中铁装备成功研发直径15米岩石隧道掘进机

来源:南方企业新闻网

  作为国内掘进机行业的开拓者和领先者——中铁装备在强势崛起的进程中,不断抢占世界掘进机技术制高点,为打破国外技术垄断局面,提升我国装备制造业的水平不懈努力。2001年,盾构关键技术被列入“863计划”项目,决定在较短时间内完成盾构国产化,为此中国中铁组建了盾构研发项目部,而这个项目部就是中铁装备的雏形。

  (“永吉号”TBM实现隧洞贯通)

  就在研发团队夜以继日进行关键技术攻关的时候,国家也加大了对装备制造业的政策支持力度。2006年6月,国务院正式发布关于加快振兴装备制造业的若干意见,将盾构研制列入16项重大技术装备之一。这一年,中铁装备研发人员打破国外技术壁垒,在盾构关键核心技术方面取得突破,研制出具有自主知识产权的盾构控制系统模拟检测试验平台并投入使用。2008年4月,我国自主研发、自主设计的“中铁1号”复合式土压平衡盾构机在河南新乡下线,并成功应用于天津地铁1号线,地面沉降控制在3毫米以内,隧道经专家验收全部通过。天津首战告捷,以此为起点,我国自主研发的盾构机以过硬的质量开始向其它城市进军,曾经被国外品牌一统天下的盾构市场正在被国产品牌替代。

  在研制出的盾构产品相继投入到国内多个城市,甚至是海外市场,盾构技术日趋成熟的时候,中铁装备也没有放弃在完善盾构产品体系方面的努力。而岩石隧道掘进机很显然是其中最重要的一部分,掌握了TBM关键核心技术,才可以说是完成了企业走向技术成熟的蜕变。据了解,岩石隧道掘进机被称为掘进机之王,广泛应用于山体隧道掘进,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,那么说明它还不够强。在当时的国内,TBM关键技术完全被国外垄断,施工项目上,放眼望去尽是国外品牌TBM,这让中国的TBM研发人员倍感屈辱。1997年,为了建设西康铁路咽喉工程秦岭隧道,中国企业花费3亿元从德国维尔特公司购买了一台全断面岩石隧道掘进机。这是我国在铁路隧道施工中第一次使用这种现代化的隧道施工装备。现任中铁高新工业总经理的李建斌全程参与了这个项目,使用过程中的一个小故障,让他体会到,对于盾构机而言,花钱的人未必就是上帝。李建斌说:“如果说我们都不去做的话,那这个产品永远是外国人的天下,我们为什么不去试试呢?”

  (世界最小直径TBM在黎巴嫩始发)

  为此,中铁装备成立了专业的TBM所,以推动岩石隧道掘进机研发的系统化、专业化。研发人员依托一系列与岩石隧道掘进机相关的国家重点研究计划,潜心钻研,努力消化吸收,多次进行施工现场学习和调研,为自主研发制造TBM打下坚实基础。在不断学习、调研中,中铁装备TBM研发团队积累了丰富的技术经验,科研积淀日渐加深。

  中国人到底能否研制出自己的TBM?检验答案的这一天很快到来,2014年1月,吉林省有史以来投资规模最大、输水线路最长、受益面积最广、施工难度最高的大型跨区域引调水工程——吉林省中部城市引松供水工程(简称“吉林引松”)TBM施工标段面向全球公开招标。经过多次优化设计,经过业主与专家的评定,中铁装备最终拿到了国内首台国产TBM的订单。一年以后,依托国家“863、973”计划自主研制的直径8.03米岩石隧道掘进机(TBM)—“永吉号”成功下线,应用于吉林引松供水工程总干线四标项目,这是全线地质最复杂、施工难度最大的标段。当年5月始发的“永吉号”,历经多处溶腔溶洞群、碳质板岩段、断层破碎带、土层入侵洞段、特大涌水涌泥等不良地质,一路破除险阻,在国内施工历史上首次成功穿越长达7000米的灰岩岩溶区,于2016年6月、2017年11月分别创下了月掘进1226米、1318.7米的全国纪录,实现了一系列国内TBM施工史上的重大突破。

  (世界最小直径岩石隧道掘进机在黎巴嫩大贝鲁特引水项目施工)

  在这期间,中铁装备也一直保持着对海外市场的探索。2015年,黎巴嫩政府宣布了一项浩大、迫在眉睫的隧道工程——大贝鲁特供水项目,项目总预算3.7亿美元,工期数年。这项工程由意大利著名建筑商CMC公司负责施工,而欧洲隧道协会在当年公布了一项新标准,即为了保证隧道施工人员的安全,供应商提供的TBM产品必须能够实现刀具背装条件。而应用到大贝鲁特供水项目的两台TBM直径为3.53米,为目前世界上直径最小的TBM,实现这项技术可想而知有多难。中铁装备做到了!

  两台设备分别于2016年8月、9月始发,在这个饱经战火的国家首次使用全自动的TBM施工,黎巴嫩政府项目业主尤为重视。他们为两台TBM起名为“léa”和“Yasmina”(丽雅和雅斯米纳),分别代表慷慨、正直、开放和勇敢、果断、活力。2018年3月2日,黎巴嫩贝鲁特引水工程2号隧洞最后一片岩块轰然碎落,“lYasmina”(雅斯米纳)成功完成了隧道洞穿的阶段性任务。“我们再也不用购买桶装水喝了!”隧洞贯通现场,黎巴嫩大贝鲁特供水项目业主监理总监Philip Nassar难抑内心激动:“我们没有见过TBM这样的设备,中国友人在这里帮我们解决了很多问题,项目建好以后,可以把远方水库的水引到市里,这会给我们的生活带来很大的改变!”预计到2019年,整个引水隧洞项目可投入使用,将基本解决贝鲁特用水问题,总计约160万人口将从中受益。

  随着日趋成熟的TBM技术,中铁装备TBM产品种类和应用领域也在不断拓展。为实现大直径TBM领域的突破,中铁装备的创新团队开始了长达三年的技术攻关,逐步攻克TBM整机机电液集成控制技术、TBM滚刀刀圈耐磨增韧技术、长距离硬岩环境下高效掘进技术等难题。对大直径TBM异形断面开挖、高强度刀盘设计制造等方面进行了储备研究。在15米级超大直径TBM的研发道路上,突破了一系列关键技术难题,已完全具备复杂地质条件下超大直径TBM整机技术和制造实力。

  (“彩云号”TBM应用于亚洲第一铁路长隧——大瑞铁路高黎贡山隧道)

  2017年8月1日,由中铁装备自主研制的我国最大直径敞开式岩石隧道掘进机(TBM)“彩云号”成功下线,应用于亚洲第一铁路长隧——大瑞铁路高黎贡山隧道。设备开挖直径达到9.03米,整机长度约为230米,整机重量约1900吨,一举填补了国内9米以上大直径硬岩掘进机的空白,改写了我国铁路长大隧道项目的机械化施工长期受制于人的历史。

  在2018年3月30日召开的2017年国家技术创新示范企业全国工业和信息化系统科技工作座谈会上,中铁高新工业旗下的中铁装备荣获“2017年国家技术创新示范企业”荣誉称号,体现了业内对中铁装备创新能力及创新示范作用的充分肯定。目前,中铁装备已研制出适应不同复杂地层的岩石隧道掘进机近20台,应用于十余个国内外隧道工程项目。

  八年的时间,中铁装备完成了企业从初创走向技术成熟的蜕变,连续6年市场占有率国内第一。如今,“上天有神舟,下海有蛟龙,入地有盾构”,中铁装备已成为中国高端装备制造业的靓丽名片。这是国产TBM最美好的时代,这也是中国制造业脱胎换骨走向成熟时代。致力于推动铁路施工的现代化、智能化,我国装备制造企业在超大直径岩石隧道掘进机(TBM)研制领域正取得一个又一个突破,新的TBM时代,正穿山越岭,向我们走来。