落後一百多年, 中國如何逆襲“世界工程機械之王”?
這是專門為孟買沿海公路隧道施工量身訂制的盾構機，開挖直徑12.19米，整機長度80米，總重量2300噸，將成為印度境內最大直徑的盾構機，同時打破發達國傢對海外大直徑盾構市場的壟斷。
在驗收過程中，印度客戶邀請的英國專傢對這臺盾構機不由得豎起瞭大拇指。他說：“太棒瞭，這是我見過最好的隧道掘進機。”與此同時，另兩臺將服務於印度班加羅爾地鐵建設的設備也順利驗收。
今年3月18日，那臺大直徑盾構機的盾體被拆卸包裝成八塊，刀盤分割成五塊，陸續裝車發出，途經上海港再海運到孟買。然而4月30日，設備運抵孟買的隧道施工地後，就一直處於閑置狀態。
這是為什麼？除瞭新冠疫情影響，主要是在最近幾個月中印關系迅速惡化的沖擊下，印度的施工單位一直拿不到允許中國工程師來工作的官方許可，而本地工程師又不會組裝盾構機的100多個零件。
目前，印度施工單位計劃：請正在為孟買地鐵三號線提供安裝技術支持的中國工程師來幫忙。因為兩個項目設備大體相似，主要的區別是尺寸。但是，即便盾構機組裝好，也仍需要原工程師來測試。
有趣的是，孟買地鐵三號線的情況也不容“樂觀”。項目所使用的18個全斷面硬巖隧道掘進機（TBM）中，有8個是中國企業制造的，而其它10個雖然來西方國傢的公司，但也是在中國制造的。
印度基建項目對中國重工機械的依賴可見一斑。所以，當地那些嚷嚷要抵制中國貨的言行，隻會損害他們的許多項目進展。然而，不容忽視的是，中國盾構機拿下印度背後，也曾艱難和心酸追趕。
01
掉隊百年
盾構機是一種使用盾構法的隧道掘進機。在國內，習慣將用於軟土層的隧道掘進機稱為盾構機，將用於巖石層的稱為TBM，即全斷面硬巖隧道掘進機。但在國際上則沒有明顯區分，統稱TBM。
在作用上，盾構機和TBM能開山辟路、穿越河海，主要用於鐵路、公路、地鐵和水利等基建工程的隧道環節。因此，有人叫它“鋼鐵穿山甲”，有人叫它“水下航母”，也有人叫它“世界工程機械之王”。
還有一個形象比喻是“地下蛟龍”：這條龍的嘴是最前端的切削刀盤，可以把地下的泥沙石頭吃進嘴裡，通過龍肚子裡面的各種消化器官，即螺旋傳送機輸送到皮帶傳送機，再通過渣土車運往後方。
全球盾構機的發展，可以追溯到約兩百年前。1818年，法國工程師佈魯諾爾無意中看到瞭一條鑿船蟲。它一邊蠕動一邊在木頭上鉆洞，同時從體內分泌的一種黏液能加固洞穴，還能抵抗木板的潮濕。
這次意外的發現激發瞭佈魯諾爾的靈感。於是，他提出瞭盾構掘進隧道的原理，據此設計的“開放型手掘盾構機”獲得英國專利。1825年，他研制出瞭矩形盾構機，首次應用於泰晤士河隧道工程。
泰晤士河隧道的建設並不順利，中間發生河水灌進隧道及瓦斯爆炸等問題。在佈魯諾爾歷時7年改進盾構機後，又經過多年精心施工，隧道終於在1843年建成，成為世界工程史一座重要的裡程碑。
1887年，工程師格雷特在南倫敦鐵路隧道施工中，成功使用瞭圓形盾構和壓氣組合工法，為現代盾構機奠定瞭基礎。此後，盾構機相繼傳入美歐、日本、前蘇聯及我國等等，並得到不同程度發展。
在20世紀的一百年間，前50年是盾構機及TBM在歐美日得以推廣普及，後50年是歐美日企業推動盾構技術自動化、多樣化和大直徑化等升級，並統治瞭全球市場。而與此同時，中國卻明顯掉隊瞭。
02
幡然醒悟
建國初期，東北阜新煤礦用直徑2.6m的手掘式盾構及小混凝土預制塊修建疏水巷道，這是我國首條用盾構掘進機施工的隧道。此外，1957年，北京市下水道工程首次采用瞭兩臺自研盾構機施工。
這距離西方首臺盾構機已落後一百多年。六七十年代，北京、上海、杭州等城市的研究機構，曾在盾構機研發上獲得一定突破。但受當時技術、經濟條件及計劃經濟體制限制，發展一直比較緩慢。
到瞭九十年代，中國盾構技術開始取得長足進步，其中以上海尤為明顯。比如1990年，上海地鐵1號線工程全線開工，18km區間隧道采用瞭7臺中法聯合制造的φ6.34m土壓平衡盾構掘進機。
此後，隨著國內經濟快速發展，要修的鐵路及隧道等設施越來越多，對盾構機的需求同步迅速增加。但無奈在“造不如買”思潮下，國內設備幾乎全部依賴進口，使得德日三國美企業占據90%以上市場。
但是，高度依賴國外設備面臨許多問題：成本高昂，跨國溝通低效，甚至“技術專傢要人傢配，檢修還拉警戒線”。比如1997年，原鐵道部耗資7億才引進兩臺德國硬巖掘進機，用於西康鐵路秦嶺隧道。
另外，中方施工人員在出故障求助於國外廠傢時，對方提出的解決方案往往是高價錢更換部件。比如1999年，在廣州二號線施工中，一臺進口盾構機沒有抓牢“管片”，後來對方提出300萬換修費用。
這導致中國盾構機事業陷入“冰與火”的狀態中，一方面基礎設施建設遍地開花，國內對盾構機的需求飆升至占全球60％以上。另一方面，在應用上卻處處受制於人，甚至導致項目施工進度受到極大影響。
這一切，都刺激著中國盾構人的自尊心及昂揚鬥志。全部花錢從國外進口，靠它們支撐中國基建產業？這非常不現實，隻會繼續挨打受氣。因此，自主研發生產盾構，成為擺在中國面前的唯一出路。
03
強勢逆襲
新世紀初，錢偉長曾上書中央，建議“國傢應研制和使用中國盾構，改變進口盾構一統天下的局面”。之後不久，“863”計劃首次立項開展盾構關鍵技術研究，正式拉開瞭國傢層面自主研發盾構的序幕。
2003年，水利部利用遼寧省大夥房輸水渠道施工急需采購三臺盾構機的機遇，落地合資模式招標采購，美國羅賓斯公司中標兩臺，與大連重工合作生產；德國維爾特中一臺標，與北方重工合作生產。
這兩項合作開啟瞭國內盾構機生產的先河。此後，我國又進一步將盾構機的研制納入“863”專項，列入十六項攻關項目之一。在國傢設立專項基金等支持下，國內多傢企業開始入局產品設計、制造等。
但是，在之後較長一段時間內，國內企業研制的盾構機技術水平不過關，采用自主創新、合作創新以及轉型創新等模式的企業都沒有打開局面。因此，鐵路、地鐵等隧道挖掘還隻能依賴進口的設備。
直到2009年，情況才出現逆轉。這時“基建狂魔”本性集中迸發，中國鐵建、中國中鐵、上海隧道制造的盾構機先後成功下線。有意思的是，他們都號稱自己的是“國產首臺盾構機”，打破瞭國外壟斷。
實際上，真正的轉折點發生在2015年。這一年，中鐵建工和中鐵十六局合作研發的國產首臺大直徑盾構機在長沙下線。由於擁有完全的自主知識產權，這才打破瞭國外近一個世紀的盾構技術壟斷。
僅僅十幾年，中國盾構機高歌猛進，產品迅速迭代、升級，已經能夠生產適用各種地質條件、各種項目需求的大型盾構機。目前，國產盾構機每年出廠臺數、擁有量、盾構隧道施工裡程，都是世界第一。
此外，“三十年河東三十年河西”，國產盾構機已占國內90%市場份額。其中有六大王牌軍：鐵建重工、中鐵裝備、中交天和、上海隧道、三三工業、北方重工。前二者是領頭羊，但個個創新能力爆表。
04
返銷海外
誰都可能沒有想到2001年，中國中鐵95%基建開發都是進口設備，光盾構機的投入一年就超50億元。但如今中國已經打瞭個漂亮的翻身仗：國產盾構機不僅返銷多個國傢，而且已占全球2/3市場。
顯然，國產盾構機在崛起過程中，也盯住瞭海外市場。比如黎巴嫩缺水問題曾特別嚴重，當地居民維持生活依靠昂貴的桶裝水。2014年，黎巴嫩宣佈瞭工期數年的大貝魯特供水項目，但施工特別困難。
因為引水隧洞隻有3.5米的直徑，全世界那時都沒有量產那麼小的掘進設備。對此，2015年，中國中鐵成功研制全球最小直徑的巖石隧道掘進機，第二年就發貨運往瞭黎巴嫩，應用在供水項目中。
在中國設備助力下，項目中距離最長施工難度最大的2號隧道已於2018年3月貫通，去年投入使用後，約160萬人口的用水問題將得到很好解決。準確抓住各國需求，是國產盾構機成功的一大要素。
此外，中國的盾構機性價比更高。比如過去中國花3億元從德國進口一臺盾構機，現在就以2億元的價格出口。由於國產盾構機動輒比國外便宜2000萬元以上，國際同類產品價格硬是被拉低瞭40%。
當然中國盾構機在技術和制造上也不馬虎，而且逐步實現瞭引領。世界首臺馬蹄形盾構、世界最大矩形盾構、全球首臺斜井雙模式TBM、全球首臺永磁電機驅動盾構機……這些領先技術都出自我國。
2018年3月，中交天和研制的“巨龍”超大直徑盾構機順利下線，直徑達12.12米，後用於中國當年在海外最大公路隧道項目——孟加拉國卡納普裡河底隧道工程，首次打破歐美壟斷海外高端設備局面。
此外，2017年，中國盾構機首次打入歐洲市場，出口俄羅斯時一“去”就是五臺。緊接著是土耳其、丹麥、意大利、法國、澳大利亞、印度等等，總計數十個國傢和地區的城市軌道、引水工程等基建項目。
05
結語
經過十多年探索與開發，中國盾構機已從任人宰割，到登頂世界前列。可以設想在未來的超級工程，比如川藏鐵路或者海峽隧道，必將需要專門定制的超級裝備。國產盾構機將為“基建狂魔”奠定新底色。
值得註意的是，即便國內基本沒有瞭純進口的盾構機，但國內一些盾構機的核心部件主軸承、減速機尚未完全實現國產化。因此，中國盾構人還需要再接再厲、攻堅克難，力爭所有關鍵部件都能“拿下”。
曾經有一段時間，國內“造不如買”現象盛行，盾構機這樣的“大國重器”也不例外。幸運的是，中國人在盾構機上及時調轉船頭，而且推動實現瞭產業的順利發展。這也讓我國如今少瞭一個被“卡脖子”的領域。
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