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当年那台德国盾构机,修要100万,不修又怕出事,结果中国工程师拆开一看——根本不

当年那台德国盾构机,修要100万,不修又怕出事,结果中国工程师拆开一看——根本不是小毛病,是设计上的硬伤。2个亿都不值,干脆拆了。

上世纪90年代,中国要修西康铁路,其中秦岭主隧道全长18.456公里,靠人工开挖至少要二十年,根本赶不上基建发展的需求,唯一的办法就是用盾构机。

这座大山,挡住的不只是一条铁路,也给中国隧道建设出了一道难题:买来的先进机器,我们究竟能用到什么程度?

秦岭深处,岩石坚硬,地质复杂。传统钻爆施工,要打孔、装药、爆破,再通风、清渣、加固,一轮接一轮往前推进。隧道越长,运输、通风和施工组织越难,不能简单靠多上几个人解决。

为啃下这块硬骨头,中国从德国维尔特公司引进了两台直径8.8米的全断面硬岩掘进机,也就是TBM。

它和城市地铁里常见的盾构机同属隧道掘进装备,却各有所长。一个要在坚硬山体里破岩,一个常常要在泥土、砂层和地下水之间稳住开挖面。看着都是大圆盘,里面的门道差得很远。

秦岭隧道用的设备,全长256米,像一座能在山里移动的工厂。最前面的刀盘破岩,后面的系统运走石渣,供电、供水、通风等设备跟着向前。

买回这样一个大家伙,只是第一步。

机器怎么操作,故障怎么判断,面对不同岩层怎么调整,都要有人真正弄明白。施工不会因为设备昂贵,就自动变得顺顺当当。一个小环节停下来,后面整套系统都可能跟着停。

当时,摆在杜彦良和科研团队面前的,还有一笔很重的技术服务账:开掘两公里的外国专家技术指导费,就高达400万美元。

两公里之后怎么办?后面还有那么长的隧道,总不能一直等别人来教。

杜彦良带领70余人的科技队伍,用半年多时间,完成36卷、约两千万字技术资料的翻译整理,并承担设备监制、施工、检测、维修等研究任务。

这才是当年的硬功夫。先把资料读懂,再把机器摸透,把图纸上的原理变成工地上的本领。

施工团队还建立了设备诊断和状态监测站,通过振动、温度等变化判断机器状态,同时推进配件国产化。目的很实在:尽早发现问题,让机器少停一天,让隧道多向前走一段。

到1999年8月,秦岭特长隧道提前贯通。这场攻坚带来的,不仅是一条穿山通道,还有一批懂大型掘进装备、能处理复杂问题的中国技术人员。

更有意思的故事,在隧道打通后。

昂贵的机器没有完成任务就退出舞台,而是继续承担西安至南京铁路磨沟岭、桃花铺等隧道的开挖任务。

新问题又来了:原来主要针对硬岩设计的设备,碰上了大比例软弱围岩。

大家不妨想象,一个人站在结实地面上,蹬腿就能使劲;可脚下换成稀泥,再有力气也容易打滑。掘进机也一样,它需要撑靴顶住洞壁,才能获得向前推进的支撑。

桃花铺隧道里,围岩承载力不足,庞大的机器有劲使不出。杜彦良经过反复试验,调整撑靴压力等技术参数,才让设备恢复正常掘进。

这里面的价值很大。中国工程师开始掌握一项本领:根据自己的地质条件,让装备发挥出更大作用。

到了2011年,甘肃引洮供水工程又给国产技术出了一道考题。

当地使用的一台国外品牌TBM,原来的刀盘采用单向出渣设计,遇上饱水、疏松的砂质岩层后,发生涌水涌砂,刀盘无法正常工作。

中铁装备团队对刀盘、盾体、主驱动等进行改造,使设备能够双向旋转、双向出渣。改造后,这台机器创造了单月掘进1868米的成绩。

从会操作,到会维修,再到能改造,造自己的机器才逐渐有了扎实基础。

2002年,国家“863”计划启动盾构机关键技术研究。2008年4月,拥有自主知识产权的复合式土压平衡盾构机“中国中铁1号”在河南新乡下线。

它随后进入天津地铁3号线施工。真正的考场就在地下:能不能按计划推进,能不能控制地面沉降,能不能稳定完成任务。国产装备需要用施工成绩赢得信任。

硬岩掘进装备的攻关也在继续。2015年1月,直径8.03米的国产TBM下线,之后在吉林引松供水工程中,经受复杂地层考验。

走到这一步,背后靠的是长期积累。刀盘怎样布置,刀具怎样耐磨,液压系统怎样协调,设备前方有什么地质风险,每一个问题都得有人解决。

再往后,中国制造的隧道掘进装备进入马来西亚、新加坡,并拿到意大利、法国等市场的订单。竞争的舞台,从国内工地延伸到了海外项目。

不过,能制造整机,还要继续攻克关键零部件。主轴承长期承受巨大而复杂的载荷,材料、加工精度、使用寿命,哪一项都不能含糊。

2023年10月,直径8.61米的整体式盾构机主轴承在长沙下线。这样的突破,才让整机制造的底气越来越足。

回头看,秦岭山里的那次引进,是中国隧道机械化施工的重要一步。后来的自主研发,则让我们逐渐具备了自己选方案、造装备、解难题的能力。

对普通人来说,这些技术最终会变成一条铁路、一段地铁、一条输水隧洞。山两边的人来往方便了,城市地下的交通通了,远处的水送到了,这些就是大国装备最实在的分量。