通讯员 张凤华 科技日报记者 张晔
日前，圆满完成雅万高铁一号隧道掘进工作、中国出口海外最大直径盾构机经过半个月的航行和转运已顺利归国，在天和“娘家”稍事“修整”后，即将进入新的项目。
盾构机主要用于铁路、公路、地铁和水利等基建工程的隧道环节，被称为“工程机械之王”，有着“地下蛟龙”的美誉。超大直径盾构更是“工程机械之王”中的王中王。即使到了2010年，国产10米级的盾构机数量都还是为零，工程建设所需超大直径盾构机全部依赖进口。
在此背景下，中交超大直径盾构机研制经历了跟跑、并跑、领跑的10年，终于攀登到世界顶峰。从落后百年逆袭到世界世界领先，这一条路走得并不容易。
卡脖子困境倒逼研发超大直径盾构机
时间回溯到2010年。那一年，中国交建承接的南京纬三路过江隧道工程，需要两台开挖直径超过15米的超大直径盾构机。向外商询价后，外商态度强硬地表示，单价7个亿，不通融、不降价、制造周期远超工程预期。此外，外国专家对设备进行检修的时薪要价竟然超过人民币5000元，禁止中国人观看。
超大型盾构机和中小型盾构机的设计理念完全不同，没有任何资料可以借鉴。南京纬三路过江隧道是我国首个复合地质条件下的超大型隧道工程，也是当时世界上同类隧道中规模最大、距离最长、水压最高、地质条件最复杂的隧道，堪称超级工程。
时任南京纬三路隧道指挥长、总工程师的张伯阳对当时窘迫的情况记忆犹新。“这么贵的设备，我们的需求又这么大，外商能够制造，难道我们中国人不能制造自己的盾构机吗？”
这不仅仅是一种被扼住咽喉的无奈，更是工程师们的集体心声。
同年4月，中交天和在常熟注册成立，工厂还没建好，办公还在铁皮板房，做梦都想造出超大型盾构机的天和人接下了研发这两台开挖15米级超大直径盾构机的研制任务。这一接，就接下了业主对国产装备的疑虑，接下了外国厂商对中国企业的嘲讽，也接下了中国央企对世界级工程的承诺。
在研发过程中，中交天和多次遭到国外的技术封锁。如管片同步施工搬运系统是超大型盾构机的重要组件，是集起重、液压震动、同步控制于一体的高端设备，当时国际上只有一家德国企业能够生产，天和起初想直接购买这套组件，不过，当这家企业知道中交天和在自主研发盾构机后，开出了天价合作费。经过天和公司的自主攻关，这套设备成功问世，不仅节约费用近千万元，而且为今后制造全系列盾构机提供了技术保障。
油缸是盾构机的关键部件之一，盾构机向前掘进的推力就来自油缸。此前，大型盾构机的油缸全部依赖进口。一台超大直径盾构机设计推力接近3万吨，需要58根油缸，每根油缸重达8吨，国外企业开价每根50万元。天和与合作企业共同研发。经过近半年的连续奋战，国产超大型盾构油缸破茧而出，成本降低一半以上。现在该油缸不仅被国内盾构机采用，还远销日本及欧美国家。
14个月，420个日日夜夜，6700多张设计图纸，10万多个大小零部件，最后汇成了刀盘开挖直径达15.03米、足有5层楼高、长达130米、重达4800吨的中国首台泥水气压平衡复合式盾构机，这是当时世界上最大的复合式盾构机之一。
这两台盾构机的成功研发，结束了大型和超大型盾构机完全依赖进口的局面，获得工业和信息化部中国首台套鉴定、中国机械工业科学技术一等奖、科技部国家重点新产品项目等殊荣。
同时也为国家节约支出近8亿元，并在国际上首创了多项新技术，其中刀盘伸缩技术、氦氧饱和带压换刀技术、长距离掘进刀盘都解决了盾构机领域的世界性难题；在纬三路过江通道掘进过程中创造了复杂地质条件下单日掘进26米、砂卵石地层连续掘进2580米不换刀等新纪录，打破了国外同类盾构机的极限纪录。
中国首台超大直径盾构机“天和号”、直径15.03米，用于南京纬三路过江通道项目
走出国门打入海外市场
如果说两年前的中交盾构是中国的盾构，那么两年后，他们已成为世界的盾构。中交天和不仅把超大直径盾构机带给中国人，还让中国超大直径盾构机服务全世界。
2018年3月13日，孟加拉国卡纳普里河河底隧道用超大直径盾构机下线仪式如约而至，这场庆典首开多个先河，甚至被视为中国盾构品牌历史的里程碑事件，终结了海外超大直径盾构机市场一直为国外垄断局面。
同年9月29日，用于中印尼两国元首亲自确认和直接推动的新时代中印尼两国发展战略对接、共建“一带一路”的旗舰项目和印尼海洋支点战略对接的重大项目，中国高铁全方位整体走出去的第一单，东南亚第一条最高时速达350公里的高铁——印尼雅万高铁1号隧道的中国出口海外直径最大盾构机下线。
中交超大直径盾构产品还正源源不断地走向海外。谁能想到，从跟跑到领跑的美梦，仅用了短短两年时间就成真了呢？
中国出口海外首台、孟加拉卡纳普里河河底隧道用、直径12.12米超大直径盾构机
2020年8月，孟加拉国历史上首条超大直径隧道贯通，成就了该国人民的隧道梦想；同年11月，雅万高铁一号隧道被中交盾构机顺利贯通，为该高铁早日实现全线通车奠定了坚实基础。
中国出口海外最大直径（13.19米）、雅万高铁一号隧道用超大直径盾构机；
不断创新实现弯道超车
十年来，中交天和就像是中国制造业崛起的缩影，通过不断创新发展，中交已将超大直径盾构核心技术牢牢掌握在自己手中，并实现了弯道超车，掌握着诸多世界首创或先进技术。
比如超大直径盾构机超长距离不换刀技术，可实现该盾构连续掘进5000米不换刀；超大直径盾构机创抗浮技术，能有效解决管片上浮难于控制的世界级工程难题；刀具光纤磨损检测技术，实现了刀具实时监测；盾尾磨损检测技术，实现了盾尾磨损实时监测；全智能化管片拼装技术，只需一个按钮，盾构机就能实现隧道内管片的自动运输抓举拼装，可以大幅提高管片拼装质量，更可减轻工人作业强度；同步掘进技术实现了盾构机掘进拼装同步，较国内外同类装备掘进效率提升30%-50%；智慧化远程安全监控管理系统，可实时记录盾构掘进数据，管理风险边界，及时报警并提供解决措施预案，还可实现盾构机远程故障诊断及远程控制，实现盾构机全生命周期管控；绿色环保管路延长装置，彻底解决了隧道内泥水溢出的施工环境污染；泥水分层逆洗循环技术，能有效应对岩溶复合地层及断裂带的掌子面塌方、泥水管路堵仓滞排、刀盘结泥饼等施工风险，迅速恢复刀盘掘进功能等。
中国首台超大直径（15.76米）同步拼装掘进机、用于珠海兴业路项目；
中国首台采用自主技术和多项国产核心零部件设计制造的复合地层超大直径（15.03米）泥水平衡盾构机，用于南京和燕路过江通道项目；
中国目前最大直径盾构机（16.07米），用于北京东六环改造项目；
2021年，由中交天和自主研发、中国最大直径（超越“长城号”盾构机的直径）、可实现连续掘5000米不换刀、用于江阴过江通道建设的超大直径盾构机——“聚力一号”及世界首台无人化操作盾构机将成功问世，这将成为世界盾构发展的新高度。
