中国研制成功直径5米硬岩掘进机 隧道建设添利器

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“没有中国掘进机打不通的隧道”

本报记者杨朝晖

9月28日,站在中信重工敞开式无轨运输硬岩掘进机试车现场的王梦恕十分激动,“今天,中国拥有了自主知识产权的硬岩掘进机,这将打破国外在该领域的技术垄断,引领国内掘进机产业发展”。

2009年全国“两会”期间,中国工程院院士、隧道及地下工程专家王梦恕,在北京遇到中信重工董事长任沁新:“有没有信心干中国自己的硬岩掘进机?”

“用自己的设备有效开发和利用地下空间”是王梦恕的梦想,“引领高端装备制造业”是任沁新的期望,两人一拍即合。

其实王梦恕不是突发奇想,他知道,中信重工拥有一批“全球稀缺”的装备制造资源、有一支高水平的技术研发团队,尤其难得的是,中信重工“雪藏”了一支优秀的工人技师队伍。这些一定能够让他梦想成真。

院士的中国掘进机之梦

“未来中国铁路要大发展,从现在的10万公里发展到20几万公里,隧道的比例很大。同时,高速公路虽已基本饱和,但一级和二级公路的大修和改建必然伴随着大量隧道出现,加上地下工程、地下管道,硬岩掘进机的覆盖范围是非常广的。”王梦恕心里有笔硬岩掘进机的账。

硬岩掘进机(TBM)是集机械、电子、液压、激光、控制等技术于一体的高度机械化和自动化的大型隧道、地下工程开挖成套设备,具有自动化程度高、施工速度快、节约人力、安全经济、不受外界气候影响等施工优点,是目前岩石隧道掘进和地下空间利用最有发展潜力的机械设备。国际上TBM已广泛应用于水利水电、矿山、交通、市政、国防等工程中,技术十分成熟。

而令王梦恕不安的是,国内工程在用的硬岩掘进机多数是从国外进口的, “一台进口掘进机要1个亿。”摆脱国外垄断,拥有自主知识产权的掘进机是他的“中国梦”。

面对前来见证试车的同行们,王梦恕毫不吝啬地夸奖着“自己的孩子”:“中信重工强强联合煤炭科工集团上海研究院研制的直径5米敞开式无轨运输硬岩掘进机具有世界领先水平,价格仅为进口同类产品的1/2。它运输、安装更加方便,敞开式保证了作业过程中可以做到及时支护,防止掘进后的变形,‘无轨’设计使该装备成为一个工具,作业现场无需铺设钢轨,降低了工程造价。”

王梦恕提出,现在中国大概有7000多公里公路隧道在修建,需要大量硬岩掘进机,而且今后的隧道施工将采用小掘进机掘进为主、钻爆法为辅的施工方法,新方法预计可实现月均施工由原来的300米提高到600米。另外,城市地下排水工程的施工将来也要用到这种掘进机,中信重工对我国地下掘进工程的发展起到了很大的推进作用。

来自总参工程兵第四设计院的中国工程院院士周丰峻说,这台掘进机重量轻、效率高、成本低,在结构、功能、支护等方面的设计有很多独创的地方,代表了中国人的智慧,非常符合国情。它的简洁设计使它能够应用于过江隧道,这在过去是一个难点,需要很多设备同时作业,但今后只要把防坍塌和防水工作处理好,这样一台机器就可以完全胜任,这在国际上也是一个大胆的设计。

中国研制成功直径5米硬岩掘进机 隧道建设添利器


有了“金刚钻”才能揽得“瓷器活儿”

试车现场看到王占军站在人群中远远的望着自己的作品。回想起5年前接受研制硬岩掘进机任务时的情景,中信重工矿研院总设计师、教授级高工王占军百感交集:“那时真是一无所有!”

国内隧道施工现场作业的绝大部分掘进机都是进口设备,老外对中国技术封锁,王占军他们没有任何可供参考的图纸资料;掘进机集钻凿、掘进、支护于一体,使用电子、信息、遥测、遥控等高新技术对全部作业进行制导和监控,对设计者来说,行业跨度极大。

学机械制造出身的王占军唯有带领他的研发团队,深入到山岭隧道第一线学习、取经。

中天山、西秦岭的沟沟坎坎留下了王占军他们的足迹,戈壁荒滩上没有路,他们就开着越野车循着载重卡车轧出的车辙前行。

研发过程虽然艰辛,但这个团队拥有一个强大支撑。作为全球领先的重型装备制造商和服务商,中信重工近些年实现了快速发展,他们在采掘、破碎、回转等大型设备上的雄厚技术积淀以及“全球稀缺”的制造优势,再加上中信重工CAE应用研究所引进的世界先进计算机模拟软件助力,大大缩短了硬岩掘进机的研发制造周期,极大提高了掘进机设备关键部件的质量。

王梦恕一直赞不绝口的还有中信重工的技师团队。“再好的设计图出来了,如果没有优秀的技师进行工艺设计,产品也出不来。”

俗话说,没有那金刚钻,就别揽那瓷器活儿。5年前,任沁新之所以能接了王梦恕的招儿,是因为他心中有底儿,这底气不仅来自多年积累的装备资源,更来自于梯队式的人才储备。

中信重工目前已经建立了10名工程院院士和3名在各科学研究领域有卓越建树的专家组成的院士专家顾问委员会,同时拥有15名在公司关键技术岗位领军的首席技术专家。而这个人才金字塔的坚实底座恰恰是一大批国内少见的高水平技师。

“在德国优秀的技师比科研人员薪酬高。”王梦恕非常欣赏中信重工实施“金蓝领”工程,培养高技能等级工人队伍的高瞻远瞩。

“设计图有了,技师做不出来。”对于目前国内制造业普遍存在的问题,王梦恕并不讳言。中信重工“金蓝领”工程为技术工人设立了11个阶梯式技能等级,即1—8级工、技师、高级技师、大工匠,通过高技能人才培养体系和制度化的激励保障机制,畅通了一线工人成才发展的上升通道。

在中信重工,大工匠收入结构中的技能工资部分,按每月5000元的标准发放。他们还建立大工匠工作室,组建创新工作团队,为其发挥更大作用提供最好平台。

中信重工梦圆中国硬岩掘进机

中国铁路建设总公司隧道专家唐国荣说,“我看到中信重工试车的TBM后,对中国TBM事业充满信心。我参观过国外许多TBM专业制造厂家,但觉得他们的装备水平无法与中信重工相提并论,融设计、制造、装配一体化是中信重工的优势。目前中国在建铁路的隧道长度达6000公里以上,加上规划的铁路,足有1万公里,希望中信重工在中国广阔的铁路隧道掘进领域发挥自己的作用”。

王梦恕也曾鼓励科研人员说:“你们要进一步完善配套,打造出真正过硬的产品,形成产业化后,一年生产100台,我也能帮你们卖出去。”

此次成功试车的直径5米敞开式无轨运输硬岩掘进机主要应用于Ⅳ级以上稳定围岩的铁路、公路、地铁隧道以及引水工程隧道施工。设备总长约200米,总重约800吨,可实现最小水平转弯半径235米,适应隧道最大坡度9°,一个掘进行程为1.5米,刀盘最大推力达9000千牛。

根据有关规划,预计在未来5到10年间,硬岩掘进机的市场需求应在500—800台,销售额应不低于500亿元人民币。

南水北调西线工程开工,大量的山岭隧道需要建设;新疆地区建设引水工程,正在筹划开凿四五百公里的穿山隧道;福建等地山区的高速公路也正纷纷上马……

“没有中国掘进机打不通的隧道。”这既是王梦恕的中国梦,也是中信重工人的“硬岩掘进”梦。


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