交通建设是都市发展的重要手段,交通在世界大都市的发展过程中,占有极其重要的地位。
在现代都市建设中,地铁建设尤为重要。
盾构机,大型施工机械,多在地下隧道建设开辟时使用,是现代交通建造的重要机械之一。
在工业上,盾构机构成技术涉及机械、电气、液压、传感等多种学科。
所以,盾构机也被称作是“工业机械之王”。
一台盾构机就像一本百科全书,是无数学科堆砌而成的瑰宝。
目前,中国的盾构机技术是世界一流水平,部分技术已经是世界第一。
盾构技术的出现来自于一个法国工程师——布鲁内尔,他是在1818年拿到了盾构的专利权。
不久之后,布鲁内尔出任伦敦泰晤士河的第一条水底隧道挖掘项目的负责人。
在工程建设之初,泰晤士河底隧道的挖掘工程一度停滞。
因为地下隧道的挖掘非常困难,布鲁内尔作为隧道挖掘工程的总负责人,如何加快改进施工速度成了他的首要问题。
直到有一天,布鲁内尔在船上看到了船蛆。
船蛆,又叫做凿船虫,在海洋上生存,主要靠依附船只啃食木头而生。
船蛆细长,一头较粗,上面附着细细的贝壳,被用来进食。
另一头有两条管子,一条用来排水,一条用来吸水。
布鲁内尔发现船蛆在凿食木材时,在凿过的通道壁上残存的体液干燥会变成保护壳,可以保障通道的坚固。
这时,布鲁内尔灵光一闪,盾构机是不是可以考虑像船蛆一样改进呢?
他迅速投入试验改造,终于摸索出了盾构掘进隧道的原理。
1825年,布鲁内尔使用盾构技术在泰晤士河底进行隧道挖掘。
这是盾构技术第一次运用于工程的记录,这台机器也是全世界的第一台手掘式盾构隧道掘进机。
自此,盾构机在英国落地生根,由其他几位工程师先后完善其运行功能。
盾构机的工作速度震惊了世界,西方各国都迅速行动起来,纷纷开始了有关盾构机的研究。
其中,作为后起之秀的美国,在英国创造的基础之上,给出了自己的答案。
需要在纽约市地下开挖隧道,詹姆斯·海斯洛普发明了便于开挖地铁隧道的盾构机。
自此,美国开启了对盾构机的自主研究,不断地投入砸钱,申请专利。
后来,美国成功制造了全世界最大的盾构机之一——贝莎盾构机。
贝莎盾构机重7吨,长度为110米,宽度为17.45米,体量巨大,可以说是世界盾构机中的“巨无霸”。
它与其他盾构机的不同,在于美国公司给盾构机加入了智能系统,由计算机进行计算操作,进一步加强了盾构机的智能化。
“贝莎”的机器特色是处理松软土壤的挖掘工作,而美国的大片平原地区刚好需要它来进行工作,它完美符合美国对盾构机性能的需求。
这位“巨无霸”曾经在工作中创下“每小时3.6米”的好成绩,多次参与美国数个大型工程的建设工作。
“每小时3.6米”的成绩对美国来说是一个好成绩,但是对欧洲国家中机械类的强者德国来说,却不是一个很好的成绩。
德国的S880盾构机的世界纪录是“每小时6米”,并且体量上比美国贝莎盾构机轻了近2000吨,这是一个非常惊人的数字。
德国在设计和制造S880盾构机的时候,注重高精度和耐用性。
在材料制造上投入了海量的技术支持,极大地提高了盾构机的运行效率,这也进一步增加了盾构机的挖掘速度。
同时,德国公司还给予顾客良好的服务体验,顾客可以在购买盾构机之后,享受公司的长期技术维护,为顾客提供一站式服务。
但是,好的技术意味着高昂的收费,德国盾构机的先进水平,也代表着专利在内的技术投入较高,进而增加了使用成本。
所以,在德国盾构机问世后,时常伴随着一个棘手的问题,就是如何承担制作和后期维护盾构机的高昂技术费用。
事实上,中国在国内盾构机刚起步阶段曾经引入了德国盾构机,但是因为造价和维护费用过于高昂而不得不中途作罢。
这也是中国后面加深盾构机制造技术的重要推手之一。
因此,德国盾构机的造价门槛,隔绝了许多预算有限的工程项目。
中国国产盾构机的开始,也有受到德国制造的影响。
1997年,中国修建西康铁路需要打通秦岭隧道。
人工开凿需要花费大量的人力财力,还要时刻关注隧道安全。
因此,中国政府引进了德国两台TBM盾构机。
每台机器报价3亿美元,加上后续的维护费用,中国政府支付了7亿美元。
那时的中国刚刚改革开放,国家建设急需资金,7亿美元的支出无疑是一笔巨款。
但是,在德国盾构机转移到现场投入使用之后,问题频发。
德国公司派出的工程师带着天然的傲慢,在技术交流的过程中,中国工程师饱受偏见。
同时,德国公司拒绝核心技术的交流工作,在安装维护机器的过程中,不允许中国工程师在场,甚至非常不礼貌的在其周围拉了封锁线。
并且,中国工程师谭顺辉发现德国公司交付的图纸上存在错误,在问询时却被告知,每个问题的解答需要支付德国公司1万美元的专家费用。
尽管图纸的问题来源于德国公司,中国政府为确保项目进行,还是额外支付了20万美元来解决问题。
一笔笔高昂的项目费用花出去,让在场的中国工程师心疼不已。
但更令他们难受的是德国工程师的话:“再给中国工程师100年也玩不转盾构机。”
这句话深深地刻在谭顺辉的心上,哪怕后来在十多年后的节目上谈起,也是气红了眼睛。
这段经历深深影响了在场的中国工程师,也深深地影响了中国。
“中国人掌握不了盾构机”,中国人已经不是第一次听到这句话了。
上个世纪50年代末,苏联突然决定停止对华援助,一夜之间撤回了一大批本国科学家。
一个月之后,中华人民共和国秘密开设“596工程”项目,开始自主研发原子弹技术。
同样,在“中国人掌握不了盾构机”这句话之后,2001年,中国宣布开设“863计划”,研究制造盾构机赫然在列。
中国是在20世纪90年代,开始关于盾构机的研制工作,这个时间比西方各国晚了近一百年。
但是,中国在意识到彼此间的差距之后,迅速的开展了相关的研究。
1987年,中国第一台4.35米的土压平衡盾构机在上海成功面世,这是中国国产盾构机技术探索史上重要的“第一步”。
2002年,中铁隧道局集团在河南新乡,建立国内首个盾构产业化基地。
在这个基地内,中国人根据自己少得可怜的资料,一次次埋头探索,一次次总结失败经验,历时五年多的咬牙坚持。
终于是在河南的黄土地上开出了工业之花。
2008年4月,中国自主研制的“中国中铁1号”成功问世,挖掘速度为“每小时5-10米”,彻底地拉开了中国国产盾构机研制的序幕。
2009年,中国国产盾构机研制进入跨越发展期,在智能化、自动化、大型化等多个方面全面开花。
2018年,中国自主研发的“泥水平衡盾构机”,更是标志着中国盾构技术迈向了世界高端化的里程碑。
目前为止,中国自主研发的盾构机在性能上已经是世界一流水平。
同时,中国充分发挥了自己的产业体系优势,将盾构机的成本大幅降低,成功让中国国产盾构机挤入了世界市场。
在世界市场上,中国盾构机现已出口了20多个国家和地区,占据较高的市场份额。
从上世纪90年代到现在,不过短短30年,中国国产盾构机技术从无到有,从落后到先进。
我们无法想象中国国产盾构机的发展路上,有多少人在黑夜里寻找前路,有多少人在点燃星火。
正是无数中国人在研究路上的前赴后继,才有了现在国产盾构机技术的世界一流水平,人民万岁。
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