国产盾构机产销量连续五年世界第一
从中国产品到中国品牌
本报记者 王雅婧
最近，中铁工程装备集团(以下简称中铁装备)研制的“东湖号”超大直径盾构机吊装下井安装就绪，即将在世界最大“城市湖底隧道项目”——武汉两湖隧道始发掘进。
隧道掘进机是建设地铁、水电站等地下工程的高端工程装备，包括泥水平衡盾构机和全断面硬岩掘进机等类型，有人把它称作“地下航母”。作为隧道工程建设的核心装备，这种有上千万个零部件、数千多吨重量的“大家伙”制造技术复杂，是一个国家装备制造业水平的重要标志。
习近平总书记日前在四川考察时强调，我国是制造大国，要努力提高自主创新能力，加快向制造强国转变。作为制造业中的高端领域，近年来，以中铁装备为代表的盾构机制造企业快速发展，从依赖进口到自主创新，从零出口到如今远销30多个国家和地区……十年来，这里诞生了许多个“世界首台”，打破了无数个“不可能”，实现产销量连续十年全国第一、连续五年世界第一。
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曾经受制于人，如今一个个“世界首台”填补了国内外空白
中铁装备副总经理王杜娟从业二十年来，她主持设计的盾构设备有1000余台，攻克了多项世界性施工难题。矩形的、马蹄形的……各式各样的盾构机都难不倒她。然而，二十年前，当她和同事参与研发我国自己的盾构机时，很多人连盾构机实物都还没见过。
过去，以盾构机为代表的隧道掘进机在国内是个稀罕物。当时，大型工程建设中采用的这类设备几乎全部是高价进口，有时甚至买到的是其他国家用过的二手产品。上世纪90年代，西康铁路秦岭隧道工程从德国买入两台全断面硬岩掘进机，花了7亿元左右。靠着这个设备，工期缩短了10个月，安全问题也极大缩减。可是，国外设备不仅价格高得离谱，售后服务费用更高。王杜娟回忆，有次我们要加工一个简单的拖车钢结构件，发现外方图纸有错误。原本是设计方的问题，可要求人家来处理，开口却是每天服务费1万元。
没有核心技术，只能受制于人。憋着一口气，2002年，中国中铁组建了一支18人的“筑梦之队”，开始研发属于自己的盾构机。当年，年仅23岁、刚参加工作不久的王杜娟，也被选入团队中，其他团队成员也大多和她一样，是刚工作没多久的年轻人。
庞大的盾构机部件复杂，那段时间，为了弄清楚盾构机的原理和构造，王杜娟和同事们几乎跑遍了所有地铁施工城市，在黑黢黢的地下隧道里观察了一台又一台盾构机。经过6年的努力，2008年，中国首台具有自主知识产权的复合式土压平衡盾构机成功下线，实现了零的突破。
实现盾构机自主化的关键是实现核心零部件自主化。在随后的几年里，中铁装备围绕关键核心基础部件“卡脖子”难题，开启了技术攻关。
盾构机能够破岩，离不开刀具这个锋利的“牙齿”。中铁装备党委书记、董事长赵华介绍，2020年，中铁装备与清华大学等院校合作，开发出高耐磨滚刀材料，制造的高耐磨刀圈在高磨蚀地层的掘进寿命是国外刀圈1.2倍以上。赵华说，原来质量好的滚刀刀圈多是进口，目前中铁装备品牌的滚刀系列产品市场占用率国内第一。
随着一项项核心技术的突破，国产盾构机不仅实现了从无到有，也走向了从有到优。世界最大直径硬岩掘进机、世界首台高压水力耦合破岩TBM……近十年来，一个个“世界首台”填补了国内外空白，让我国实现了“上天有神舟，下海有蛟龙，入地有盾构”。
王杜娟回忆起当年参与研制第一台国产盾构机的过程，有一件事她至今记忆犹新。当时，制造盾构机需要用到一种陶瓷球阀，王杜娟先是找了国外的公司，发现有一家德国企业可以生产，但对方出于技术封锁，不肯卖给中国企业。百般焦急之中，她在广东省珠海市找到一家生产球瓷阀门的工厂，试用之后，发现球阀不仅质量很好，价格还是进口阀门的十分之一。
如今看来，国产盾构机的出现，不仅仅只是隧道掘进领域的成果，更是我国制造业水平整体提升的一个缩影。
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2012年拿下第一笔海外订单，如今远销30多个国家和地区
6月1日，中铁装备集团设备公司通过“云签约”的方式拿下了新一批海外订单。
今年5月底，中铁装备订单总数已达1300多台，产品遍布国内各地、远销五大洲30多个国家和地区，成为我国市场占有率最高、出口国家最多的盾构行业领军品牌。而2010年，也就是中铁装备正式挂牌成立后的第一年，盾构订单总台数只有17台，出口国家和地区是0。
今天，中国隧道工程中使用的盾构机90%以上都是国产，中国盾构机在全球的市场份额已接近70%。但十年前，我国刚刚拥有自己的盾构机不久，不要说出口，就是在国内市场上，施工方大部分使用的还都是国外品牌，甚至很多人对国产盾构机存有疑虑。赵华回忆，2012年，中铁装备品牌认可度还相对较低，市场开拓难度可想而知。当年1月，成都地铁2号线、4号线开工建设，施工地质情况十分复杂。抱着试试看的心态，施工单位让中铁装备生产的国产盾构机和进口盾构机左右线同时掘进。10个月后，结果出人意料：国产盾构的各项性能指标优秀，用时比进口盾构还少了两个月，一下打响了国产盾构的名号。
走进中铁装备的车间，有一条标语十分引人注目：“造中国人自己的盾构，造中国最好的盾构，造世界最好的盾构。”质优价优，国产盾构就是凭着硬实力，扭转了市场成见，在残酷的市场竞争中一步步赢得海内外客户的青睐。
2012年，中铁装备拿下了第一笔海外订单，实现了“中国盾构”冲出国门、走向世界的跨越。
当时，马来西亚的一个项目工程需要购买盾构机。一开始，马来西亚方面对“中国制造”并不信任，直言中铁装备没有海外市场经验。经过多次深入沟通和实地查看，马方才签下两台盾构机。没想到，使用过程中，中国盾构机展现出的“中国速度”创造了马来西亚盾构施工新纪录：最高日掘进21米、提前计划工期43天贯通。
2013年，郑州红专路下穿中州大道隧道启动，这是当时世界断面最大、覆土最浅、距离最长的矩形盾构工程。国际同行业专家断言：“这是一项不可能完成的任务。”然而，同年底，中铁装备自主研发的当时世界最大断面矩形盾构成功运用，其创新的设备和施工方式吸引了很多国家市政公司人员专程到郑州参观考察。正是这次考察，让新加坡于次年的地铁施工项目中选择了“中铁号”矩形盾构。
2014年5月，习近平总书记视察中铁装备时指出：“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。”日前，国务院国资委发布了2021年度国有企业品牌建设100个典型案例，中铁装备品牌建设案例入选其中。8年来，凭借过硬质量，曾经在国际上默默无闻的中铁装备成功打响自己的品牌，让越来越多的产品“走了出去”。中铁装备党委副书记、纪委书记张占成说：“今年，我们拿到了德国的订单，用在德国汉堡一个水电项目。这对我们来说是意义非凡的，因为上世纪末，我国是从德国公司进口硬岩掘进机，而且隧道掘进机的世界第一品牌在德国。”
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攻克全断面硬岩竖井掘进机世界级技术难题，首次实现井下无人掘进
早在2020年，中铁装备就被评为“科改示范企业”标杆企业。赵华表示：“科改示范，我们主要将落实习近平总书记‘三个转变’重要指示和‘科改示范’部署要求有机结合，积极探索科技创新体制机制改革，不断健全科技创新治理体系，争当原创技术‘策源地’。”
赵华介绍，中铁装备近三年联合承担了13项国家科技项目，形成16项国际领先技术，是盾构行业首个获得中国专利金奖、唯一获得科技进步奖一等奖、二等奖和中国质量奖的研发制造企业。不断创新与精益求精，正是企业走向世界第一的密码。
200米，在大型工程建设中不算是多长的距离。但在浙江宁海抽水蓄能电站排风竖井项目中，这短短200米的智能无人掘进，中铁装备技术研发团队用了整整10年才攻克。
2021年年底，伴随着岩石破碎掉落的声音，中铁装备自主研制的世界首台全断面硬岩竖井掘进机——中铁599号顺利贯通宁海抽水蓄能电站排风竖井。这一举动，意义非凡。竖井和隧道，看似都是在地下打洞，但此前，盾构机只能横着掘进。竖着向下挖许多国外专家也研究过，但效果均不理想。此次，中铁装备成功攻克全断面硬岩竖井掘进机世界级技术难题，首次实现井下无人掘进。
2012年12月，中铁装备提出了把盾构机竖着打，开发一个新产品的想法。但理念要变成现实，是个漫长艰辛的过程。竖井掘进机与传统的盾构施工方位存在一横一竖的差别，解决垂直施工工作面可用空间小等一系列难题。
那几年，项目团队蹲过又黑又闷热的煤矿竖井，睡过实验室，然而，推进技术作为关键技术之一，在经历了反复的模拟和试验后，项目团队始终没能突破。一次次的头脑风暴，结合多学科的探究，直至2014年，在一次讨论会上，团队成员杨聚辉提出的环形撑靴技术得到了一致认可。
这样的例子，在盾构研制中有很多。盾构机属于定制产品，每一台盾构机都要根据客户的项目进行设计。为了提高生产效率，中铁装备对技术中心架构进行重构，建立跨部门协调联动机制，对产品与技术设计、研发、制造等过程进行统筹协调、资源共享，使盾构设计周期、生产制造周期大大缩短。
细节把控是产品质量的保证。别看盾构机身躯庞大，但它零件繁多、结构复杂，要造好盾构机，也需要“绣花功夫”。这种细致在中铁装备盾构公司驻外项目生产一线的员工汪举平身上体现得淋漓尽致。汪举平的徒弟说：“在走管线的时候，他要求我们1米的软管安装完成后要用尺子测量，误差不能超过0.5厘米，这个不是说会影响到设备性能，这就是我们装备的标准。”