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浙江大學(xué)攻克盾構機設計制造關(guān)鍵技術(shù) ——

“掘進(jìn)”路上攀高峰

發(fā)布時(shí)間:2024-06-20來(lái)源:中國教育報作者:蔣亦豐 方能10

團隊通過(guò)持續科研攻關(guān)攻克了盾構裝備自主設計制造關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化,推動(dòng)中國在隧道掘進(jìn)裝備領(lǐng)域從“跟跑”向“并跑”和“局部領(lǐng)跑”的轉變

高速公路通車(chē)里程世界第一,高速鐵路通車(chē)里程世界第一,城市軌道交通運營(yíng)里程世界第一,中國基礎設施建設水平不斷提升的背后,國產(chǎn)盾構機功不可沒(méi)。盾構機被稱(chēng)為“工程機械之王”,是交通、水利、國防等領(lǐng)域重大工程建設的核心裝備?!澳壳拔覀冏灾髟O計制造的盾構機全球占比超70%?!比涨?,浙江大學(xué)工學(xué)部主任、機械工程學(xué)院學(xué)科負責人楊華勇院士在接受記者采訪(fǎng)時(shí)自豪地說(shuō)。

但是,在2008年以前,盾構機的關(guān)鍵技術(shù)被國外壟斷,國內施工使用的盾構機幾乎全部依賴(lài)進(jìn)口,價(jià)格昂貴且維修不易,中國企業(yè)只是擔當了“施工隊”與“整機裝配隊”的角色,一遇到問(wèn)題只能干著(zhù)急。

上世紀90年代后期我國開(kāi)始進(jìn)口二手與個(gè)別的新盾構。楊華勇回憶,當時(shí)盾構機核心技術(shù)與產(chǎn)品完全受制于人,被“卡脖子”的滋味很不好受。德國生產(chǎn)的刀盤(pán)直徑為6.3米的地鐵新盾構要6000萬(wàn)元的天價(jià),我國只能進(jìn)口二手盾構以應對工程施工的需求。

2001年,楊華勇開(kāi)始接手盾構的技術(shù)論證,正式開(kāi)始了“掘進(jìn)”技術(shù)壁壘的征程。

兩年間,楊華勇團隊深入實(shí)地調研,有些隧道工程施工現場(chǎng)位置偏僻,到達現場(chǎng)需轉乘交通工具5次以上;不少工地條件艱苦,沒(méi)有通訊工具,洗澡水限時(shí)限量使用。

在如此艱苦的條件下,楊華勇帶領(lǐng)產(chǎn)學(xué)研用團隊針對盾構裝備失穩、失效和失準三大國際難題,開(kāi)始了夜以繼日的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。終于在2004年團隊研發(fā)出被認為是盾構“心臟”的液壓驅動(dòng)和控制系統,這也是被國外技術(shù)封鎖最嚴的部分。

面對取得的成就,團隊成員乘勝追擊。2008年,楊華勇帶領(lǐng)產(chǎn)學(xué)研團隊研制出國內首臺復合盾構,在天津地鐵3號線(xiàn)營(yíng)口道——和平路標段的地下隧道掘進(jìn)中率先“嘗鮮”。施工過(guò)程中幾乎檢測不到地表沉降。樣機的掘進(jìn)性能與速度,達到甚至優(yōu)于同時(shí)掘進(jìn)的另一臺進(jìn)口盾構機。

經(jīng)此一“戰”,國內施工企業(yè)開(kāi)始追著(zhù)國內盾構機廠(chǎng)家下訂單,國產(chǎn)盾構機批量生產(chǎn)就此起步。2012年,楊華勇?tīng)款^完成的“盾構裝備自主設計制造關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化”獲國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎一等獎。迄今,中國盾構機已累計生產(chǎn)超4000臺,全球市場(chǎng)份額占比超70%,銷(xiāo)售與應用范圍遍及全球四大洲40多個(gè)國家,直接經(jīng)濟效益超2500億元以上,帶動(dòng)隧道建設相關(guān)投資超4萬(wàn)億元。

楊華勇帶領(lǐng)產(chǎn)學(xué)研團隊實(shí)現了中國在隧道掘進(jìn)裝備領(lǐng)域從“跟跑”向“并跑”和“局部領(lǐng)跑”的轉變,下一步,楊華勇正針對當前該行業(yè)國際共同面臨的隧道掘進(jìn)裝備智能化難題,帶領(lǐng)團隊突破智能設計、智能制造和智能運維等關(guān)鍵技術(shù),以引領(lǐng)該行業(yè)全球未來(lái)的發(fā)展。

楊華勇不僅帶領(lǐng)團隊引領(lǐng)盾構未來(lái)技術(shù)的發(fā)展,奮力實(shí)現“基礎理論與方法創(chuàng )新—關(guān)鍵技術(shù)突破—核心基礎件與系統研制—整機技術(shù)創(chuàng )新—相關(guān)行業(yè)輻射應用”的全鏈條、全方位整體性突破,還作為一名培養中國“盾構鐵軍”的好導師,在日常課程和對學(xué)生的指導中,用心用力用情凝聚了一支專(zhuān)注科技創(chuàng )新的鐵軍隊伍,吸引近百名優(yōu)秀青年學(xué)成歸國建功,投入到以國產(chǎn)盾構為代表的大國重器研發(fā)與推廣應用中。

立德樹(shù)人是高校教師的立身之本。楊華勇積極參與本科生科研訓練計劃,將自己的科研成果作為鮮活教材開(kāi)展實(shí)踐育人,發(fā)掘和培育盾構事業(yè)后備人才?!胺浅8兄x楊華勇老師對我們的指導,盾構機原理樣機的制作過(guò)程也教會(huì )了我如何解決問(wèn)題和應對挑戰?!闭憬髮W(xué)機械工程學(xué)院2020級本科生馮厚斌說(shuō),“不斷的學(xué)習和嘗試讓我明白,面對困難,堅持不懈和積極探索是取得突破的關(guān)鍵?!?/p>

正如楊華勇所說(shuō),面向國家重大需求,“在一些領(lǐng)域瞄準未來(lái)關(guān)鍵技術(shù),找到突破點(diǎn),以便在若干年后引領(lǐng)發(fā)展”。目前,楊華勇研究團隊已經(jīng)在相關(guān)領(lǐng)域發(fā)表數百篇高水平學(xué)術(shù)論文,帶領(lǐng)團隊榮獲“全國高校黃大年式教師團隊”“全國工人先鋒號”等榮譽(yù)。

楊華勇說(shuō):“未來(lái),我國城市尤其是中心城市地下空間開(kāi)發(fā)的規模會(huì )越來(lái)越大,我相信下一代盾構技術(shù)也會(huì )打上中國烙印,中國一定會(huì )成為國際智能盾構技術(shù)與裝備的風(fēng)向標?!?/p>

(中國教育報 2024年6月20日 01版)