只进不退的盾构人顾建江
2015-06-23
曾几何时，浦东人还称去浦西为“去上海”。80年代初，浦西夜晚灯火通明、夜景迷人，浦东却阡陌交错、恍如隔世。直至连接黄浦江两岸的隧道、桥梁陆续通车，上海越江交通不便的格局才逐渐被打破。现在，当你乘上地铁、打开手机，朋友圈还没刷新便已到了对岸。你又是否想过，那些深埋于黄浦江底的隧道下，隐藏着数代隧道建设者的汗水与努力。
穿梭于地下深处的隧道，离不开一个无法替代的开路先锋――盾构掘进机。它凭借着巨大的动力和精密的仪器结构，在地下打出一条宽阔的大道来，它强硬推进，掘地排土，凝构成拱形隧道，整个过程一气呵成，是一个“移动式掘进工厂”，属于典型的装备制造业“精英俱乐部”。
你或许不知，这项于城市建设各领域广泛应用的盾构机设计制造技术，在10多年前完全被德国、日本、法国等西方国家垄断，进口土压平衡、泥水平衡盾构机占全国市场总量的100％；所有有关盾构机的核心技术，外方均拒绝提供。
设计制造属于自己的国产盾构，是中国所有隧道建设者的梦想。在此背景下，有着近半个世纪隧道施工经验、在泥里与盾构一起“摸爬滚打”数十年的上海隧道工程有限公司（以下简称上海隧道）主动挑起了国产盾构制造的重任。直至2004年，上海隧道成功研制了我国首台自主知识产权的国产盾构“先行号”。
上海城建隧道公司盾构研发基地总工程师顾建江，作为25年的老盾构人，从1990年刚入厂时对盾构一无所知到今天的世界一流盾构专家，见证和引领着中国盾构业从学徒到教练的逆袭。
只进不退
“中国第一次大规模使用盾构掘进装备是在上海地铁1号线，当时我们采用了从法国引进的直径6.34米土压平衡盾构掘进，这可能也是中国建设者接触国外地铁盾构的最早记录。”顾建江说，那时候一台进口洋盾构的价格是几千万元；如果需要技术支持，则必须以每天千元的价格请外国工人去现场。“为什么这么贵？因为中国人自己没有，而且世界上少数西方国家垄断了这项技术。当时中国市场并不被外国厂商看好，洋盾构出了问题后甚至还经常出现厂商敷衍了事的情况。”顾建江说，设计制造属于自己的盾构掘进机是当时中国所有隧道建设者的梦想。
从1965年国内第一条越江隧道建设算起，到2004年设计制造出第一台自主知识产权的国产地铁盾构“先行号”为止，中国的隧道人拼搏近半个世纪；而从“先行号”的诞生到现在批量应用于国内各大工程，他们又努力10余年。许多工程师、技术工人发奋图强，最终却因各种原因，壮志未酬、抱憾引退。
盾构掘进机的设计制造为什么如此困难？这与其高技术含量、多学科交叉的复杂工艺的门槛有关。“盾构掘进机不只是一个机器，而是一个移动式掘进工厂，”顾建江说，盾构制造涉及土木、机械、力学、液压、电气、控制、测量等十多个专业领域，需要不同背景的技术人员交叉作业配合；此外，盾构也是一种无法标准化生产的现代机械，需要根据具体施工地质环境设计量身定制。
顾建江表示：“当时我们也想过要放弃国产盾构的研发。然而，自1965年建成中国第一条越江隧道――打浦路隧道以来，中国隧道建设领域的每一次技术飞跃技术都几乎由隧道人引领。在国产盾构设计制造上，如果我们的团队退怯了，那么谁又能担当起这个重任？我们有这个责任、有这个义务把中国人的盾构造出来！”
2002年5月，经过十余年的研究开发，盾构国产化终于取得了突破性的技术进展，并正式被列入国家863计划。由于国外厂商对于盾构技术保密非常严格，公司既得不到任何的信息，也买不到任何的配件。“我们挤在十个平方米左右的小房间里，由于没有好的设备，设计师只能将零部件一笔一笔画出来的。从刀盘驱动等硬件系统到plc软件系统，全部自主设计开发完成，光是盾构图纸就有几千张。”功夫不负有心人，2004年9月“先行号”盾构样机在上海诞生，实现了“从无到有”的突破，中国隧道人朝思暮想的盾构梦，就此成为现实。
2007年，“先行号”土压平衡盾构在上海地铁二号线延伸段顺利下线。2009年，我国首台大直径（11米以上）国产泥水平衡盾构隧道“进越号”于打浦路隧道复线成功运用，在黄浦江底生生地打出一条宽阔的大道，完成了看似不可能完成的任务。“我们是盾构人，和盾构机一样，我们只进不退。”
“后退意味着什么？整个工程都会废掉。我们发展过程中有挫折，有痛苦，但是绝没有退堂鼓，这是盾构人的责任所在。”顾建江这样总结上海隧道的盾构精神。
“方”“圆”智慧
“方圆”通常被中国人理解为处世的智慧，而在“盾构人”看来，方圆之间的变化则体现着上海隧道以创新精神不断刷新对新工艺的创制，地质条件的掌握、环境保护的苛求和客户需求的最大满足。
那么，盾构可以是方形吗？
顾建江介绍：“上海隧道从90年代便开始论证矩形盾构是否可行，以前，是由于材料和科技的限制，我们只能造圆形的。现在，我们又回到了方形，因为方形对空间的利用最好。”矩形盾构成为上海隧道的首创，在国内外均无先例。
现在，顾建江作为总设计师建造的矩形盾构将会在宁波地铁三号线建设中应用，20多年的设想不久将会变成现实，也是中国第一次使用矩形盾构施工的成功案例。
2014年4月，由上海隧道自主研发完成的世界最大断面的矩形顶管隧道掘进机在郑州中州大道下穿隧道项目顺利完成掘进，实现了全国首次长距离、大断面矩形顶管隧道施工。
中州大道在城市中的地位相当于横贯申城的黄浦江，中州大道隧道工程是郑州市中心城区快速路系统的纵轴线，需穿越郑州最繁华的cbd区域，如何将施工影响控制到最小是施工方需解决的难题。
为此，上海隧道针对该工程自主研发设计制造了10.4m(宽)×7.5m（高）的世界最大矩形顶管机，在不封闭交通，不搬迁地下管线，不破坏街景的前提下，完成了全国首次110米长距离矩形顶管穿越，并将地面沉降控制在3cm内，为同类施工创下了优秀范本。
走出国门
上海隧道从1997年开始走出国门，不断承接了新加坡、印度等地的隧道建设项目。2011年，凭借优异的性能和较高的性价比，上海隧道在采用英国bs标准设计制造的首台国产复合型铰接式土压平衡盾构国际竞标中，打败了日本、德国的老牌盾构机械制造商，成功出口到新加坡，首次实现了国产盾构装备批量出口海外的杰出业绩。
新加坡是对一个对施工标准和安全都有超高标准的国家，在激烈的国际竞争中拿到新加坡的订单，是上海隧道综合实力的体现，是对其服务和技术的肯定。
顾建江介绍：“我们根据当地的施工作业标准，创新地在盾构设备中安装了空调，使得工人在地下深处也可以常温下工作；反过来也促使我们在国内的设备遵循同样的标准，注重工人的工作环境。”
机械制造公司负责人表示：“外界总是误以为我们是因为价格因素战胜其他竞争者，事实远非如此。我们在工程上运用了最先进的技术，而其他竞争对手则无法解决客户的需求，因此，是我们对施工技术的创新让我们拿到了新加坡的订单。”
此后，上海隧道的盾构先后应用到中国香港、印度等国家和地区，率先实现国产盾构批量出口，为全球各地城市建设做出贡献。
回顾从遭遇垄断到如今出口国外的成就，顾建江感叹：“上海隧道的盾构有今天的成就，我们必须知其然，知其所以然，我们这一代的成功少不了老一辈盾构人辛勤的付出，老一辈盾构人面临的环境比我们更加艰苦，他们的时间和技术的积累，让我们一步步走到今天。”
对于盾构行业的创新，顾建江幽默地解释：“我们思想必须在最最解放，最最自由的状态才能想出好的解决办法。因此，我们鼓励天马行空式的想象。尽管条条大路都是通的，我们也不会断然认为坐直升飞机到人民广场的想法是错的，我们尊重年轻盾构人的个性和创新，只要能自圆其说。”
创新，不止于上海隧道内部，更在于引领中国的盾构行业的技术发展！
