,大大小小的隧道工地依然是全球盾構(gòu)機巨頭的舞臺。
    “作為重大裝備,盾構(gòu)機的國產(chǎn)化是具有意義的。你們好好總結(jié)完善,我一定幫你們推動。”許振超還有一個科協(xié)常務理事的頭銜。這些年,他一直在利用這個特殊身份熱心推動許多自主創(chuàng)新項目的技術協(xié)作。
    從地面到地下,從小到大
    其實,方依文團隊真正和盾構(gòu)機打交道迄今不到8年,去年底成功地自主研制出兩臺盾構(gòu)機。他告訴記者:“數(shù)據(jù)表明,這是目前北京地鐵工地施工效率的兩臺裝備。”
    4月15日,記者在北京地鐵9號線豐管路工地看到,工人們正在9號線內(nèi)線安裝調(diào)試方依文團隊最新研制的盾構(gòu)機。
    方依文說,“根據(jù)外線設備積累的數(shù)據(jù),針對這種特殊地層,我們改變了這臺盾構(gòu)機的刀盤結(jié)構(gòu),提高了開口率,對各種質(zhì)地性能的刀頭進行了重新排列布置。這樣可以不用頻繁換刀頭,降低成本并提高效率。”
    在操控人員控制下,隧道前的巖石和泥土不斷被盾構(gòu)機頭緩慢旋轉(zhuǎn)的堅硬刀盤切削下來,通過螺旋管道提升至傳送帶,送往盾構(gòu)機尾的出土斗車。與此同時,重達數(shù)百公斤,用于支撐隧道洞壁的標準化預制鋼筋混凝土管片則被機械手自動抓取,在洞壁上拼裝、連接,同時灌漿、密封。當完成一個工作循環(huán)后,盾構(gòu)機以安裝好的管壁為支撐,由巨型千斤頂推動掘進。整個作業(yè)流程有16道工序,交叉作業(yè),一次完成。
    盾構(gòu)機被業(yè)界比喻為“地下航母”,其用途不僅僅是挖掘地鐵隧道這樣單一,它能廣泛用于公路隧道,引水隧洞等工程,北京首都機場就曾用小盾構(gòu)機挖掘位于機場跑道下方的共同管溝(安裝各種線纜)。
    開掘地下隧道外徑在3米以上的稱之為盾構(gòu)機,北京地鐵洞外徑一般在6.14米,目前盾構(gòu)機作業(yè)最大外徑16米。外徑小于3米的掘進裝備叫頂管機,作業(yè)原理和流程與盾構(gòu)機相似。
    方依文很幸運。1995年,自北京信息科技大學機電一體化專業(yè)畢業(yè)后,他便拜在時任北京市政路橋四公司總經(jīng)理關龍門下。關龍是全國勞模、國內(nèi)頂管機的頂尖專家,上個月剛剛卸任北京市政路橋集團總工程師退休。
    “小方可是正經(jīng)磕過頭的徒弟。”關總告訴記者:“他們這個團隊的技術能力的起點,就是頂管機。1998年,他們跟著我做污水工程。盾構(gòu)機這東西說復雜也復雜,但是通過施工檢修、持續(xù)改進,最后完全可以實現(xiàn)自主研發(fā)。改用變頻電機,就是小方的主意,這是全世界首創(chuàng),有效解決了脫困時慢速啟動、加大扭矩的技術難題?,F(xiàn)在,他們兩臺全改用變頻電機,整個裝備耗電節(jié)60%,效率還高。”
    定制化擋住了國產(chǎn)化
    近年來,全國地鐵、水利工程、過江隧道、地下線纜隧洞等工程紛紛上馬。遺憾的是,這個大市場并沒有為我國盾構(gòu)機的自主研發(fā)帶來便利。這種巨大、精密而復雜的工業(yè)產(chǎn)品依然是我國制造業(yè)的軟肋。
    “盾構(gòu)機作業(yè)法是日本最先應用的,上世紀六七十年代地鐵、共同溝工程大時期,其培育了十幾家具有國際競爭力的盾構(gòu)機公司。”北京市盾構(gòu)機專委會秘書長阮霞稱,由于盾構(gòu)機制造工藝復雜,技術附加值高,歐洲的海瑞克、日本的三菱重工等外資品牌盾構(gòu)機長期占據(jù)著我國95%的市場份額。
    關龍告訴記者,“由于盾構(gòu)機的‘定制化’特點,其制造需要根據(jù)不同的地質(zhì)條件,對盾構(gòu)機進行不一樣的配置,而且自動化、智能化程度非常高,這些核心技術都牢牢掌握在外資企業(yè)手里。市場不僅換不來技術,反而使企業(yè)淪為外資品牌的組裝車間。”
    截至2011年,全國約30家盾構(gòu)機生產(chǎn)廠。阮霞表示,一些本土盾構(gòu)機廠在拿項目時,采取與海瑞克為代表的外商合作、承接項目,簽約的合作主體一般都由海瑞克等外商出面,幾乎沒有國內(nèi)地方廠商作為主體的例子。在技術研發(fā)、加工工藝等眾多核心領域中,國內(nèi)盾構(gòu)機企業(yè)失去了“參與權”。“由于他們的努力,在很多技術方面都有突破,最早合作的日本公司現(xiàn)在反過頭來向小方學”。
    許振超很感慨:“裝備工業(yè)很多瓶頸無法突破,就是設備采購總是傾向于外商,國產(chǎn)裝備沒有足夠試錯、改錯的機會。這個觀念必須改變,招投標市場環(huán)境也要改善。”
    想要啥自己最清楚
    “作為一名盾構(gòu)機的作業(yè)者,我最清楚啥樣的地層需要啥樣的盾構(gòu)機。都說國外的機器好,我們一前一后兩個標段也都用的是國際知名品牌的盾構(gòu)機,但是,同樣的無水礫石層地層,那兩臺盾構(gòu)機都干不了,改用傳統(tǒng)方法施工。而我們的機器好使得很。”方依文說。
    北京地鐵9號線南段,豐臺東大街站至七里莊站區(qū)間是世界罕見的高難度盾構(gòu)區(qū)段,位于古永定河的沖積扇,地下是堅硬的無水礫石層,卵石含量高達80%,而且最大粒徑達到90厘米。方依文說,“這樣的地質(zhì)條件如果采用普通盾構(gòu)機強行掘進,刀片破損會非常嚴重,需要頻繁更換刀盤影響工程進度,甚至可能因無法推進。換刀頭好貴的,一次至少200萬元。”
    最初,北京市政路橋集團向頂尖的盾構(gòu)專家和國外知名盾構(gòu)設備廠家咨詢,都拿不出很好的解決方案。方依文團隊決定對現(xiàn)有盾構(gòu)設備進行有針對性的改造,與日本HMI公司聯(lián)合設計,獨立制造分擁有自主知識產(chǎn)權的盾構(gòu)機。
    方依文將兩臺盾構(gòu)機的刀盤改良,雙線同時掘進,單日最快掘進速度達到42米,一次掘進550米不用換刀。“受施工條件限制,03標段盾構(gòu)區(qū)間是開工最晚的,卻提前一年完成雙線洞通,這標志著自主研發(fā)的盾構(gòu)機成功攻克無水大粒徑礫石層盾構(gòu)的世界性難題。”關龍表示。
    目前,9號線兩臺盾構(gòu)機正在做穿越豐臺鐵路線的作業(yè)準備。方依文告訴記者:“內(nèi)線的這臺準備始發(fā)。據(jù)我們檢測,外線那臺已經(jīng)完成作業(yè)量的三分之一,刀頭綜合磨損不到15%,估計1083米長的標段能一刀到頭。全世界任何品牌的盾構(gòu)機是做不到的。”
    截至2010年底,共計批復準許28個國內(nèi)城市開建地鐵,2011年北京地下正有80余臺盾構(gòu)機在6條地鐵線路上掘進。專家估計,按照一臺盾構(gòu)機使用壽命為掘進5千米~15千米計算,盾構(gòu)市場每年的需求約80臺,每臺至少6000萬元,再乘以50年,多大的市場。他介紹,此外還有通訊、電力線纜隧洞,地下雨水搜集涵洞,盾構(gòu)機市場未來大到無法估算。
    “如此大的市場,如果培育不起自主的盾構(gòu)機產(chǎn)業(yè),那我們就太說不過去啦。”方依文說,“未來50年,與世界的競爭在地下。我屬鼠,愿意當鼴鼠,用自己設計的盾構(gòu)機挖洞。”
 

標簽:隧道機械 盾構(gòu)機械

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