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曾几何时,浦东人还称去浦西为“去上海”。80年代初,浦西夜晚灯火通明、夜景迷人,浦东却阡陌交错、恍如隔世。直至连接黄浦江两岸的隧道、桥梁陆续通车,上海越江交通不便的格局才逐渐被打破。现在,当你乘上地铁、打开手机,朋友圈还没刷新便已到了对岸。你又是否想过,那些深埋于黄浦江底的隧道下,隐藏着数代隧道建设者的汗水与努力。
穿梭于地下深处的隧道,离不开一个无法替代的开路先锋——盾构掘进机。它凭借着巨大的动力和精密的仪器结构,在地下打出一条宽阔的大道来,它强硬推进,掘地排土,凝构成拱形隧道,整个过程一气呵成,是一个“移动式掘进工厂”,属于典型的装备制造业“精英俱乐部”。
你或许不知,这项于城市建设各领域广泛应用的盾构机设计制造技术,在10多年前完全被德国、日本、法国等西方国家垄断,进口土压平衡、泥水平衡盾构机占全国市场总量的100%;所有有关盾构机的核心技术,外方均拒绝提供。
设计制造属于自己的国产盾构,是中国所有隧道建设者的梦想。在此背景下,有着近半个世纪隧道施工经验、在泥里与盾构一起“摸爬滚打”数十年的上海隧道工程有限公司(以下简称上海隧道)主动挑起了国产盾构制造的重任。直至2004年,上海隧道成功研制了我国首台自主知识产权的国产盾构“先行号”。
上海城建隧道公司盾构研发基地总工程师顾建江,作为25年的老盾构人,从1990年刚入厂时对盾构一无所知到今天的世界一流盾构专家,见证和引领着中国盾构业从学徒到教练的逆袭。
只进不退
“中国第一次大规模使用盾构掘进装备是在上海地铁1号线,当时我们采用了从法国引进的直径6.34米土压平衡盾构掘进,这可能也是中国建设者接触国外地铁盾构的最早记录。”顾建江说,那时候一台进口洋盾构的价格是几千万元;如果需要技术支持,则必须以每天千元的价格请外国工人去现场。“为什么这么贵?因为中国人自己没有,而且世界上少数西方国家垄断了这项技术。当时中国市场并不被外国厂商看好,洋盾构出了问题后甚至还经常出现厂商敷衍了事的情况。”顾建江说,设计制造属于自己的盾构掘进机是当时中国所有隧道建设者的梦想。
从1965年国内第一条越江隧道建设算起,到2004年设计制造出第一台自主知识产权的国产地铁盾构“先行号”为止,中国的隧道人拼搏近半个世纪;而从“先行号”的诞生到现在批量应用于国内各大工程,他们又努力10余年。许多工程师、技术工人发奋图强,最终却因各种原因,壮志未酬、抱憾引退。
盾构掘进机的设计制造为什么如此困难?这与其高技术含量、多学科交叉的复杂工艺的门槛有关。“盾构掘进机不只是一个机器,而是一个移动式掘进工厂,”顾建江说,盾构制造涉及土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等十多个专业领域,需要不同背景的技术人员交叉作业配合;此外,盾构也是一种无法标准化生产的现代机械,需要根据具体施工地质环境设计量身定制。
顾建江表示:“当时我们也想过要放弃国产盾构的研发。然而,自1965年建成中国第一条越江隧道——打浦路隧道以来,中国隧道建设领域的每一次技术飞跃技术都几乎由隧道人引领。在国产盾构设计制造上,如果我们的团队退怯了,那么谁又能担当起这个重任?我们有这个责任、有这个义务把中国人的盾构造出来!”
2002年5月,经过十余年的研究开发,盾构国产化终于取得了突破性的技术进展,并正式被列入国家863计划。由于国外厂商对于盾构技术保密非常严格,公司既得不到任何的信息,也买不到任何的配件。“我们挤在十个平方米左右的小房间里,由于没有好的设备,设计师只能将零部件一笔一笔画出来的。从刀盘驱动等硬件系统到PLC软件系统,全部自主设计开发完成,光是盾构图纸就有几千张。”功夫不负有心人,2004年9月“先行号”盾构样机在上海诞生,实现了“从无到有”的突破,中国隧道人朝思暮想的盾构梦,就此成为现实。
2007年,“先行号”土压平衡盾构在上海地铁二号线延伸段顺利下线。2009年,我国首台大直径(11米以上)国产泥水平衡盾构隧道“进越号”于打浦路隧道复线成功运用,在黄浦江底生生地打出一条宽阔的大道,完成了看似不可能完成的任务。“我们是盾构人,和盾构机一样,我们只进不退。”
“后退意味着什么?整个工程都会废掉。我们发展过程中有挫折,有痛苦,但是绝没有退堂鼓,这是盾构人的责任所在。”顾建江这样总结上海隧道的盾构精神。