成果簡(jiǎn)介

　　2008年4月25日，國(guó)家“863”計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目之一——我國(guó)首臺(tái)自主研發(fā)的復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機(jī)“中國(guó)中鐵1號(hào)”在位于河南新鄉(xiāng)的中國(guó)中鐵隧道集團(tuán)盾構(gòu)產(chǎn)業(yè)化基地下線。這臺(tái)盾構(gòu)機(jī)直徑6.3米，最大掘進(jìn)速度為每分鐘8厘米。它“軟硬通吃”，具有較強(qiáng)的地質(zhì)適用性，在彎道施工、礦用振動(dòng)篩轉(zhuǎn)向糾偏、滾動(dòng)糾偏等方面取得了明顯進(jìn)步。該盾構(gòu)機(jī)是國(guó)家“863”計(jì)劃盾構(gòu)產(chǎn)業(yè)化課題的標(biāo)志性科研成果，技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，填補(bǔ)了我國(guó)在該領(lǐng)域的一項(xiàng)空白。

歷史背景

　　隨盾構(gòu)機(jī)是一種非常先進(jìn)的地下隧道施工設(shè)備，它可在不影響地面狀況的條件下作業(yè)，從而大大提高了施工可行性并降低了施工成本，同時(shí)不會(huì)對(duì)地面的名勝古跡等建筑物造成影響，因而在城市地下軌道交通、公路鐵路隧道、過江跨海隧道和水電工程隧道等施工中有著廣泛用途。但由于盾構(gòu)機(jī)制造工藝復(fù)雜，其核心技術(shù)長(zhǎng)期被德國(guó)、法國(guó)、加拿大、日本等少數(shù)國(guó)家壟斷，國(guó)外機(jī)構(gòu)在中國(guó)盾構(gòu)機(jī)市場(chǎng)的占有率高達(dá)95％以上，且價(jià)格十分高昂。

　　為了打破國(guó)外技術(shù)壟斷局面、提升我國(guó)裝備制造業(yè)的水平，國(guó)務(wù)院在《加快振興裝備制造業(yè)的若干意見》中將盾構(gòu)機(jī)列入16項(xiàng)重大技術(shù)裝備之一。科技部也于2001年將土壓平衡盾錳鋼雙輥破碎機(jī)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)研制列入國(guó)家863計(jì)劃自動(dòng)化領(lǐng)域機(jī)器人技術(shù)主題，我國(guó)盾構(gòu)機(jī)的國(guó)產(chǎn)化道路拉開序幕。

創(chuàng)新歷程

　　2002年10月，在中鐵隧道集團(tuán)黨委的帶領(lǐng)和大力支持下，集團(tuán)成立研發(fā)小組，8名黨員擔(dān)任攻關(guān)小組的負(fù)責(zé)人。2002年至2008年，中鐵裝備相繼參與和承擔(dān)了“6.3m全斷面隧道掘進(jìn)機(jī)研究設(shè)計(jì)”“盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)刀盤刀具與液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究及其應(yīng)用”“砂礫復(fù)合地層盾構(gòu)切削與測(cè)控系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用”“大直徑泥水盾構(gòu)消化吸收與設(shè)計(jì)”“復(fù)合盾構(gòu)樣機(jī)研制”等5項(xiàng)國(guó)家“863”計(jì)劃課題，主要在復(fù)合盾構(gòu)機(jī)的設(shè)計(jì)與集成技術(shù)研究、六自由度管片安裝機(jī)技術(shù)研究、螺旋輸送機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)研究、帶壓進(jìn)艙安全系統(tǒng)技術(shù)研究、導(dǎo)向系統(tǒng)與盾構(gòu)姿態(tài)控制技術(shù)研究、樣機(jī)制造工藝技術(shù)研究等6個(gè)方面開展了科研攻關(guān)；圍繞盾構(gòu)掘進(jìn)失穩(wěn)、失效和失準(zhǔn)三大難題，攻克了盾構(gòu)機(jī)自主設(shè)計(jì)制造關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)出土壓、泥水和復(fù)合三大類盾構(gòu)系列產(chǎn)品，形成了自主設(shè)計(jì)制造能力，實(shí)現(xiàn)了盾構(gòu)機(jī)中國(guó)設(shè)計(jì)、中國(guó)制造。經(jīng)過7年不懈努力，2008年4月，“中國(guó)中鐵1號(hào)”在新鄉(xiāng)下線，實(shí)現(xiàn)了從盾構(gòu)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)到整機(jī)制造的跨越。

　　2009年2月6日，“中國(guó)中鐵1號(hào)”在天津地鐵3號(hào)線營(yíng)口道站成功始發(fā)。天津地鐵3號(hào)線第十合同段盾構(gòu)掘進(jìn)任務(wù)包括營(yíng)口道站—和平路站及和平路站—解放北路站兩段區(qū)間，全長(zhǎng)約1500米。中鐵1號(hào)于2009年6月12日到達(dá)和平站，成功進(jìn)行了1009.8米長(zhǎng)度的工業(yè)性試驗(yàn)，順利穿越了張學(xué)良故居、“瓷房子”、范竹齋舊居、天津電報(bào)總局、渤海大樓等歷史風(fēng)貌建筑，很好地解決了復(fù)雜環(huán)境采用盾構(gòu)法修建地鐵的主要技術(shù)難題，確保該地鐵工程取得了良好的效果。2011年1月21日，停工了一年多的“中國(guó)中鐵1號(hào)”，在天津地鐵3號(hào)線和平路站再次始發(fā)，從而拉開了和平路站—解放北路—天津站區(qū)間的征戰(zhàn)序幕。盾構(gòu)機(jī)穿越近百年的居民住宅建筑和佛照樓等保護(hù)性建筑30余座，到達(dá)位于著名的津?yàn)硰V場(chǎng)的解放北路站，隨后過站穿越海河和京津城際高速鐵路，累計(jì)掘進(jìn)5194米，順利完成掘進(jìn)任務(wù)。

　　2017年5月份，“中國(guó)中鐵1號(hào)”開始定下再制造任務(wù)——結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行大幅優(yōu)化，并將調(diào)往鄭州地鐵使用。在整體改造上，技術(shù)人員進(jìn)行了大量設(shè)計(jì)優(yōu)化，在刀盤、輸送機(jī)、主控室、電氣系統(tǒng)等九個(gè)重點(diǎn)關(guān)鍵部位進(jìn)行改造和升級(jí)換代。2017年12月7日，“中國(guó)中鐵1號(hào)”完成全部升級(jí)改造任務(wù)，并被應(yīng)用于鄭州地鐵項(xiàng)目。在掘進(jìn)施工中，設(shè)備表現(xiàn)出良好的適應(yīng)性和穩(wěn)定性，并于2018年8月圓滿完成了掘進(jìn)任務(wù)。2019年，戰(zhàn)功顯赫的“中國(guó)中鐵1號(hào)”被運(yùn)往武漢，為武漢隧道建設(shè)再添助力。

重大意義和深遠(yuǎn)影響

　　“中國(guó)中鐵1號(hào)”是一臺(tái)凝聚著裝備人光榮與夢(mèng)想、汗水與歡笑的瀝血之作，是實(shí)現(xiàn)從無(wú)到有的定鼎之作，是夢(mèng)想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)的跨越之作，是起點(diǎn)，更是豐碑。“中國(guó)中鐵1號(hào)”填補(bǔ)了我國(guó)在復(fù)合盾構(gòu)機(jī)領(lǐng)域的空白，實(shí)現(xiàn)了從關(guān)鍵技術(shù)向整機(jī)制造的跨越，打破了國(guó)外企業(yè)長(zhǎng)期以來(lái)在盾構(gòu)機(jī)制造方面的技術(shù)壟斷，標(biāo)志著我國(guó)盾構(gòu)機(jī)研發(fā)取得了階段性創(chuàng)新成果，標(biāo)志著我國(guó)盾構(gòu)產(chǎn)業(yè)化取得了重要進(jìn)展，標(biāo)志著我國(guó)的盾構(gòu)機(jī)研制水平又上了一個(gè)新的臺(tái)階，是我國(guó)盾構(gòu)機(jī)發(fā)展史上的最重要的里程碑