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[人民日报]地下空间的开路先锋

编辑:lcw 日期:2013-02-01 15:08

     长长的隧道穿江越洋、钻山入岭,地铁四面通达,高铁纵横八方。由于设计和制造“地下空间的开路巨人”——盾构,浙江大学领衔的高校和企业联合科研团队,摘取了2012年度国家科学技术奖科技进步一等奖。
    
    
为了打破“洋盾构”一统天下、隧道施工受制于人的局面,浙江大学与上海隧道工程股份有限公司、中国中铁隧道集团有限公司等龙头企业进行了长期稳定的产学研合作,经过持续12年的盾构关键技术攻关,实现了盾构的“中国设计中国制造”。
    
    
手镐、钢钎、炸药、小火车运土的隧道施工方法,在中国已经沿用了很多年。20多年前,一种叫“盾构”的大型掘进机械装备开始由国外进入。无论是在山间、江底,还是在城市地下,它就像一辆在黑暗中开路的“火车”,头顶直径五六米的大刀盘,削吞土石,又缓缓吐送到身后的传送带上,同时,一块块拱形预制件被转举到需要的位置,拼接成坚固的隧道拱圈,隧道掘进、排土、衬砌一次成型。
    
    
当时,一台进口的普通直径6.3米地铁盾构机的价格是6000万人民币。美国、日本、德国等跨国公司垄断的“洋盾构”赚取着高额的利润。
    
    
“为什么这么贵?因为我们自己没有。”浙江大学流体动力及机电系统国家重点实验室教授杨华勇说。他是获奖项目的第一完成人。
    
    
浙大机电所的科学家们认识盾构,是从诊治“水土不服”的洋盾构开始的。上世纪90年代,浙江大学机电控制工程研究所的杨华勇和魏建华教授常接到陌生电话,往往来自各地的隧道施工现场:“洋盾构”出故障了,“洋专家”应而不到,新配件购而不达。
    
    
随着进口的“洋盾构”越来越多,穿山越岭“出诊”成了杨华勇和魏建华时常要做的一件事。在“治病”的过程中他们发现,盾构中很多问题需要理论研究,于是开始申请国家自然科学基金和杰出青年基金项目,进行科研攻关。
    
    
2002年,国家“863”计划机器人主题,启动了对盾构项目的支持,企业和高校的力量在盾构这一项目上实现融合。
    
    
合作中,浙大团队主要从事电液驱动、推进和控制系统的研发,这是盾构的“心脏”,也是国外技术封锁最严重的部分。
    
    
2004年,浙大研制出了具有自主知识产权的电液驱动和控制系统。对于新技术必须要真刀真枪上场去用。但是施工企业不愿意“冒险”。终于等来了一个“机会”。上海地铁施工,因为突然停电,一台洋盾构“趴窝”了。杨华勇和魏建华到了现场,先修好了洋的,却换上了土的,一启动,大刀盘开始正常发力,传送带上,削下来的泥沙缓缓地不断吐出。使用一切正常,业主才知道接上去的是“中国造”。
    
    
进入“十一五”,盾构项目从最初的消化吸收和关键技术攻关,迈入了“跨越发展”的新阶段。2007年,国家“973计划”综合交叉领域及时支持了这方面的基础和应用基础研究。
    
    
“制造盾构,一开始我们最害怕的就是做出来的东西 ‘貌似神不似’。在大学的帮助下,‘看不见摸不着’的那部分被攻克的时候,我们终于有信心做接下来的事了。”中铁隧道集团有限公司总工程师洪开荣说。
    
    
2009年,天津地铁3号线施工,要从地下穿过天津地铁3号线营口道——和平站标段,地面上,是建筑史上的无价之宝——“瓷房子”。整个建筑是一碰就碎的“瓷娃娃”。加之地处天津市中心,距步行街只有数十米,盾构要求能够不带一点动静地从下面穿越,对盾构密封舱压力平衡和施工技术提出了严峻考验。
    
    
领受这项考验的是中铁隧道集团研制的“中国中铁一号”——国内第一台复合式盾构。“铁人”在项目部工程师们的精心操作下表现堪称完美,实时检测结果表明,局部地表变形小于2毫米,地面建筑完好无损。
    
    
2009年9月9日,随着直径为11.22米的“进越号”盾构慢慢驶入位于上海日晖港畔的接收井,新建的打浦路隧道复线宣告全线贯通。这台由上海隧道股份和浙江大学等联合研制的首台国产大直径泥水平衡盾构,完美实现了它的第一次掘进——它在黄浦江底实现了半径380米的转弯,画出了一道完美弧线,创造了大型泥水平衡盾构最小转弯半径的世界新纪录。
    
    
持续12年的校企合作,使得优越性价比的国产盾构迅速获得了市场认可:已广泛应用于香港、北京、上海、广州、杭州等26个城市,并出口新加坡、印度、马来西亚、泰国等国家。2011年,国产盾构已占当年新增盾构的61%。
    
    
杨华勇说,“大学和企业的产学研合作会继续‘掘进’。”
    
    (2013-01-1-21)



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