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盾构机是谁发明的 ?打破国外技术垄断!中国盾构机落后世界百年,是如何成功逆袭的?

621次浏览     发布时间:2024-02-19 23:13:17    

如今地铁已经成为了上班族通勤的重要交通工具,然而大家有没有想过地铁是如何建造出来的呢?由于技术受限,一开始我国的地铁修建主要依靠的是人工开挖。即使要利用修建地铁的神器——盾构机,也要花费高昂的成本从国外进口。

但是随着我国科技水平的提高,一举逆转了国外的技术垄断,甚至在盾构机的领域独占鳌头。具体是怎么回事呢?

盾构机是什么

首先让我们先来了解一下盾构机的发展历史。

盾构机的发明者是来自法国的工程师布鲁诺尔。布鲁诺尔有一次发现了一条边蠕动身躯边在木头上钻出了一个孔的凿船虫,而且还惊奇的发现这种凿船虫会变分泌出一种黏液,以此来加固自己钻出来的洞。

布鲁诺尔从这次无意的发现中迸发了灵感,创造性的提出了盾构挖掘隧道这一原理。1825年,在这一基础上矩形盾构机被研制出来,并且很快投入到了英国泰晤士河隧道工程的挖掘之中。

这是人类历史上第一台盾构机,虽然主要的运作方式还是依靠手掘式,但依然为后续盾构机的发展打下了坚实的基础。

这台手掘式盾构机的工作原理是通过机身上的千斤顶发力,将土壤往前推进,与此同时还有挖掘工人配合在盾构机内工作,其中一部分工人在盾构机的内部进行挖掘工作,而剩余的工人则在隧道内进行砖头的堆砌,可谓是双管齐下。

提到这里,我们需要再来了解一下什么是“盾构机”,所谓的“盾构机”从字面上来理解的话可以将其拆分成“盾”和“构”两部分来理解。

“盾”的目的主要是用来防御和突进;而“构”的主要用途是用在构筑以及修建,各自分工,共同完成地下隧道的挖掘工作,解决了以往只能用爆破这一粗暴危险的方式进行隧道修建的传统。

相比起西方早早就将盾构机大规模投入了市场中不同,我国的盾构机应用历史比西方国家落后了许多年。在过去的很多年里,我国的盾构机技术还要受制于西方。

盾构机的始祖是由比利时工程师设计出来的。1864年,比利时工程师在铁路的修建中使用了挖掘机,这一挖掘机被取名为“片山机”,具有开盾构机应用先河的意义。

后来随着科技水平的提升,越来越多的国家加入了盾构机市场占有的竞争赛中。以美国、日本和德国三国为中心拉开了盾构机市场垄断的竞争赛。

但与此同时,就在国际市场围绕盾构机展开了如火如荼的竞争的时候,我国在进口盾构机的路途上依然充满坎坷,可以说在盾构机这一领域几乎一片空白,彼时依然是利用人工来修建地铁基建工程为主。也就是说,在过去很长的一段时间内,我国对德、日、美这些技术垄断的国家,都被迫只能用仰望的姿态在后面跟随。

直到1963年,我国在基建工程中才投入了盾构机的使用,这也是我国历史上可考的第一次盾构机的使用。但即便如此,在很长一段时间内,盾构机在我国基建工程的地位依然处于技术验证机的功能,并没有发挥关键性作用。

而真正将盾构机投入到地体工程的施工还是到了1989年的时候才实现的,这次的应用可以说意义非凡。

直到1994年,上海浦东新区的修建需要挖掘一条地铁隧道,这条地铁隧道跨越黄浦江,对技术的要求高。但正是由于这一事件作为引子,盾构机才得以全面、大规模的投入到我国城市的地铁修建工程。为了完成上海浦东新区的这条地铁隧道的修建,我国第一次从盾构机大国:日本进口了一台泥水平衡盾构机。

与此同时,这次上海地铁的修建由日本的专家们进行辅佐,并由周文波挑起了整个工程的重担。

一开始的勘察准备工作进行的还算顺利,土木工程出身的周文波在日本专家们的配合下,顺利完成了前期的准备工作,为后续的工程开了一个好头。

但是由于当时上海从日本进口的这款泥水平衡盾构机的直径超过了10米,长达11.22米,与黄浦江的最小覆土直径不相匹配,黄浦江只有7米的最小覆土与泥水平衡盾构机要求的必须大于10米的覆土要求不相吻合,这就直接导致了上海地铁的修建推进工作不得不陷入停滞状态。

就在日本工程师束手无策时,我国工程师结合实际情况提出了专业意见,但是却没有被日本工程师信任与接纳,同时也拒绝我国工程师与工人靠近盾构机的核心操作室,此举的目的十分明显,就是不想让我国掌握核心技术,从而只能一直依赖进口。

为了不将大量的时间和金钱损耗在无止境的等待中,我国工程师周文波在当时当机立断,用一纸军令状和免责声明强势推动了地铁修建工程,从而才将问题顺利解决。但是这一事件也让我国的许多工程师意识到,技术落后从而受制于他国是一件多么屈辱与被动的事。

这样类似的屈辱事件并不少见。在后来的“秦岭隧道”的修建中,我国与德国工程师进行项目合作,却也同样面临着花了重金却无法接触到盾构机核心技术的尴尬局面,同时在这个过程中还要受到他国提出的各种不公平对待和歧视。

就是在这样类似的一次次充满屈辱与卑微的事件中,我国意识到盾构机对于我国未来的交通运输的发展起着十分重要的作用,比如将这项技术掌握在自己的手中,不能再如此受制于人。

我国盾构机的逆袭之路

才一开始的落后地位,一路逆袭成在全球占领第一的遥遥领先的地位,我国盾构机的研发历史可以说是一个忍辱负重却又充满不服输精神的过程。

2001年,由前文提到的周文波以及另一位领军人物谭顺辉为代表,组成了一个联合小组,专门投身于盾构机的研发工程中。与此同时,还有李建斌(时任中铁隧道局副总经理)牵头,进行863计划的申报工作。

到了2001年的年底,盾构机的研发计划被列入863的计划之中,并且临时组建了一个冲锋小队,专攻盾构机技术。

在当时所有人都不清楚盾构机到底该如何研发时,我国从零开始,所有人将所有时间都投入到了无休止的钻研和探索盾构机的技术之中,凭借着扎实的专业基础,以及吃苦耐劳、精益求精的工作态度,在经历了十分坎坷的过程之后,直到2008年,我国第一台盾构机被研发成功。

这台盾构机意义非凡,因为这台盾构机的大部分自主知识产权都是属于我国的,打破了我国之前受制于他国的被动局面,同时在盾构机的这一领域添上了我国自己的浓重一笔。这台盾构机作为一台样机,被应用到河南新乡的实际运作中中,并且成功且杰出的完成了既定任务,顺势被命名为“中铁一号”,实现了我国在盾构机领域从零到一的历史性跨越。后来这一技术还被运用到了天津的地铁修建工程之中。

不仅如此,后来在河南的郑州还修建了一个专门的盾构机生产基地,这也是全国最大的生产基地,实现了我国盾构机生产的迅速发展,1000台盾构机在这里被生产出来,标志着我国的盾构机实现了后来居上。

郑州的中铁装备自此一直有着十分亮眼的表现,不仅将我国自主研发的盾构机出口到了法国、丹麦、黎巴嫩等多个国家,销量连续三年稳居世界第一,并且还先后参与了多个国内外的隧道和地下空间的时空项目,应用到了多个领域,一举扭转了之前我国还需要依靠他国的工程师和盾构机发展基建工程的局面。

值得一提的是,2018年我国生产的超大直径的盾构机被出口和应用到了到了孟加拉的国际化隧道建设工程中,这件事意味着我国的盾构机从此走进了国际市场,被海外的国家认可和追求。想当初我国还需要花费重金才能从国外进口一台盾构机。

甚至连当初对我国实施垄断的国家在如今也要反过来依靠我国的盾构机来发展本国的基建事业。比如法国从我国进购的盾构机,用于修建法国巴黎的地铁,标志着我国的盾构机进入了海外高端市场,得到了各国的认可。

如今,我国在盾构机的自主研发上又有了一大重要的突破:最大直径的盾构机已经被成功研发,它的开挖直径一超之前的盾构机,可达十六点零七米,让全世界各国都刮目相看。

不仅如此,我国自主研制的第一千台盾构机也在前段时间顺利下线,直径为八点六四米,取名“粤海十四号”,这是一台土压平衡盾构机,意义非凡,是有着里程碑地位的研发。、

可以说,我国的盾构机研发一路走来并不容易,但同时也体现了我国工程师们为了国家的荣誉和技术而付出的艰苦努力,才有了我们如今的国际地位和技术水平。

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