中铁装备让盾构机成为“河南名片”

　　盾构机是现代化基础设施建设中重要的重型装备，在隧道等施工中可以发挥重要作用。但长期以来，盾构机技术被国外垄断，国内许多重要工程需要高价从国外进口盾构机。

　　直至2008年，中国首台具有自主知识产权的复合式盾构机在河南下线。而后，中国盾构机进入从无到有、从有到强的发展快车道，盾构机也成了河南的一张“名片”。

蒙华号上，工程师边喝咖啡边进行技术交流

　　2016年，他们研发出了世界首台马蹄形盾构机，获得了国际隧道领域的最高奖项，也被评为河南十大科技创新成果。

　　打破垄断，造出第一台国产盾构机

　　“加压测试，好，停……”2022年9月15日，中铁工程装备集团有限公司（简称“中铁装备”）的车间里，工作人员一边与同事协作，一边与海外客户进行视频通话。这是即将出口到土耳其的盾构机，因为疫情原因，技术人员正在通过视频方式给对方展示机器性能，进行线上验收。

　　盾构机是一种先进的地下隧道施工设备，学名叫全断面隧道掘进机。它可在不影响地面状况的条件下作业，大大提高了施工效率并降低了施工成本。此前，其核心技术长期被德国、法国、加拿大、日本等少数国家垄断，且价格高昂。2008年，中铁装备联合国内高校、业内专家经过6年不懈创新研发，成功研制出中国首台具有自主知识产权的复合式盾构机，填补了我国在该领域的一项空白。此后，中铁装备的盾构机不仅在国内各大工程中发挥了巨大作用，还出口到韩国、法国、意大利、以色列等国。数据显示，到2021年底，中铁装备盾构机产销量已连续5年世界第一。

　　世界之最的盾构机，攻克多个难题

　　从无到有、从有到精，国内盾构机产业踏上了研发的快车道。2016年底，中铁装备成功研发了世界首台马蹄形盾构机——蒙华号，填补了世界马蹄形盾构机的空白。这个家伙，最近还入选了河南十大科技创新成果。

世界首台马蹄形盾构机——蒙华号

　　为啥要研发马蹄形盾构机？因为铁路、多车道公路、双线地铁等隧道的横切面其实就是一个马蹄形（即上面圆，下面宽大扁平）。相比传统圆形盾构机，马蹄形盾构机施工完毕后，隧道底面平整，不用二次回填，隧道空间利用率提升15%。相比传统施工法，施工效率提升5倍。

　　从圆形变换为马蹄形，看似简单，其中要克服诸多技术难题，并且这属于世界空白领域。此外，由于马蹄形盾构机形状特殊，相较以往圆形盾构机只需保持掘进中轴线不偏移来说，还需要保证不发生“旋转”偏移。最终，科研人员实现了让1300吨的大家伙的作业误差在±10mm之内。

　　“攻关期间，加班到11点是家常便饭，有时候白天一直没想明白的技术难题，晚上睡觉前还会一直想，突然有灵感了，就赶紧起来记下来。”参与马蹄形盾构机研发的中铁装备掘进机研究院特种装备分院工程师董艳萍说。

　　人性化设计盾构机上还能喝咖啡

　　在大部分人的印象中，山岭隧道施工肯定噪音刺耳、粉尘充斥、气味熏鼻，甚至还夹杂着爆破的火药味。

　　然而，在马蹄形盾构机开挖时，工人不仅可以坐在空调间里操作盾构机，甚至还能从容地喝着“盾构咖啡”。

　　“在隧道中作业，工程技术人员压力大，因此我们在马蹄形盾构机上为他们留出了休息平台，打造了‘盾构咖啡’文化。他们在这里可以喝咖啡、看图纸，在更轻松的环境下讨论技术问题。”掘进机研究院院长贺飞向顶端新闻·河南商报记者介绍。

　　顶端新闻·河南商报记者在视频资料上看到，马蹄形盾构机的后部约3层楼的位置有一个开放平台，摆着几张桌子，平台顶部是已经铺设好的管片。这里就是工程人员体验“盾构咖啡”的地方。这些看似不起眼的小细节，都展现着我国盾构技术的巨大进步和自信。

　　2018年度国际隧道协会（ITA）工程奖项揭晓，由中铁装备自主研制的世界首台马蹄形盾构机施工的白城隧道荣获“国际隧道协会2018年度技术创新项目奖”。

　　国际隧道协会（ITA）成立于1974年，总部设在瑞士洛桑，是世界上具有影响力的学术组织之一。从2015年开始，ITA每年组织一次国际杰出工程和技术评选活动。这个奖项是国际隧道界最高奖，也被誉为隧道装备领域的奥斯卡奖。

　　目标

　　将努力扩展应用场景提升产品智能化

　　在国内，行业内将用于软土地层的隧道掘进机称为盾构机，将用于岩石等硬地层的称为TBM（硬岩掘进机）。中铁装备不仅在盾构机领域处于行业领先地位，在TBM领域也在不断突破。

　　“以前我们是站在巨人的肩膀上，如今我们已经进入了局部技术研发‘无人区’。”贺飞说。2022年8月，国内首台大倾角斜井TBM“中铁1158号”在中铁装备顺利下线。这是国内首台大倾角（39度向上）斜井TBM，也是应用于39度及以上坡度的世界最大直径TBM（直径7.23米）。它将应用于河南省装机容量最大的抽水蓄能电站——国网新源河南洛宁抽水蓄能电站引水斜井工程，填补相关施工建设领域的技术空白，为推动抽水蓄能电站工程建设模式转型升级注入新动力。

　　中铁装备设计研发团队历时两年时间进行设计研发，对上百个风险源进行排查，对32个系统作了重大调整及重新设计，首次搭载可有效防止千吨级设备下溜的双重防溜车（ABS）、尾部自动安全门、大倾角有轨物料运输等创新技术。

　　在贺飞看来，未来隧道掘进机领域将朝向扩展应用场景、提升产品智能化、提升应对极端环境能力、核心部件国产化、设备体型两极化等方向发展。