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    鐵建重工自主研發盾構機核心技術——“地下蛟龍”筑山海通途

    來源:鐵建重工

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    所屬頻道:新聞中心

    關鍵詞:盾構機

        4月14日,經濟日報刊發專題報道《鐵建重工自主研發盾構機核心技術——“地下蛟龍”筑山海通途》,聚焦鐵建重工自主創新鑄國之重器,推動中國掘進裝備創新蝶變,走向世界。全文如下:


        在北京東六環入地改造工程中,長150米、重4300噸的國產最大直徑盾構機“京華號”成功穿越了首個特級風險源;在廣東東莞虎門鎮,我國最深海底隧道盾構機“深江1號”正在向珠江口106米的海底深處掘進……這些體形巨大、猶如“地下蛟龍”的施工利器,都來自中國鐵建重工集團股份有限公司。


        十幾年前,我國盾構機主要依賴進口,甚至盾構施工都難以獨立完成。如今,國產盾構機在國內新增市場占有率達到了95%以上,并占據了全球三分之二的市場份額。在此期間,鐵建重工推動以盾構機為代表的地下工程裝備產業發展,在“強投入”的創新驅動下,充分用活“揭榜掛帥”機制,激活科技創新強勁動能。


        通過做強地下工程裝備主導產業鍛長板、持續研發關鍵核心技術補短板,鐵建重工實現了技術從跟跑、并跑到部分領跑,產品從進口到出口的巨大跨越。



        提升創新活力


        “京華號”“深江1號”“錦繡號”……這些都是集開挖、支護、出碴等功能于一體的高端地下工程裝備。在鐵建重工長沙產業園的生產車間里,工人們駕起天車,或拉或頂,吊裝分塊盾體,一臺臺盾構機從這里組裝出廠,走向全國,走向世界。


        在近期披露的鐵建重工2021年年報中,一組數據引人注目:2021年,企業研發投入達6.78億元,占營收比例7.12%;研發人員1413人,占總人數28.6%。


        “企業一直以來都很重視科技創新資源投入,科技創新始終保持兩個比例不變,即每年研發經費投入占營業收入不低于5%,研發設計人員占員工總數的比例不低于20%?!辫F建重工科技發展研究院院長廖金軍說。從數據看,鐵建重工2019年、2020年、2021年研發投入占營收比例分別為6.43%、7.27%和7.12%,高于同行業企業研發投入水平。


        企業想要獲得長遠發展,光有投入還不夠,還得用活機制。廖金軍介紹,盾構機技術十分復雜,涉及機、電、液、光、控制、智能、巖土、工程等多學科和多領域的高精尖技術,需要跨學科、跨部門、跨行業協同攻關。


        近年來,鐵建重工顛覆了以往直接申報科研項目的模式,實施了“發布指南,征集難題,總師掛帥,組隊實施”的科研項目管理機制,充分發揮“揭榜掛帥”機制作用。鐵建重工根據產業規劃制定科研項目指南,明確指標張榜公布項目;實施總師公開競聘揭榜,“英雄不問出處”;打破部門墻、專業墻限制,不同研究院、不同專業人員通過自申報,與項目總設計師雙向選擇,形成研發團隊協同研發;放權賦能,總師掛帥,組織項目實施;每個項目評定總積分,項目總師負責實施過程積分分配。


        廖金軍說,通過機制創新,大大提升了企業科研創新活力,實現變被動創新為主動創新,科研立項數量加倍增長。2021年,鐵建重工新增授權專利346件,累計專利總數為1554件,其中發明專利“敞開式掘進機”獲中國專利金獎。


        強化技術優勢


        在鐵建重工盾構機總裝車間里,一臺直徑6.87米的泥水平衡盾構機開始裝配?!斑@是一臺出口新加坡的盾構機,計劃6月工廠驗收?!辫F建重工泥水盾構研究所工程師王朝輝一邊比對圖紙一邊說。


        在他們研制的設備中,直徑6.87米算是個“小個頭”。王朝輝所在的這個車間,自2020年以來,已陸續出廠了多個直徑14米及以上的“大個頭”盾構機,超大直徑盾構機打破了國外品牌的壟斷。


        鐵建重工掘進機研究設計院副院長張帥坤告訴記者,相比6至8米常規直徑、8至14米大直徑盾構機,14米及以上超大直徑盾構機的系統集成更復雜,加工制造更困難,可靠性要求更高,工程應用風險更大,一直是國產盾構機技術研發和推廣應用的薄弱領域。以“京華號”為例,這是國內企業首次鍛造16米級超大直徑盾構機,研發與設計充滿挑戰?!拔覀儩撔墓リP2900多個日夜,陸續解決了多個關鍵系統設計、制造技術難題?!┤A號’無論是尺寸規模,還是技術應用,都達到世界領先水平?!睆垘浝ぷ院赖卣f。


        據統計,2020年以來,鐵建重工已經成功研制6臺15米及以上超大直徑盾構機,分別應用在杭州艮山東路、下沙路項目,長沙湘雅路過江通道,安徽蕪湖過江隧道,北京東六環改造,珠海橫琴杧洲隧道工程跨海隧道等工程中,鞏固了國產超大直徑盾構機核心技術自主可控能力,推動中國高端地下工程裝備領先世界。


        國產裝備提速重大工程,重大工程助攻國產裝備。目前,鐵建重工研制的盾構機在主驅動集成、變頻驅動和控制、高承壓主驅動密封、高精度隧道導向、設備姿態監控等方面,均已達到國際先進水平,其中常壓換刀、開挖艙作業機器人、永磁同步驅動、電液混合驅動、大埋深可變徑設計方法等技術已實現世界領先。


        以電液混合驅動技術為例,傳統設備多為單動力驅動,在硬巖層開挖選擇轉速更高的電機驅動,軟巖地層開挖則選擇液壓馬達驅動。鐵建重工研制團隊通過創新運用液壓馬達和電機雙驅動,實現速度與馬力自如切換,破解了困擾隧道挖掘行業多年的世界級難題——“卡機”問題。



        加快數字化轉型


        當前,制造業數字化轉型升級已成為企業發展新趨勢。作為傳統制造企業,在產業升級的風口,鐵建重工圍繞數字化轉型升級進行了諸多摸索與嘗試,著力推進以研發設計數字化、產品機器人化、制造智能化、服務數智化、管理智慧化為技術方向的數字化轉型。


        “簡單地說,就是要將產品塞進電腦、將車間搬上電腦、將隧道建在電腦?!辫F建重工黨委書記、董事長劉飛香比喻說,企業要構建產品設計、制造、施工全過程數字孿生系統,在虛擬空間中實現研發設計、模擬制造、模擬運行,滿足定制化、個性化、多樣化產品需求。


        圍繞產業智能化升級,鐵建重工打造了具有智能感知和分析決策功能的地下工程裝備,并在高原鐵路、鄭萬高鐵等重點工程中實現應用,有力助推了地下工程建設的少人、無人作業。


        隨著一批國家戰略性工程的開工建設,我國對高端地下工程裝備的需求與日俱增?!安糠謬a配套核心基礎件可靠性不足,性能指標不能滿足設計要求,產品智能化程度有待提高等問題,是今后亟待制造企業解決和攻克的難點?!眲w香說,比如盾構機的一些核心零部件,由于應用工況惡劣、產品可靠性要求極高、規格尺寸巨大,對基礎設計理論、原材料、熱處理、制造加工工藝、裝配與試驗能力提出了近乎苛刻的要求。


        “鐵建重工正依托多項國家和省級重大科技項目,開展盾構機關鍵技術攻關,推動我國地下工程裝備實現從關鍵零部件到整機的全面國產化,促進產業產品全面領先世界?!眲w香說。


      (審核編輯: 智匯聞)

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