开拓中国装备“领跑”新道路

    通讯员  钟工宣

    双龙镇海，重器强国。继1月10日世界最长海底高铁隧道盾构机“定海号”在铁建重工下线后，2月26日，另一条由铁建重工研制的“瑞龙”——超大直径盾构机“甬舟号”成功下线，同样应用于世界上最长海底高铁隧道——宁波至舟山铁路金塘海底隧道。

    “甬舟号”盾构机刀盘开挖直径14.57米，全长135米，总重量4350吨，配备特制刀具308把，整体达到世界一流水平。盾构机刀盘涂装“瑞龙”“祥云”图案，寓意着建设者们乘着龙的祥瑞之气和冲破一切困难的英勇气概开启盾构穿海之旅。

    这些“地下蛟龙”的研发带头人，就是刚刚当选“2023年大国工匠年度人物”的铁建重工掘进机研究设计院副院长张帅坤。16年前，他作为一名盾构司机，用的是进口的“洋盾构”，处处被外国人“卡脖子”。今天，张帅坤带领团队在铁建重工自主研制国产盾构机，让关键核心技术牢牢掌握在自己手中，使国之重器不再受制于人。

    盾构机亦称“地下航母”“钢铁巨龙”，十多年前，花两亿多元“天价”买一台“洋盾构”，不但交货周期长达两年，而且服务跟不上，哪怕一颗螺丝钉损坏，都要花几十倍的高价从海外购买，甚至国外的服务人员从离开本国就开始计时收费，并要求头等舱、五星酒店套房等待遇。哪怕一次普通维修，也要拉出一道警戒线，不让中国人靠近。

    有一次，盾构机拼装系统出现抖动，导致整机“瘫痪”，前后请了三批外方人员，持续一个多月都没修好，每天损失在20万元以上。当中方提出自己维修时，外方人员拒绝提供资料，甚至威胁不再提供产品质保。紧急关头，项目组顶住压力组建自己的团队，张帅坤会操作懂维修，成为核心一员。

    张帅坤所在团队一边翻译说明书，一边拆解零部件，历经七天七夜的研究对比，查找出不合格的马达阀门芯，迅速进行了国产化替代。从此，张帅坤走上了研发岗位，开始参与研制国产盾构机。

    盾构机是定制化高端装备，一台大盾构机由几万个零部件构成，每一项设计都要结合工程实际个性化研究，技术难度极大。

    2018年，铁建重工受领常德第一条过江隧道建设任务，盾构机要潜入江底，挑战高水压和松散卵石层。设备每下降10米，就增加1个大气压，潜水员要随时钻进40多米深的高压舱更换被磨损的刀具，每更换一把刀具要耗时1天，且风险极大。张帅坤和团队成员做了三百多次高水压试验，成功研发“常压换刀”技术，耗时仅需两小时。这一独门绝技填补了行业空白，成功应用于中国水下最深隧道盾构机“深江1号”等数十台国之重器，创造了行业最快纪录。

    在盾行“江河湖海城”的创新实战中，张帅坤和团队培育了120多名高端地下装备创新人才，承担国家、省部级项目7项，获授权专利300余件。

    铁建重工的掘进机直径从0.5米到23米级，涵盖130余类产品。2020年，张帅坤团队仅用7个月时间，就成功研制出国产首台16米级超大直径盾构机“京华号”。回忆“京华号”的研制之艰，张帅坤刻骨铭心。

    2020年9月26日，“京华号”下线的前一天，张帅坤心绷得紧紧的。尽管前期多次比对设计方案、检查盾构部件，并转动刀盘测试，但一想到第二天有众多院士专家一同见证，颇有经验的张帅坤还是感到紧张。

    “从26日一早开始检查测试，一直到27日凌晨3点。”张帅坤和团队成员通宵达旦，他们深知，这台盾构机对于团队和公司乃至整个行业，都意义重大。

    首先，16米级，是当时首次锻造，这将问鼎国产最大盾构机，注定就是一个空前的项目。其次，这台盾构机参与北京东六环改造工程建设，意义重大。

    在“京华号”问世之前，6-8米常规直径、8-15米大直径的国产盾构机取得快速发展，已全面支撑了我国城市地铁、水利等隧道工程建设，实现了国产装备从替代进口到实现出口的跨越。

    张帅坤坦言，较之常规直径、大直径盾构机，15米级以上超大直径盾构机的系统集成更复杂，加工制造更困难，可靠性要求更高，工程应用风险更大，一直是国产盾构机技术研发和推广应用的薄弱领域。

    从2020年2月开始，张帅坤带领研发团队合力攻坚、迎难而上。

    当时，新冠肺炎疫情暴发，研发设计却一天不能延迟，想要面对面与客户交流，几乎不太可能，研发团队只能通过视频会议与客户一一讨论、确认盾构机的各项参数。直至3月，“京华号”才真正进入制造阶段。

    一般一台超大直径盾构机的生产周期在12个月以上，但在严峻的疫情形势下，研发团队加快设计、论证速度，生产车间加班加点，“京华号”只用了7个月。研发周期缩短，“京华号”技术含金量、质量丝毫不打折扣，成为铁建重工研发超大直径盾构机技术的集大成者。

    张帅坤自豪地说，“京华号”在规模上，是国产最大直径盾构机，在技术应用上，也处于世界领先水平。

    “像首次应用的同步双液注浆技术，控制了隧道上浮量，提高了成型隧道的质量。”张帅坤进一步说，“京华号”还配置了常压换刀、伸缩主驱动、重载高效物料运输、大功率泥水环流、高精度开挖面气液平衡控制等多项核心技术。

    “‘京华号’研发设计过程充满挑战，但铁建重工凭着十余年的技术积累，让困难指数陡然平滑，研发工作变得顺理成章、水到渠成。”张帅坤认为，“京华号”的成功研制，是中国大盾构产业的一次创新蝶变。

    潜心钻研让“京华号”成为当之无愧的“网红”重器——2021年5月28日，习近平总书记在两院院士大会上提到，“最大直径盾构机顺利始发”，“京华号”入选《习近平新时代中国特色社会主义思想学习问答》一书，成为引领中国制造迈向中国创造、推动高质量发展的生动案例；亮相国家“十三五”科技创新成就展，接受党和国家领导人检阅；涂装“最萌”京剧脸谱的刀盘，广受网友热捧。这些都让张帅坤和团队备受鼓舞。

    如今，在以张帅坤为代表的科研工作者砥砺攻关下，铁建重工的产品出口到数十个国家和地区，向国外输出中国式现代化科技成果和中国标准，实现从“跟跑”“并跑”到“领跑”，打开了中国装备装备世界的开拓之路。