隧道股份在盾构机领域大显身手

mideas · 发表于 2008-6-22 23:44:35

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伴随着中国城市新一轮地铁建设热潮及其他隧道工程建设的大力发展，盾构机这个担当主要掘进任务的专用工程机械成为国产化施工装备的焦点。
当本土企业纷纷进军盾构机制造这片方兴未艾的领域之时，在中国盾构法施工的发源地，上海隧道工程股份有限公司(简称隧道股份)不但已经研制完成中国第一台具有完全自主知识产权和国际先进水平的地铁盾构掘进机"先行号"，实现批量生产，而且由设备供应商向综合解决方案提供商的转型也已初见成效。隧道股份的发展之路，与国家重大装备制造的发展路径不谋而合。
从隧道建设起步的施工企业，却拥有40余年盾构研发制造历史：从单纯为客户提供盾构，到为客户提供从施工方案咨询、盾构选型、盾构设计、盾构制造到施工指导的全套解决方案，隧道股份总是"不走寻常路"。是什么让隧道股份成为一家综合能力不断提升，并敢于以拓展盾构机产业流程为目标的企业?
带着疑问，记者探访隧道股份。答案随着采访的深人慢慢浮出水面：一流工程与先进装备的互动。
中国盾构从这里开始
4月江南，桃红柳绿长江沿岸春色融融。《装备制造》杂志记者钻进隧道股份施工中的上海长江隧道工地，在长江底55米深处，记者亲眼看到了隧道界的一场变革正在酝酿——世界最大直径隧道将在这里诞生。
上海长江隧道是上海长江隧桥工程的“南隧”部分，起于浦东五号沟，止于长兴岛，工程采用两台直径达15.43米的盾构机同向掘进。建成后，上海市民从市中心乘车只需40分钟左右就可直达崇明。
还未进入隧道股份的施工现场，就看到道路两边飘扬着隧道股份(STEC)的旗帜。在隧道中乘车大概20分钟才到了"长江1号"盾构机跟前。但是这个、大家伙的关键部分正一头扎进泥石中不能观其全貌，这不免让记者感到有些遗憾。即便如此站在这台世界最大直径的盾构机腹内依然让人感觉到自己非常渺小。
目前工程创造了单月单条隧道平均推进400米的速度，为业内罕见，工程有望提前1年实现结构贯通。
与此同时黄浦江下隧道股份承建的上海上中路隧道工程进展顺利，双层双管隧道日前全线贯通。直径14.87米的"环龙号"盾构机在地下奋进了2500多米，途中攻克了黄浦江防汛大堤、超浅覆土等世界级难题。上中路隧道是国内已贯通的最大直径隧道，它的胜利贯通将中国隧道工程领入了超大直径隧道时代。
隧道股份凭借着先进的设备、高超的施工技术以及在此基础上所表现出来的胆魄，翻开了中国进入超大隧道时代新的一页!

吴邦国同志视察隧道股份时详细询问了盾构机研制情况，并拿出笔记本记录有关情况和数据。
40年隧道施工经验之结晶
隧道股份成立于1965年专门从事隧道施工，已经有43年的历史累计推进隧道300余公里。依靠数十年积累的丰富施工经验隧道股份掌握了为不同地域、不同地质施工的盾构个性化设置施工参数和技术。
"俗话说上天入地难难在其所处环境变幻莫测不好把握。但实际上入地可能比上天更难，因为地下的变化并不比天上简单，肉眼看不见仪器难测量。"隧道股份机械制造分公司总经理张闺庆向记者解释。
2007年4月正值中国铁路交通第6次大提速，期间隧道股份制造的"先行号"3号盾构机正在上海轨道交通7号线铜川路站至新村路站区间施工，这一段地铁隧道要穿越正在运营中的沪宁铁路大动脉。如果在施工控制中稍有差池就会对铁轨产生影响，而这个控制的关键就是可能产生的沉降。
工程专家分析如果真的发生沉降，修复至少需要1个月的时间，因此会影响国家的整个铁路提速的战略部署，后果很严重!
在目前的技术条件和工程水平下，普通外国盾构机的最小沉降是2毫米，而国产盾构机就更不必说了。因此对于这次建国以来国产盾构机第一次穿越铁路政府也没有信心，所以要求"先行号"等到铁路提速之后通过。
当时由于"先行号"盾构机的优异表现，隧道股份对自己的设备和施工水平很有信心，于是向政府立下军令状保证绝对不会让隧道施工影响铁路提速。
隧道股份这次穿越铁路的推进4米的路程整整用了两天。这两天里施工人员和技术人员都战战兢兢如履薄冰。结果出来了该路段施工引起的沉降只有0.7毫米，约为国际标准2毫米的1/3，远远超出了铁路下施工沉降标准要求，不但使铁路下推进顺利完成，而且完全没有影响大提速，体现了高水平的施工技术和高质量的先进设备的完美结合。

国产盾构机“先行号”顺利始发。
隧道股份机械制造分公司电气室副主任张东星说："我们当时是非常紧张，小心翼翼制定了完善的应急预案，24小时随时候命但这些措施后来一条都没有用上。"
在高难度、高强度的施工环境下，隧道股份仍然游刃有余，这与其多年盾构法施工经验和盾构机性能良好是分不开的，施工与装备缺一不可。盾构法施工过程是极危险和复杂的，工程质量、速度和安全性的一半由盾构机的性能决定，而另外一半就是由施工技术与经验决定。
而隧道股份是目前世界唯一一家同时具有隧道施工和盾构机制造优势的企业。
隧道股份之所以敢为人之先施工、制造两不误，重要原因是依靠施工与制造两者互相支持互相促进。
2006年9月23日由隧道股份与德国海瑞克公司联合制造的泥水气压平衡盾构机“长江1号”，顺利进洞开始了它长达3年的掘进历程。同年12月，另一台相同的“长江2号”也成功开始掘进。
“长江号”盾构机代表了当前世界盾构技术的最高水平，更是凭借其超长的一次性7.5公里的推进距离和超大的15.43米直径成为世界之最。
上海长江隧道工程所具备的长、大、深的特点创造了多个上海第一甚至是世界第一如:260多万方的开挖土方量相当于上海市全部越江隧道工程的总土方量或者上海迄今为止所有地铁隧道工程50%的开挖量。同时众多第一的光环也让相应的施工建设要面对大量的难点和风险。隧道股份作为工程承接商与装备制造商所面临的困难是显而易见的。但截至2007年底长江1号、长江2号盾构机累计推进了88公里比原计划超额完成45%。
隧道股份通过边施工、边反馈、边提升的循环链具备了施工与制造双重优势，大大缩短研发过程，不断挖掘和提升了地铁盾构机的性能，成为"既揽瓷器活又造金刚钻"的两栖企业。
盾构机的设计制造有别于其他机械产品，必须根据土质和环境量体裁衣，否则差之毫厘就会谬以千里。隧道股份在盾构机制造中不仅融入了土质知识，更融入了多年施工技术积累。例如，在何种情况下用何种扭矩推进这种参数是单纯的制造企业无法获知的，却是盾构机设计不可或缺的。
隧道股份的国产盾构机经历了无数次考验才得到今天的广泛认可，这与他们在施工方面的优势是密切相关的。
隧道股份董事长陈彬在对记者分析施工与制造的关系时说:"要建一流工程就必然会带出选择一流设备的需要，一流设备的应用发展必定会带动一流施工的能力提高这是一个呈螺旋状上升的环。"

隧道股份与日本公司联合制造的中国首台双圆盾构机。
战略需求导向
著名科学家钱伟长先生在得知隧道股份在自主研制盾构机后专门写信给胡锦涛同志，希望国家大力扶持国产盾构机发展制定相应的政策。胡锦涛同志将该信转发给国家科委、建设部等四个部委要求予以研究。国产盾构机产业化的早日实现不仅是企业的事情，同时也引起了政府有关部门的高度重视。
隧道股份接受采访的多位领导都说过隧道股份能有今天的成绩，与紧跟国家装备制造业的战略步伐分不开，有了国家政策做后盾，隧道股份的盾构装备业务才能坚实的"推进"。
追溯隧道股份制造盾构机的历史要比公司成立的历史更久远。早在1958年上海就准备建设隧道，原本计划与之合作的苏联专家后来撂下一句"在上海挖掘隧道就好比在豆腐里面打洞"后就撤走了，当时隧道股份的前身——上海隧道局偏不信邪，为了实现上海市建设隧道的意愿，采用中国最早制造的直径10.22米网格式挤压盾构机打通了上海第一条隧道。
第一条隧道的建设有要连接浦东和浦西的历史原因。当时该项目是有特殊政治背景和保密性的，"保密代码为4046"，隧道股份机械制造分公司党总支邵副书记李建芳告诉《装备制造》记者，"工作人员都是军人和党员。"

隧道股份承接的上海外滩观光隧道。
1965年隧道股份正式成立使用与江南造船厂合作生产的第一台大型网格盾构机，打通了打浦路隧道，历时4年。这条隧道最初也不对外开放，只是军用，直到1970年代才对外开放。至此，隧道股份一直背负着艰巨的政治和军事使命。
1980年代，上海城市地下排污管道严重阻塞，急需建设大直径的排水管道。网格式盾构机由于不能控制沉降，会影响地表建筑此时已经不适用于日趋繁华的上海了。为解决民生燃眉之急，隧道股份响应国家号召开始自主研发现代化的盾构机。
1986年，隧道股份通过对盾构机核心技术的研究与设计自行研制了直径4.35米加泥式大刀盘土压平衡盾构机并成功应用于工程，1990年获得国家级科技进步一等奖。这台盾构机主要适用于上海地下污水管道和电缆工程，其中包括越江电缆管道。
同期隧道股份在盾构机的研制和技术创新投入了大量的人力和物力，为取排水隧道、电缆隧道、共同沟、污水处理管道等地下工程研制了不同断面、不同直径的土压平衡和泥水平衡掘进机。
1990年代中期上海走入大量兴建地铁的时期隧道股份紧紧把握发展大方向，抓住这个盾构黄金期大显身手。虽然当时所用的盾构机都是国外进口但隧道股份积极与外两合作通过为外商组装机器不断积累经验，当时中国盾构产业陷入盲目追求国产化率的瓶颈。隧道股份也不例外，在国产化上大下苦工，在1997年制造出第一台完全国产的地铁盾构"10号"盾构机，然而由于产品性能无法与外国产品相比，无法打开市场。之后陆续生产的几台国产盾构机也没有得到市场认可。
进入21世纪全国各地都开始大兴地下交通。为了节约国家资金同时提升中国装备制造实力2002年国家把国产盾构机研制列入国家"863计划"，并对国产化有了新的立意："自主设计，社会配套"让企业不要局限于闭门造车。
这个解放思想的政策为隧道股份开拓了视界隧道股份摆脱国产化率的制约生产出了"自主设计，上海制造，全国配套，全球采购"的"先行号"盾构机。"先行号"旗开得胜获得了大量订单，使得中国盾构机产业在世界上扬眉吐气。

[ 本帖最后由 mideas 于 2008-6-22 23:48 编辑 ]

mideas · 发表于 2008-6-22 23:45:52

隧道股份承建的南京地铁项目。

用质量说话的国产盾构

从1980年代末上海开始大量兴建地铁，在建1号线时先后进口了9台国外的直径6.34米的土压平衡盾构机，隧道股份当时就对引进的盾构机开展了深入研究，为以后的盾构机制造打下了基础。隧道股份制造出的全国产10号盾构机是"先行号"的雏形。

2001年国家"863项目"开始招标，隧道股份凭着对自己技术储备的信心投出了有重要意义的一标。公司控股的上海盾构机设计试验研究中心有限公司副总经理、高级工程师吴兆宇说："当时我们认为自己的技术已经准备好了，完全有能力研发出国产盾构机，所以我们就去投标了。"

2002年隧道股份以较强的优势成功竞标到了"国家863计划国严盾构机项目"，方向为研发软土盾构机。研发使命为"立足上海、服务全国、走向世界"。其设计理念是立意新、起点高，并具有比较高的稳定性、比较高的施工生产率和良好的性价比。

2004年9月经过艰辛的研发，具有完全自主知识产权的国产地铁盾构机"先行号"样机问世了，2005年6月"先行号"样机投入了上海轨道交通2号线西延伸段古北路车站到天山路车站的掘进工程。首次掘进表明其主要综合指标达到国际先进水平。在第二次推进中"先行号"样机先后创造了日推进38.4米和月推进566.4米的国内盾构机施工最快纪录。

两次成功更加见证了国产盾构机的核心技术之先进，这主要体现在通过自行研发、自主设计、部件选型从而掌握核心技术，具有完全自主知识产权，完全摆脱了外商的束缚。国产盾构机获得2006年度上海市科技进步一等奖，被列入2006年度的国家重点新产品计划，在2007年国际工业博览会上，获得国家新产品银奖第一名。"先行号"国产地铁盾构机的问世为中国地下工程重大装备开发写下了浓重的一笔。

隧道股份承建的上海上中路隧道正在施工中。

隧道股份副总经理王放伟告诉记者，国产盾构机比进口盾构机具有更强的适应性也不逊色于洋盾构机。

隧道股份的"先行号"盾构机推出后大大降低了洋盾构机在上海市场的份额。"先行号"之所以可以打破洋盾构机一统天下的局面原因是其结合了欧美的经久耐用和日本的经济实用的双重优势，立足于亚洲最高水平。

国产盾构机良好的声誉迎来后继订单源源不断，在首批22台盾构机投放市场后隧道股份又签订了17台订单。盾构机的订单一般都是以个数计的很少有一次性超过10台的。张阂庆说："我们先后接了22台和17台订单，这让老外大吃一惊他们都不敢相信。"

2007年隧道股份的首批22台盾构机数量占上海地铁盾构机的1/3，而推进里程也占到了1/3。国产盾构机在上海闯出了一片天地。

"先行号"的出世使隧道股份彻底走出单纯追求零部件国产化率的误区，大胆采用外国先进零部件，使得产品质量有了飞跃，好产品赢得了大市场。

注重产品质量为隧道股份带来了更广阔的市场空间，隧道股份生产的另一种隧道施工装备高精度隧道衬砌钢模价格不低于国际同类产品，但在国内销量仍然很好，现在亦开始出口日本、印度等国。这证明隧道股份质量第一的理念是关键质量就是对市场的保障。

国家发展改革委在“先行号”研制成功后这样评价道:隧道股份的国产盾构机不仅实现了传统意义的产品加工制造，更重要的是他们掌握了产品的核心技术，拥有完全自主知识产权，在这个基础上开展了产品研发、设计的国产化工作。希望隧道股份成为国产盾构机的领军企业，打进国际盾构机市场，承担起中国盾构产业的标准化的建设重任。

2007年隧道股份中标了十一五'国家"863计划'关于大直径泥水平衡盾构机的项目《泥水平衡盾构关键技术与样机研制》。旨在通过泥水平衡盾构机核心技术研究，形成样机应用，实现大直径泥水平衡盾构机的国产化，打破国外产品垄断国内市场的局面，再一次实现盾构掘进机的跨越式发展。

隧道股份自主研制的盾构机“先行号”。

从国产化到自主化

盾构机制造研究经历了40多年，完全国产化一直是隧道股份的追求。而经历风雨之后，他们对于国产化的认识逐渐转变，从追求100%国产化转到自主设计和掌握核心技术。在行业中，有人总是把“国产盾构”想当然地说成“国产化盾构”，张阂庆坦言:“我一直不同意'国产化盾构机'的说法。”

在张阂庆看来，国产化的先决条件是先有国外的技术然后不断提高国产化的比例，逐步国产化其前提依然是对外国技术的引进消化而非独立自主，然而，隧道股份所生产的国产盾构机是拥有完全自主知识产权的盾构机，所有的设计都是隧道股份独立自主完成的，是实实在在的国产盾构机。

隧道股份盾构机研制历史就可以浓缩成为对于"国产化"认识的转变史。

1958年隧道股份制造的第一台网格式盾构机从设计到零配件制造都是自己完成的。1986年生产的第一台土压平衡盾构机也是从设计到零部件制造完全自己完成，“这两台机器的国产化率可以达到99%。”张闺庆说，“所有零件都是我们自己设计做的，只有一个小部件是外国的但还是经过我们改装的。”

1997年隧道股份下功夫研究出第一台适应上海土质的国产土压平衡盾构机，这台设备完全是国产的零部件都是国产的。但是在推进了两个区间后轴承就出现故障。轴承相当于盾构机的心脏，心脏出现问题整台盾构机就报废了，经过分析主要原因是国产的钢材质量不满足工程需求。这次事故给隧道股份一次深刻的教训让他们必须思考如何平衡国产化率与产品质量。

甚至承接了“863项目”后“先行号”的第一张设计稿中零配件也是全国产的。随着设计的深入，隧道股份越来越觉得由于中国机械工业基础实力相对较弱制造出来的产品还没有国际竞争力，因此在第二稿中把部分零件改为进口关键零部件，仍是国产的国产化率降低到了70%，即使如此，整机的国际竞争力仍令人担忧。

因为一直被国产化率所困扰在解放思想，提出“自主设计上海制造全国配套国际采购”的方针后隧道股份的研发人员茅塞顿开:国产不一定要受到国产化率的限制。只要掌握整体设计和关键零部件的基理，采用谁的部件并不重要。

在隧道股份研究的“先行号”第三稿中，秉持制造优质盾构机的原则，在零件选择上解放了思想，很多零部件都是采用外国先进厂商的产品。轴承和液压部分都采用了全世界最好的，产品的品质得到了保证。这样第三稿出来国产化率虽然降低到67%，但是产品的品质得到了保障。之后的实践证明转变是成功的，“先行号”打开了市场。

国产化和自主化两字之差却恰恰是隧道股份国产盾构机与国内其他盾构机生产企业的重要区别，更是隧道股份国产盾构实力的重要体现。

隧道股份对于盾构制造不再执着于国产化率，因为它已经完全掌握了盾构机制造的原理。国产化率越高对国家贡献越大是片面的认识，盲目追求国产化率不真正知道“所以然”就只能被别人牵着鼻子走。

mideas · 发表于 2008-6-22 23:47:08

隧道股份的国产盾构的成功离不开领导班子的坚持和热情。

信息化催生的智能化国产盾构

“我现在就可以在家里监控指挥施工现场甚至可以在家里更改软件设置，以后都可以在家里上班了。”张东星颇有些自豪和兴奋地告诉记者。

在盾构机中融入信息化是隧道股份的现在努力的方向，并且已经有了成绩。隧道股份生产的盾构机都安装远程操控系统，不仅仅可以远程监控，还可以远程更改设置。

从1990年起隧道股份逐步把信息化导入到国产盾构机的研发，为具有自主知识产权的国产盾构机问世提供了软件基础。至此，国产盾构机研发产生了质的飞跃。基于40多年工程建设的积累，隧道股份应用信息化处理系统建立了4000万多条不同土质条件下的盾构法隧道施工数据库，并把数据提炼成为盾构机研发的规则。

隧道股份自己研发软件第一次应用是在1998年，广州地铁中当时本来是采用另外一家公司设计的软件，但由于对方对隧道施工工艺不了解，设计出来的产品并不适用于施工。于是隧道股份自行研发了一套软件，该软件尽管简单但很实用，也为以后研发打下了基础。

经过10年的完善，隧道股份自己的软件系统已经可以与外国产品媲美，而且在其擅长的软土施工中更胜一筹。张东星说:"我们现在可以毫无愧色的宣布我们现在的软件跟外国最先进水平是一样的。"

现代工程机械的智能化和信息化水平是衡量装备先进性的标志，隧道股份制造盾构机控制把人性化放在了首位，注重操作简单实施方便。

盾构的操作分为两部分，一是拼装状态操作，二是推进状态操作。现在许多外国盾构在拼装和推进状态操作间的切换都十分复杂，对操作人员要求很高。比如对液压设备的保护操作，外国机器司机需要严格按照步骤进行，有任何错误都会产生严重后果。隧道股份的国产盾构机里安装了纠错系统，即使司机操作失误也不会对机器有损害。在同样施工状态下，国产盾构机的操作次数是日本盾构机的1/3。操作简便了施工进程自然就快了。

张东星说:"我们现在的盾构机不仅在上海的软土施工中能比外国机器快，在其它地区的软土地施工也毫不逊色于外国装备。"

只进不退的盾构精神

张闺庆说:"我们公司的精神就是盾构机的精神只进不退。"隧道股份盾构机研制者们就是依靠这种精神立起一座又一座里程碑。盾构机如果出了故障只能从地面“开天窗”修理，如果路面上有建筑物，将带来极大的困难和损失。于是只能前进不能后退成为盾构机的最显著特点。

隧道股份作为施工单位要制造设备，开始时不为业界接受，幸得董事长陈彬和总经理周文波的坚持才能有了今天的成绩。当时隧道股份鼓足了干劲无论前路多坎坷都要把盾构机制造出来。可以说隧道股份不单是抓住了机遇，更是创造了机遇。

从争取“863项目”到获得22台的订单，隧道股份一直是主动出击的。王放伟说:"我们一直是主动的，不管我们遇到什么样的阻力，我们都要坚持走下去，这条路的前景非常广阔。"

隧道股份一路走来也走过不少弯路，最终得出的结论是:做强产业一定要靠自己，必须要有自己的技术。

隧道股份与许多外国厂商有过多次合作。在经过相当长时间的外包制造合作过程中，隧道股份认识到，靠合作来获得技术是行不通的，相反还会失去市场。张阂庆说:“老外说得都挺好听，用市场换技术，但他们实际就是要把着技术不放而且也占领着市场。我们没有把技术引进来反而把市场送出去了。”

从1990年代初起，洋盾构机在中国市场占有率高居不下。不平等的分工明确了各自的身份:外方紧紧捏着核心技术和关键设备以联合生产盾构机的形式占领中国盾构机市场;中方以打工者的身份提供廉价劳力。

在与外方合作过程中隧道股份也曾考虑模仿对方的技术，然而这招根本行不通。在外方安装关键软件的时候要把中国工人都赶出车间，这种"烧香赶和尚"的做法对隧道股份的技术员工触动很大，也激发了他们的斗志，坚定了他们研发国产盾构机的信念。

制造"先行号'的时候整个隧道施工界都不相信隧道股份能做出来高品质的盾构机。上海市的领导对隧道股份的要求是“不要比外国旧的设备差就可以了”，领导的这些安慰和关怀却让盾构机研制者们产生了很深的挫败感，于是所有隧道股份人坚定信念:一定要造出跟外国设备一样好的盾构机来。

研发之初隧道股份在制造“先行号”时遇到了各种困难，但是凭借着“只进不退”的精神一直走到了今天。行号的下线包含了隧道股份人的心血和对盾构机的热爱，中间有许多感人的故事。

2006年11月制造“先行号”盾构机时，隧道股份机械制造分公司技术科副科长黄健的妻子已经怀孕待产，当时的黄健因为连续数日工作已经很疲惫但仍然坚守岗位，直至“先行号”顺利下线。黄健知道这台盾构机是中国盾构产业翻身的机会不能错过。后来有电视台采访问他对这台盾构机的看法，黄健只说了一句话:“我把它当成自己的儿子。”这句话包含了一个技术人员对国产盾构机的热诚和坚定。

黄健对记者讲述了他曾经遭外国人冷眼的故事，“在先行号样机下线前隧道股份的技术人员去日本观摩，日本人的态度非常傲慢根本不予理睬。而在样机生产出来后又遇到相同日方人员，他们态度转变了很多，还主动上前问日本卖给中国的盾构机应该怎么改进。”很多隧道股份的员工接受采访时都说，我们当时就是憋了一口气一定要把国产盾构机做好，不能再让别人瞧不起。

像黄健这样为盾构产业奉献自己的人在隧道股份中并不少见。张东星也是可以为盾构奉献一切的人。2006年年底张东星的父母相继过世，他回去办丧事时还不忘带着电脑，在守灵的时候还在编程，这套软件必须在硬件制造完成前安装到盾构机上，否则盾构机就无法下线。张东星说:“我们与外国合作很多深深感觉到他们对我们的歧视。我们不服输我们要像盾构机一样前进。”

已经有了骄人成绩的隧道股份并没有就此止步，这些中国盾构的先行者们总是谦虚地说:“我们只是在软土中比较成功，适应其它土质的盾构机还在研究。”

现在隧道股份继续发扬只进不退的精神，力争在在复合、硬岩盾构机产品市场制造中占领一席之地，为中国盾构机能在世界舞台上大显身手吹响前进的号角。

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