作者 |陳辰

2019年10月，在鐵建重工長沙第一產(chǎn)業(yè)園的生產(chǎn)車間內(nèi)，一臺有三四層樓高的盾構(gòu)機已經(jīng)組裝完成，前端刀盤往日的“鐵建紅”不見蹤影，取而代之的是橙、白、綠三種顏色，正好是印度國旗的配色。

這是專門為孟買沿海公路隧道施工量身訂制的盾構(gòu)機，開挖直徑12.19米，整機長度80米，總重量2300噸，將成為印度境內(nèi)最大直徑的盾構(gòu)機，同時打破發(fā)達國家對海外大直徑盾構(gòu)市場的壟斷。

在驗收過程中，印度客戶邀請的英國專家對這臺盾構(gòu)機不由得豎起了大拇指。他說：“太棒了，這是我見過最好的隧道掘進機。”與此同時，另兩臺將服務于印度班加羅爾地鐵建設的設備也順利驗收。

今年3月18日，那臺大直徑盾構(gòu)機的盾體被拆卸包裝成八塊，刀盤分割成五塊，陸續(xù)裝車發(fā)出，途經(jīng)上海港再海運到孟買。然而4月30日，設備運抵孟買的隧道施工地后，就一直處于閑置狀態(tài)。

這是為什么？除了新冠疫情影響，主要是在最近幾個月中印關(guān)系迅速惡化的沖擊下，印度的施工單位一直拿不到允許中國工程師來工作的官方許可，而本地工程師又不會組裝盾構(gòu)機的100多個零件。

目前，印度施工單位計劃：請正在為孟買地鐵三號線提供安裝技術(shù)支持的中國工程師來幫忙。因為兩個項目設備大體相似，主要的區(qū)別是尺寸。但是，即便盾構(gòu)機組裝好，也仍需要原工程師來測試。

有趣的是，孟買地鐵三號線的情況也不容“樂觀”。項目所使用的18個全斷面硬巖隧道掘進機（TBM）中，有8個是中國企業(yè)制造的，而其它10個雖然來西方國家的公司，但也是在中國制造的。

印度基建項目對中國重工機械的依賴可見一斑。所以，當?shù)啬切┤氯乱种浦袊浀难孕校粫p害他們的許多項目進展。然而，不容忽視的是，中國盾構(gòu)機拿下印度背后，也曾艱難和心酸追趕。

01

掉隊百年

盾構(gòu)機是一種使用盾構(gòu)法的隧道掘進機。在國內(nèi)，習慣將用于軟土層的隧道掘進機稱為盾構(gòu)機，將用于巖石層的稱為TBM，即全斷面硬巖隧道掘進機。但在國際上則沒有明顯區(qū)分，統(tǒng)稱TBM。

在作用上，盾構(gòu)機和TBM能開山辟路、穿越河海，主要用于鐵路、公路、地鐵和水利等基建工程的隧道環(huán)節(jié)。因此，有人叫它“鋼鐵穿山甲”，有人叫它“水下航母”，也有人叫它“世界工程機械之王”。

還有一個形象比喻是“地下蛟龍”：這條龍的嘴是最前端的切削刀盤，可以把地下的泥沙石頭吃進嘴里，通過龍肚子里面的各種消化器官，即螺旋傳送機輸送到皮帶傳送機，再通過渣土車運往后方。

全球盾構(gòu)機的發(fā)展，可以追溯到約兩百年前。1818年，法國工程師布魯諾爾無意中看到了一條鑿船蟲。它一邊蠕動一邊在木頭上鉆洞，同時從體內(nèi)分泌的一種黏液能加固洞穴，還能抵抗木板的潮濕。

這次意外的發(fā)現(xiàn)激發(fā)了布魯諾爾的靈感。于是，他提出了盾構(gòu)掘進隧道的原理，據(jù)此設計的“開放型手掘盾構(gòu)機”獲得英國專利。1825年，他研制出了矩形盾構(gòu)機，首次應用于泰晤士河隧道工程。

泰晤士河隧道的建設并不順利，中間發(fā)生河水灌進隧道及瓦斯爆炸等問題。在布魯諾爾歷時7年改進盾構(gòu)機后，又經(jīng)過多年精心施工，隧道終于在1843年建成，成為世界工程史一座重要的里程碑。

1887年，工程師格雷特在南倫敦鐵路隧道施工中，成功使用了圓形盾構(gòu)和壓氣組合工法，為現(xiàn)代盾構(gòu)機奠定了基礎(chǔ)。此后，盾構(gòu)機相繼傳入美歐、日本、前蘇聯(lián)及我國等等，并得到不同程度發(fā)展。

在20世紀的一百年間，前50年是盾構(gòu)機及TBM在歐美日得以推廣普及，后50年是歐美日企業(yè)推動盾構(gòu)技術(shù)自動化、多樣化和大直徑化等升級，并統(tǒng)治了全球市場。而與此同時，中國卻明顯掉隊了。

02

幡然醒悟

建國初期，東北阜新煤礦用直徑2.6m的手掘式盾構(gòu)及小混凝土預制塊修建疏水巷道，這是我國首條用盾構(gòu)掘進機施工的隧道。此外，1957年，北京市下水道工程首次采用了兩臺自研盾構(gòu)機施工。

這距離西方首臺盾構(gòu)機已落后一百多年。六七十年代，北京、上海、杭州等城市的研究機構(gòu)，曾在盾構(gòu)機研發(fā)上獲得一定突破。但受當時技術(shù)、經(jīng)濟條件及計劃經(jīng)濟體制限制，發(fā)展一直比較緩慢。

到了九十年代，中國盾構(gòu)技術(shù)開始取得長足進步，其中以上海尤為明顯。比如1990年，上海地鐵1號線工程全線開工，18km區(qū)間隧道采用了7臺中法聯(lián)合制造的φ6.34m土壓平衡盾構(gòu)掘進機。

此后，隨著國內(nèi)經(jīng)濟快速發(fā)展，要修的鐵路及隧道等設施越來越多，對盾構(gòu)機的需求同步迅速增加。但無奈在“造不如買”思潮下，國內(nèi)設備幾乎全部依賴進口，使得德日三國美企業(yè)占據(jù)90%以上市場。

但是，高度依賴國外設備面臨許多問題：成本高昂，跨國溝通低效，甚至“技術(shù)專家要人家配，檢修還拉警戒線”。比如1997年，原鐵道部耗資7億才引進兩臺德國硬巖掘進機，用于西康鐵路秦嶺隧道。

另外，中方施工人員在出故障求助于國外廠家時，對方提出的解決方案往往是高價錢更換部件。比如1999年，在廣州二號線施工中，一臺進口盾構(gòu)機沒有抓牢“管片”，后來對方提出300萬換修費用。

這導致中國盾構(gòu)機事業(yè)陷入“冰與火”的狀態(tài)中，一方面基礎(chǔ)設施建設遍地開花，國內(nèi)對盾構(gòu)機的需求飆升至占全球60％以上。另一方面，在應用上卻處處受制于人，甚至導致項目施工進度受到極大影響。

這一切，都刺激著中國盾構(gòu)人的自尊心及昂揚斗志。全部花錢從國外進口，靠它們支撐中國基建產(chǎn)業(yè)？這非常不現(xiàn)實，只會繼續(xù)挨打受氣。因此，自主研發(fā)生產(chǎn)盾構(gòu)，成為擺在中國面前的唯一出路。

03

強勢逆襲

新世紀初，錢偉長曾上書中央，建議“國家應研制和使用中國盾構(gòu)，改變進口盾構(gòu)一統(tǒng)天下的局面”。之后不久，“863”計劃首次立項開展盾構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)研究，正式拉開了國家層面自主研發(fā)盾構(gòu)的序幕。

2003年，水利部利用遼寧省大伙房輸水渠道施工急需采購三臺盾構(gòu)機的機遇，落地合資模式招標采購，美國羅賓斯公司中標兩臺，與大連重工合作生產(chǎn)；德國維爾特中一臺標，與北方重工合作生產(chǎn)。

這兩項合作開啟了國內(nèi)盾構(gòu)機生產(chǎn)的先河。此后，我國又進一步將盾構(gòu)機的研制納入“863”專項，列入十六項攻關(guān)項目之一。在國家設立專項基金等支持下，國內(nèi)多家企業(yè)開始入局產(chǎn)品設計、制造等。

但是，在之后較長一段時間內(nèi)，國內(nèi)企業(yè)研制的盾構(gòu)機技術(shù)水平不過關(guān)，采用自主創(chuàng)新、合作創(chuàng)新以及轉(zhuǎn)型創(chuàng)新等模式的企業(yè)都沒有打開局面。因此，鐵路、地鐵等隧道挖掘還只能依賴進口的設備。

直到2009年，情況才出現(xiàn)逆轉(zhuǎn)。這時“基建狂魔”本性集中迸發(fā)，中國鐵建、中國中鐵、上海隧道制造的盾構(gòu)機先后成功下線。有意思的是，他們都號稱自己的是“國產(chǎn)首臺盾構(gòu)機”，打破了國外壟斷。

實際上，真正的轉(zhuǎn)折點發(fā)生在2015年。這一年，中鐵建工和中鐵十六局合作研發(fā)的國產(chǎn)首臺大直徑盾構(gòu)機在長沙下線。由于擁有完全的自主知識產(chǎn)權(quán)，這才打破了國外近一個世紀的盾構(gòu)技術(shù)壟斷。

僅僅十幾年，中國盾構(gòu)機高歌猛進，產(chǎn)品迅速迭代、升級，已經(jīng)能夠生產(chǎn)適用各種地質(zhì)條件、各種項目需求的大型盾構(gòu)機。目前，國產(chǎn)盾構(gòu)機每年出廠臺數(shù)、擁有量、盾構(gòu)隧道施工里程，都是世界第一。

此外，“三十年河東三十年河西”，國產(chǎn)盾構(gòu)機已占國內(nèi)90%市場份額。其中有六大王牌軍：鐵建重工、中鐵裝備、中交天和、上海隧道、三三工業(yè)、北方重工。前二者是領(lǐng)頭羊，但個個創(chuàng)新能力爆表。

04

返銷海外

誰都可能沒有想到2001年，中國中鐵95%基建開發(fā)都是進口設備，光盾構(gòu)機的投入一年就超50億元。但如今中國已經(jīng)打了個漂亮的翻身仗：國產(chǎn)盾構(gòu)機不僅返銷多個國家，而且已占全球2/3市場。

顯然，國產(chǎn)盾構(gòu)機在崛起過程中，也盯住了海外市場。比如黎巴嫩缺水問題曾特別嚴重，當?shù)鼐用窬S持生活依靠昂貴的桶裝水。2014年，黎巴嫩宣布了工期數(shù)年的大貝魯特供水項目，但施工特別困難。

因為引水隧洞只有3.5米的直徑，全世界那時都沒有量產(chǎn)那么小的掘進設備。對此，2015年，中國中鐵成功研制全球最小直徑的巖石隧道掘進機，第二年就發(fā)貨運往了黎巴嫩，應用在供水項目中。

在中國設備助力下，項目中距離最長施工難度最大的2號隧道已于2018年3月貫通，去年投入使用后，約160萬人口的用水問題將得到很好解決。準確抓住各國需求，是國產(chǎn)盾構(gòu)機成功的一大要素。

此外，中國的盾構(gòu)機性價比更高。比如過去中國花3億元從德國進口一臺盾構(gòu)機，現(xiàn)在就以2億元的價格出口。由于國產(chǎn)盾構(gòu)機動輒比國外便宜2000萬元以上，國際同類產(chǎn)品價格硬是被拉低了40%。

當然中國盾構(gòu)機在技術(shù)和制造上也不馬虎，而且逐步實現(xiàn)了引領(lǐng)。世界首臺馬蹄形盾構(gòu)、世界最大矩形盾構(gòu)、全球首臺斜井雙模式TBM、全球首臺永磁電機驅(qū)動盾構(gòu)機……這些領(lǐng)先技術(shù)都出自我國。

2018年3月，中交天和研制的“巨龍”超大直徑盾構(gòu)機順利下線，直徑達12.12米，后用于中國當年在海外最大公路隧道項目——孟加拉國卡納普里河底隧道工程，首次打破歐美壟斷海外高端設備局面。

此外，2017年，中國盾構(gòu)機首次打入歐洲市場，出口俄羅斯時一“去”就是五臺。緊接著是土耳其、丹麥、意大利、法國、澳大利亞、印度等等，總計數(shù)十個國家和地區(qū)的城市軌道、引水工程等基建項目。

05

結(jié)語

經(jīng)過十多年探索與開發(fā)，中國盾構(gòu)機已從任人宰割，到登頂世界前列。可以設想在未來的超級工程，比如川藏鐵路或者海峽隧道，必將需要專門定制的超級裝備。國產(chǎn)盾構(gòu)機將為“基建狂魔”奠定新底色。

值得注意的是，即便國內(nèi)基本沒有了純進口的盾構(gòu)機，但國內(nèi)一些盾構(gòu)機的核心部件主軸承、減速機尚未完全實現(xiàn)國產(chǎn)化。因此，中國盾構(gòu)人還需要再接再厲、攻堅克難，力爭所有關(guān)鍵部件都能“拿下”。

曾經(jīng)有一段時間，國內(nèi)“造不如買”現(xiàn)象盛行，盾構(gòu)機這樣的“大國重器”也不例外。幸運的是，中國人在盾構(gòu)機上及時調(diào)轉(zhuǎn)船頭，而且推動實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)的順利發(fā)展。這也讓我國如今少了一個被“卡脖子”的領(lǐng)域。

原文標題：落后一百多年，中國如何逆襲“世界工程機械之王”？

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