[圖文]“智造”盾構(gòu)天下 掘進(jìn)領(lǐng)域顯神威

       2013年1月18日，根據(jù)《科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)條例》的規(guī)定，經(jīng)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)評(píng)審評(píng)審、科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)審定和科技審核，批準(zhǔn)并報(bào)請(qǐng)簽署，授予鄭哲敏院士、王小謨?cè)菏?012年度科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)。在與同時(shí)批準(zhǔn)的其它獎(jiǎng)項(xiàng)中，我們驚喜的看到關(guān)于工程機(jī)械技術(shù)的影子，那就是“盾構(gòu)裝備自主設(shè)計(jì)制造關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化”等22項(xiàng)成果被授予科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

盾構(gòu)機(jī)

    說(shuō)到“盾構(gòu)”，或許大多數(shù)人在日常生活中都接觸不到這項(xiàng)技術(shù)和相關(guān)的裝備，然而隨著城鎮(zhèn)化水平的不斷提升，尤其是在北上廣這樣的超大型城市和各的會(huì)城市，“盾構(gòu)技術(shù)與裝備”已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，大城市中的地下交通隧道、鐵路、公路穿過(guò)的大山隧道就是由盾構(gòu)機(jī)完成框架的，因此“盾構(gòu)”這項(xiàng)技術(shù)及裝備與人們的生活還是密切相關(guān)的。

    這里我們有必要簡(jiǎn)單介紹一下盾構(gòu)技術(shù)及盾構(gòu)機(jī)，便于大家深入理解本次盾構(gòu)裝備技術(shù)的意義所在。盾構(gòu)機(jī)問(wèn)世至今已有近180年的歷史，其始于英國(guó)，發(fā)展于日本、德國(guó)。盾構(gòu)機(jī)從歸屬范疇上說(shuō)屬于掘進(jìn)領(lǐng)域，它是一種隧道掘進(jìn)的專(zhuān)用工程機(jī)械。它集光、機(jī)、電、液、傳感、信息技術(shù)于一體，具有開(kāi)挖切削土體、輸送土碴、拼裝隧道襯砌、測(cè)量導(dǎo)向糾偏等功能，涉及地質(zhì)、土木、機(jī)械、力學(xué)、液壓、電氣、控制、測(cè)量等多門(mén)學(xué)科技術(shù)，而且要按照不同的地質(zhì)進(jìn)行“量體裁衣”式的設(shè)計(jì)制造，可靠性要求極高。

2012上海寶馬展上展出的盾構(gòu)機(jī)工作場(chǎng)景模型

    因?yàn)樵谶M(jìn)行隧洞施工時(shí)，盾構(gòu)機(jī)具有自動(dòng)化程度高、節(jié)人力、施工速度快、一次成洞、不受氣候影響、開(kāi)挖時(shí)可控制地面沉降等優(yōu)點(diǎn)，所以盾構(gòu)機(jī)已經(jīng)被廣泛用于地鐵、鐵路、公路、市政、水電等隧道工程。

    二十多年前，盾構(gòu)的概念和裝備還沒(méi)有進(jìn)入，我們的隧道施工依然是沿用多年的手鎬、鋼釬、、小火車(chē)運(yùn)土的方法。之后，盾構(gòu)機(jī)這種隧道工程機(jī)械被引入。無(wú)論是在山間、江底，還是在城市地下，它就像一輛在黑暗中開(kāi)路的“火車(chē)”，頭頂直徑五六米的大刀盤(pán)，削吞土石，又緩緩?fù)滤偷缴砗蟮膫魉蛶?，同時(shí)，一塊塊拱形預(yù)制件被轉(zhuǎn)舉到需要的位置，拼接成堅(jiān)固的隧道拱圈，隧道掘進(jìn)、排土、襯砌一次成型。

    不過(guò)，那時(shí)我國(guó)的隧道掘進(jìn)領(lǐng)域的裝備基本上是“洋盾構(gòu)”的天下。當(dāng)時(shí)，一臺(tái)進(jìn)口的普通直徑6.3米地鐵盾構(gòu)機(jī)的價(jià)格是6000萬(wàn)，德國(guó)、美國(guó)、日本等少數(shù)跨國(guó)公司掌握著盾構(gòu)的核心技術(shù)，賺取高額的利潤(rùn)，而的企業(yè)只是擔(dān)當(dāng)了“施工隊(duì)”與“加工裝配隊(duì)”的角色?；貞洰?dāng)時(shí)的那種狀況，浙江大學(xué)流體動(dòng)力及機(jī)電系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室楊華勇教授無(wú)奈地說(shuō)“為什么這么貴?因?yàn)槲覀冏约簺](méi)有盾構(gòu)機(jī)的核心技術(shù)。”

    看到“洋盾構(gòu)”獨(dú)掌天下的危，各領(lǐng)域的有識(shí)之士開(kāi)始在“盾構(gòu)掘進(jìn)領(lǐng)域”發(fā)力。

    以浙江大學(xué)楊華勇教授為首的科研團(tuán)隊(duì)從研究洋盾構(gòu)機(jī)入手，不斷地深入研發(fā)盾構(gòu)的核心技術(shù)。2002年，“863”計(jì)劃?rùn)C(jī)器人主題，更是啟動(dòng)了對(duì)盾構(gòu)項(xiàng)目的支持。2004年，浙大研制出了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的電液驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)，這是盾構(gòu)的“心臟”。在當(dāng)時(shí)上海的地鐵施工中，“造”戰(zhàn)勝了洋盾構(gòu)。2009年，天津地鐵3號(hào)線施工，中鐵隧道集團(tuán)研制的“中鐵一號(hào)”國(guó)內(nèi)第一臺(tái)復(fù)合式盾構(gòu)經(jīng)受住了嚴(yán)峻的考驗(yàn)，實(shí)時(shí)檢測(cè)結(jié)果表明，地表變形小于2毫米，地面建筑完好無(wú)損。

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