黨的二十屆四中全會(huì)提出，“十五五”時(shí)期要加快高水平科技自立自強(qiáng)，引領(lǐng)發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，搶占科技發(fā)展制高點(diǎn)。研制“大國(guó)重器”無(wú)疑是搶占科技發(fā)展制高點(diǎn)的關(guān)鍵之舉。在“十四五”時(shí)期，我國(guó)研制的“大國(guó)重器”不斷“攀”高，站上了一個(gè)又一個(gè)創(chuàng)新制高點(diǎn)。天上，有“嫦娥六號(hào)”實(shí)現(xiàn)全球第一次月球背面無(wú)人采樣返回，有第一座中國(guó)空間站“天宮”；地下，有全球領(lǐng)先的超大直徑盾構(gòu)機(jī)正在掘進(jìn)。從今天（10月25日）開(kāi)始，《焦點(diǎn)訪談》推出系列節(jié)目《大國(guó)重器再攀高》。我手邊的兩個(gè)模型，是我國(guó)自主研制的最大直徑盾構(gòu)機(jī)“江海號(hào)”和“滄淵號(hào)”，看著不大，但在施工現(xiàn)場(chǎng)它們是超過(guò)五層樓高、重量超過(guò)5000噸的“鋼鐵巨龍”。

這里是位于江蘇省長(zhǎng)江入海口區(qū)域的海太長(zhǎng)江隧道施工現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)入地下幾十米，穿過(guò)長(zhǎng)長(zhǎng)的已經(jīng)拼砌好的管片內(nèi)壁的隧道，我們從“江海號(hào)”盾構(gòu)機(jī)的尾部進(jìn)入到“江海號(hào)”的內(nèi)部。

150米長(zhǎng)的“江海號(hào)”內(nèi)部高度超過(guò)5層樓，從尾部向前，首先是100多米的后配套系統(tǒng)，主要包括控制、出渣、注漿、電氣、液壓、導(dǎo)向、物料運(yùn)輸?shù)榷鄠€(gè)復(fù)雜系統(tǒng)。后配套系統(tǒng)的前面，就是“江海號(hào)”的主機(jī)核心部分，主要包括推進(jìn)、管片拼裝、驅(qū)動(dòng)及刀盤(pán)開(kāi)挖系統(tǒng)。

“江海號(hào)”盾構(gòu)機(jī)由中鐵十四局和中國(guó)鐵建重工集團(tuán)聯(lián)合打造，最大開(kāi)挖直徑達(dá)16.64米，專門(mén)為海太長(zhǎng)江隧道項(xiàng)目定制。海太長(zhǎng)江隧道連接江蘇省南通海門(mén)區(qū)和蘇州太倉(cāng)市，過(guò)江隧道長(zhǎng)11.185公里，其中盾構(gòu)隧道段長(zhǎng)9315米，是“十四五”期間國(guó)家重點(diǎn)建設(shè)的過(guò)江通道，也是目前世界最長(zhǎng)公路水下盾構(gòu)隧道和第一條設(shè)計(jì)時(shí)速100公里的過(guò)江隧道。建成后，過(guò)江通行時(shí)間將由目前的1小時(shí)壓縮到10分鐘。

中鐵十四局大盾構(gòu)專家陳健：“它采用的是雙向六車道，采用高速公路的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)速是100公里每小時(shí)，所以它比城市干道或者其他過(guò)江通道建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)更高，速度更快，所以隧道斷面也達(dá)到了16米。隧道采用盾構(gòu)法施工，它要實(shí)現(xiàn)一邊掘進(jìn)，一邊要進(jìn)行襯砌安裝，所以隧道的開(kāi)挖直徑要大于16.64米。” 

盾構(gòu)機(jī)全稱全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)，是遁地鉆山、穿江越海的利器，被稱為“工程機(jī)械之王”，是衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志。盾構(gòu)機(jī)系統(tǒng)復(fù)雜、技術(shù)精密，它的工作原理是通過(guò)刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)，切削隧道工作面的巖土層，一邊開(kāi)挖一邊拼裝隧道支撐管壁，最后在地底下形成一條成型隧道。 

“江海號(hào)”最大開(kāi)挖直徑達(dá)16.64米，盾構(gòu)機(jī)直徑越大，研制難度也呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。

中國(guó)鐵建重工集團(tuán)掘進(jìn)機(jī)事業(yè)部副總經(jīng)理張帥坤：“直徑越大，它的裝配和制造精度要求反而更高，比如說(shuō)我們盾構(gòu)機(jī)核心部件主驅(qū)動(dòng)裝備的精度都是以絲級(jí)計(jì)算的，一絲就相當(dāng)于我們頭發(fā)絲直徑的1/6?！?/p>

不僅設(shè)備的制造裝配精度，還有設(shè)備的可靠性，對(duì)研制團(tuán)隊(duì)也是極大的考驗(yàn)。9315米，這是目前水下高速公路盾構(gòu)隧道的世界最長(zhǎng)距離。這對(duì)盾構(gòu)機(jī)的主軸承的可靠性是極大的考驗(yàn)。被喻為盾構(gòu)機(jī)“心臟”的主軸承是盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過(guò)程中幾乎不能更換的部件。它是盾構(gòu)機(jī)刀盤(pán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵核心部件，它帶動(dòng)刀盤(pán)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)隧道挖掘。為了確保“江海號(hào)”能夠完成超過(guò)9公里的超長(zhǎng)距離掘進(jìn)任務(wù)，研制團(tuán)隊(duì)為江海號(hào)裝配了直徑達(dá)8.6米的世界最大直徑整體式主軸承。

張帥坤：“我們是通過(guò)計(jì)算7.6米的主軸承可以滿足我們負(fù)載需求了，但是我們最終選型設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們是選了8.6米的主軸承，這也是目前全世界應(yīng)用到盾構(gòu)機(jī)領(lǐng)域的最大直徑的整體式主軸承。我們主軸承壽命是按兩萬(wàn)小時(shí)以上來(lái)設(shè)計(jì)的，因?yàn)槲覀冞@個(gè)工程實(shí)際需求不需要這么長(zhǎng)時(shí)間，但是我們把它的富余系數(shù)提升到2倍以上?！?/p>

“江海號(hào)”在掘進(jìn)過(guò)程中，還要面臨一種危險(xiǎn)挑戰(zhàn)，那就是超高水壓、超大埋深。海太長(zhǎng)江隧道最大埋深是在長(zhǎng)江水面之下75米，水壓超過(guò)7.5bar，相當(dāng)于在一個(gè)指甲蓋這么大的面積上，就要承受7.5公斤的壓力。但“江海號(hào)”要掘進(jìn)超過(guò)9公里，刀盤(pán)上的刀具不可避免會(huì)磨損，必須更換才能繼續(xù)工作。但在75米深的水壓下更換刀具，幾乎是一個(gè)不可能完成的任務(wù)。

陳?。骸斑M(jìn)行換刀目前來(lái)講的話要采取壓縮空氣的方法施工，最高限度達(dá)到6bar，在6bar壓力下進(jìn)行作業(yè)需要專業(yè)的潛水作業(yè)人員，也只能作業(yè)半個(gè)小時(shí)，超過(guò)7.5bar它的作業(yè)時(shí)間會(huì)更短，減壓時(shí)間就會(huì)更長(zhǎng)，幾乎就不可作業(yè)?！?/p>

為了攻克高壓換刀這個(gè)“攔路虎”，“江海號(hào)”研制團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)兩年多的攻關(guān)，借鑒深海鉆井平臺(tái)高壓閘門(mén)的經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)新研制成功常壓換刀技術(shù)，為每把可更換刀具加裝了一道高壓閘門(mén)。

“江海號(hào)”重達(dá)5000多噸，這樣的“鋼鐵巨龍”在江底下軟土層掘進(jìn)，工程要求必須嚴(yán)格控制對(duì)地層的擾動(dòng)，沉降必須控制在毫米級(jí)。就像在一塊淤泥里的豆腐上打孔，還得保證豆腐不散。與很多人的想象不同，操作這么精密復(fù)雜的龐然大物精準(zhǔn)掘進(jìn)，只需要兩名技術(shù)人員。

“江海號(hào)”作為國(guó)產(chǎn)最先進(jìn)的盾構(gòu)機(jī)，還創(chuàng)新應(yīng)用了主軸承全狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)、管片構(gòu)件智能拼裝機(jī)器人等幾十項(xiàng)新技術(shù)，它不僅是一臺(tái)自動(dòng)化程度很高的智能盾構(gòu)機(jī)，也是一臺(tái)數(shù)字化的盾構(gòu)機(jī)?！敖Ｌ?hào)”幾十個(gè)系統(tǒng)裝配了成千上萬(wàn)個(gè)傳感器，產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)不僅匯聚在主控制室，也實(shí)時(shí)傳送到地面控制平臺(tái)。

在海太長(zhǎng)江隧道，“江海號(hào)”負(fù)責(zé)右線隧道掘進(jìn)，左線隧道由另外一臺(tái)同樣先進(jìn)的國(guó)產(chǎn)超大直徑盾構(gòu)機(jī)“滄淵號(hào)”負(fù)責(zé)掘進(jìn)?！皽鏈Y號(hào)”開(kāi)挖直徑達(dá)16.66米，整機(jī)總長(zhǎng)176米，總重量超過(guò)5650噸，由中交天和負(fù)責(zé)研制。

中交天和機(jī)械設(shè)備制造有限公司設(shè)計(jì)院副院長(zhǎng)、總工程師徐寅：“我們這臺(tái)盾構(gòu)機(jī)可以說(shuō)是大塊頭有大智慧，這臺(tái)盾構(gòu)機(jī)在核心零部件以及智能化程度達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平，我們的新技術(shù)目前運(yùn)用了大概有20多項(xiàng)。”

中交隧道局海太長(zhǎng)江隧道項(xiàng)目機(jī)電總工程師莫康康：“為了保證施工的安全，‘江海號(hào)’已經(jīng)率先始發(fā)，我們‘滄淵號(hào)’緊隨其后。接下來(lái)的三年，面對(duì)超長(zhǎng)距離的掘進(jìn)施工任務(wù)，我們將精心組織，精益求精，全神貫注，保證海太隧道施工的貫通?！?/p>

兩臺(tái)代表世界領(lǐng)先水平的國(guó)產(chǎn)超大直徑盾構(gòu)機(jī)同時(shí)掘進(jìn)的場(chǎng)景，這在二十年前是不敢想象的。那時(shí)的中國(guó)市場(chǎng)，洋品牌盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)機(jī)絕對(duì)占據(jù)主導(dǎo)地位。

張帥坤：“以前我們使用國(guó)外進(jìn)口品牌的設(shè)備，即使一個(gè)微小的故障出現(xiàn)也要等國(guó)外專家過(guò)來(lái)，配件也要從國(guó)外發(fā)過(guò)來(lái)，有時(shí)候要等好幾個(gè)月，這就對(duì)我們工程施工造成一個(gè)比較大的制約?！?/p>

關(guān)鍵技術(shù)不能受制于人。經(jīng)過(guò)二十年的不斷自主創(chuàng)新，國(guó)產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)從無(wú)到有、從有到優(yōu)，終于實(shí)現(xiàn)趕超領(lǐng)跑。目前中國(guó)盾構(gòu)機(jī)全球占有率已經(jīng)達(dá)到了70%，產(chǎn)品遠(yuǎn)銷五大洲40多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。特別是“十四五”時(shí)期，中國(guó)超大直徑盾構(gòu)機(jī)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，已經(jīng)形成全產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的能力。行業(yè)內(nèi)一般把14米及以上直徑盾構(gòu)機(jī)稱作超大直徑盾構(gòu)機(jī)。

中國(guó)工程機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)掘進(jìn)機(jī)械分會(huì)會(huì)長(zhǎng)，中交天和機(jī)械設(shè)備制造有限公司黨委書(shū)記、董事長(zhǎng)張英明：“這一時(shí)期國(guó)產(chǎn)超大直徑盾構(gòu)機(jī)的研制與應(yīng)用呈現(xiàn)出數(shù)量快速增長(zhǎng)、技術(shù)迭代加速、應(yīng)用場(chǎng)景深化的鮮明特點(diǎn)。中國(guó)盾構(gòu)機(jī)智能化水平實(shí)現(xiàn)飛速發(fā)展，應(yīng)用場(chǎng)景從地鐵、公路隧道向穿江越海通道、深層地下空間發(fā)展，（向）能源通道等更多領(lǐng)域延伸。盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)方向不只有水平掘進(jìn)，也開(kāi)始向斜向豎甚至向拐彎掘進(jìn)，像我們中交天和研制的‘首創(chuàng)號(hào)’超大直徑硬巖豎向掘進(jìn)機(jī)，今年6月在天山勝利隧道工程中成功貫通世界最深高速公路豎井，解決了特長(zhǎng)隧道通風(fēng)的這一難題?！?/p>

只有不斷創(chuàng)新才能領(lǐng)跑。這里是“江海號(hào)”盾構(gòu)機(jī)的誕生地，位于湖南長(zhǎng)沙的中國(guó)鐵建重工。中國(guó)幾乎一半的盾構(gòu)機(jī)都在這里研發(fā)制造。這里的科研人員依托過(guò)去上千臺(tái)盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)機(jī)研發(fā)制造和施工作業(yè)的海量數(shù)據(jù)積累，正在研發(fā)最新的盾構(gòu)機(jī)數(shù)字孿生大模型技術(shù)。

大國(guó)不能沒(méi)有盾構(gòu)機(jī)這樣的國(guó)之重器，但是大國(guó)重器的關(guān)鍵核心技術(shù)買不來(lái)，要不來(lái)，必須靠我們自主創(chuàng)新。中國(guó)盾構(gòu)機(jī)從跟跑到領(lǐng)跑的歷程告訴我們，只有國(guó)家的綜合實(shí)力、科技實(shí)力不斷提升，產(chǎn)業(yè)鏈不斷發(fā)展完善，我們才能夠研制出世界領(lǐng)先的大國(guó)重器。接下來(lái)的“十五五”時(shí)期，我們中國(guó)的盾構(gòu)機(jī)將會(huì)朝著更大的開(kāi)挖直徑、更快的掘進(jìn)速度、更深的掘進(jìn)深度、更多的應(yīng)用化場(chǎng)景等方面持續(xù)發(fā)力，變得更高端、更智能、更綠色，在技術(shù)領(lǐng)域持續(xù)實(shí)現(xiàn)世界領(lǐng)跑，也助力更多超級(jí)工程的實(shí)現(xiàn)。