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大国重器:盾构机,又是一项领先世界的中国科技,曾被“卡脖子”

     不知道还有没人记得这样的事,在央视《超级工程Ⅱ》节目中,南京纬三路隧道总工程师张伯阳说:“当时这一台的话,外商要价在七个亿左右。”这是一个什么样的重要的东西,一台7个亿?可能还有人不了解,这就是国之重器:盾构机,中国过去在技术和设备方面被西方卡脖子,现今已成为我们领先世界的一项科技。

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什么是盾构机?

今天不说深层次的技术结构,就用简明扼要的话告诉大家,它是什么、做什么、有什么用。

盾构机是一种使用盾构法的隧道掘进机。(注释:盾构法是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法。)

它可以在地下更简单地挖掘开凿,做个比如就能够理解:利用头部“刀盘”一路“吃土”,“嚼碎”的土直接进入机器内“消化”排出,一路挖开地底下、山体等等的隧道。

最主要的作用:盾构机比传统炸药崩山、人工清土快多了,能够缩短90%的工期(比如:人工炸山挖隧道可能需要5年,而它仅需要5个月)。

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这项重型科技技术过去被西方“卡脖子”

技术背景

这项技术始于英国,200年前英国人布鲁内尔发明了盾构机。后来发展于日本、德国,并通过对土压平衡式、泥水式盾构机中的关键技术的探索和研究解决,使盾构机有了很快的发展。特别德国的盾构机技术非常有独到之处,比如:开发了在密封条件下,从大直径刀盘内侧常压空间内更换被磨损的刀具。

当这些国家拥有了这项技术,并持续发展后,就利用自身技术和设备的优势,卡我们的脖子。

具体事件

1997年,国内开始忙于开挖隧道搞基建,但挖隧道需要的盾构机却没有,只能向西方外商购买。当时,我国这方面的科技技术起步晚,核心技术和设备都掌握在西方,因此他们有“勇气”叫价7个亿。

可气的是,出问题要维修也只能找外商,而且还得拉上警戒线,意思是防止别人偷师。另外,维修工人日薪3000元,而且一分不能少。可以说,那时候的7个亿是非常昂贵的,让我们花了多少冤枉钱还受气。

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自主研发突破技术关

由于西方在技术方面“卡脖子”,还高价售卖,激发了中国科技人员自己制造盾构机的决心。2002年,全国召集了18个专家日夜攻坚,终于在2008年研制出第一台国产盾构机“中铁1号”。而且定价只有2500W,和西方7个亿一台的价格比,仅有其1/28。

2012年,成都地铁隧道动工,这时候就用自研的“中铁1号”和外商的盾构机做试验对比。由于施工段有世界罕见的高富水沙卵石地层,盾构机施工时不是刀削石就是石磨刀,稍有不慎刀盘就会报废。因此,在此作对比完全可以检验出谁的更好。

经过10个月比较下来,无论是效率、完成度,还是说维护成本,中国盾构机都狠狠的吊打外商的。


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通过以上的对比,呈现出国产的盾构机质量确实比外商的好,而费用却只有西方的1/28。因此凭借着物美价廉优势,我国盾构机畅销全球,已经占据全球70%以上的市场份额。特别要提的是,巴黎地铁订制中铁装备研制的两台大直径土压平衡盾构机,标志中国盾构机进入全球顶级高端市场,打破了西方企业对高端市场的垄断。

另外,在定价方面,全球市场在国产的影响下,盾构机价格趋于合理化,从7亿高价降到到2500万。

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2008年第一台国产盾构机问世之后,国内企业争相发力,建造出更高技术水平的国产盾构机。不断涌现出大型先进盾构机问世后,展现了国产化研发制造的能力,个个都可以在世界上占据领先行列。

比如:2020年6月18日,宽14.82米、高9.446米的世界******土压平衡矩形盾构机“南湖号”;2020年9月,盾构机“粤海14号”问世,总重量为4300吨,直径为16.07米;2021年12月22日,国内首台适用于超浅覆土、超软地层施工的盾构机“振兴号”下线,直径为 15.01 米超大直径;2022年2月国内******直径盾构机“聚力一号”下井,直径16.09米,重514吨。


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中国盾构机技术特点:

1、应用了常压换刀、伸缩主驱动、高效大功率泥水环流系统、高精度开挖面气液独立平衡控制等多项核心技术;

2、创新搭载了管环收敛测量、管环平整度检测、同步双液注浆等系统装置,使高强度、高风险、高污染的隧道掘进作业转变成相对安全、高效的绿色施工模式。

3、主核心技术轴承厉害,并且盾构机的核心部件国产化取得重大突破。2020年4月,国产化6米级常规盾构3米直径主轴承、减速机通过试验检测,符合承受高速旋转、巨大载荷和强烈温升的要求,也将轴承故障率降到最低。

4、性价比高。在技术上既能够保证工程质量,又可以尽可能用较短的时间完成项目,并且且提高安全性;国产盾构机即可寻求定价的合理性,又能保证质量、注重创新,可将其应用于更多领域。


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20年前,我们刚开始研制盾构机时,还没有基础的图纸。20年后,中国的盾构机已经深入西欧发达国家核心地带,并引领着世界盾构机市场,占据全球市场份额七成。这些都是国内科研人员的努力,仅仅20年时间,又自研出一项大国重器,值得我们去点赞。

还是那句话,只有自研才有出路,想要不被“卡脖子”,就只能突破技术关卡领先世界。