11月14日,由中國鐵建重工集團和中鐵十六局集團合作研發的中國國產首臺鐵路大直徑盾構機在長沙下線,打破了國外的技術壟斷,將加速中國快速城市化和大鐵路網建設的步伐。
11月20日上午,鐵建重工技術人員開始對首臺國產鐵路大直徑盾構機進行拆分。幾天后,這個開挖直徑8.8米、總長100米的“開路先鋒”將運往廣東,服務于廣珠城際軌道交通線。
長沙產盾構機、旋挖鉆機打敗國際品牌“掘金”地鐵工程市場
除了盾構機,湖南還有多種地下工程機械的研發水平在國內甚至國際上處于領先。山河智能研發的旋挖鉆機和系列掘進機,中聯重科研發的地下連續墻液壓雙輪銑槽機等產品也以先進的技術,積極搶占省外甚至是國外市場,展現工程機械湘軍的強勁實力。
長沙盾構機
“打敗頂級洋貨”
許多長沙人并不太清楚,地鐵施工中最主要、最關鍵的盾構掘進施工,在其他城市都有國外技術裝備的參與。
幾年前,國內盾構機市場還被西方國家把持。但長沙在過去幾年里打破了這種壟斷格局,地鐵施工全部采用本土的技術與裝備,成為全國目前唯一地鐵施工全部使用國產盾構掘進成功的城市。
自主研發沖破技術封鎖
受制于人,是以前國內隧道施工企業對隧道掘進盾構技術的感受。當時每臺盾構機售價在1.5億元左右,利潤高達40%以上。更讓人受氣的是,在使用過程中刀片和零部件的更換,不但要價高得離譜,更換零部件要等3個月,上門服務費從維修人員離開所在國開始計時……
2008年,鐵建重工落戶長沙經開區后,下決心打造具有自主知識產權的“鉆地龍”,與國際品牌一決高下。為了挖到程永亮這位國內盾構領域的元老,鐵建重工負責人那年到河南“三顧茅廬”,給了他全集團最高的工資待遇,職務連升三級,并讓這個只有本科學歷、中級職稱的年輕技術人員,去管理一支包括6名博士生在內的400多人的創新團隊。
此后,國家“863”計劃和國家科技支撐計劃大手筆扶持。湖南省及長沙市科技重大專項資金接連跟進。
電氣,是盾構機的控制系統。鐵建重工將油浸式變壓器改成箱式變壓器設計,結構集成更強,防護級別更高,解決了國外盾構產品空間受限的問題。
液壓,是盾構機的“大腦”和“神經”。鐵建重工選用標準產品,用戶使用方便,市場價格低。
機械,是盾構機刀盤運作是否安全和效率高低的關鍵。鐵建重工打破傳統的設計理念,將刀盤的開口率提高20%,既節電節能,提高了刀盤的使用壽命,又確保人員安全施工。
短短兩年,鐵建重工自主研發的首臺盾構機“開路先鋒19號”成功下線,國產化率達到87%,創造了中國盾構機自主知識產權的最高紀錄。
在長沙地鐵盾構機的競爭中,鐵建重工的盾構方案有著絕對優勢。對長沙地層高度吻合適應,低碳、環保、聲音小、安全性高,專業的售后解決方案,而且每臺盾構機的價格明顯低于國外同等配置的產品。最終,長沙地鐵施工所需的盾構機,全部從鐵建重工“團購”。長沙,成為國內第一個城市地鐵由中國自主建造的城市。
攻克地鐵施工世界難題
10月11日上午11點,盾構機在五一廣場地鐵站地下緩緩顯露刀盤,長沙地鐵1號線最后一段區間至此貫通。1號線全線隧洞實現貫通,明年試運營。這是鐵建重工造盾構機繼去年助力長沙地鐵2號線貫通后順利貫通的第二條線。
長沙地鐵營盤路站到五一廣場站之間的盾構區間雖然只有840米長,但卻集眾多難點于一身,特別上軟下硬的地層全斷面富水砂礫、淺覆土埋深施工,如果施工技術控制不當,將引起地表沉降、地下管線的破壞、地表建筑物(或構筑物)傾斜甚至倒塌等事故。這些都是地鐵施工的“世界性難題”。
針對在軟層施工如同“石頭上挪豆腐”、掘進方向易發生偏差等問題,盾構設計通過優化主驅動的扭矩——功率曲線,同時利用導向系統控制盾構機的掘進方向,提高了盾構機在局部不良地段的快速通過能力。基于信息傳感與融合技術,精心制定施工方案,降低了地表沉降的波動幅度。
“長沙現象”成為范本
今年4月25日,為天津地鐵6號線設計生產的盾構機在中國鐵建重工通過驗收,不久后就開赴工地。“幾乎現在所有正在建地鐵的城市都在用我們的盾構機。”鐵建重工總機械師何其平說。
中國鐵建重工副總經理程永亮介紹,他們自主研制的具有完全自主知識產權的高端盾構近3年占據國內國產盾構的“半壁江山”,年產量和市場占有率目前國內第一,擁有世界上最先進的道岔、彈條扣件生產線,占據國內三分之一的市場。
而長沙盾構設備沖破國外封鎖,讓國際盾構巨頭不得不放低了身價,從1.5億元的售價,降到了4000萬元。程永亮說,自主研發,爭取市場話語權,讓國家節約了大量資金。
長沙成為國內第一個實現在地鐵施工中,全部采用國內自主品牌盾構機的城市,被業內稱為“長沙現象”。這一現象為增強國內盾構企業的綜合實力,提升自主創新能力,提高我國重大裝備在國際上的話語權提供了值得借鑒的范本。
據悉,長沙地鐵2號線和1號線建設共使用鐵建重工的盾構機24臺次,節省成本上億元。目前,烙上“鐵建重工”名片的“鉆地龍”已在北京、上海、廣州、武漢、西安等20多個城市施工,市場占有率躍居國內自主品牌第一位。
高效旋挖鉆機讓國際同行刮目相看
因地鐵途經站點大多處于市區繁華地段,在修建地鐵通道和地鐵站時,需要運用安全、環保、高效的施工設備。山河智能自主研發的多功能旋挖鉆機和系列掘進機因為具備上述優勢,受到不少施工單位青睞。
旋挖鉆機在新加坡“亮劍”
正在修建的長沙地鐵3號線,不少站點修建地鐵站時使用了山河智能的旋挖鉆機。“旋挖鉆機效率高,兩個小時打成一個孔,一天能打5到6個。”在3號線工地上施工的張師傅剛剛20歲出頭,但已經是操作旋挖鉆機的老手。他表示自己所在標段都使用旋挖鉆機打承壓樁孔,直徑一米的孔要旋挖15米深,4公里左右標段就要打400多個孔。
“旋挖鉆機的研發難點之一在于優化機械總體布局,既要讓鉆機作業有力,又要保證鉆機平穩性。”山河智能副總工程師郭勇稱,國外采用挖掘機通用底盤的鉆機只能在履帶前進方向45度左右的區域內施工,而山河智能旋挖鉆機采用自主研發的伸縮式專用底盤,穩定性更好,可360度旋轉,全方位施工,使施工范圍增大,作業能力也強于同類鉆機。
因為性能優異,去年山河智能旋挖鉆機中標新加坡地鐵建設項目。這年山河智能的旋挖鉆機雖然比國外同類機械晚一個月進入施工現場,卻比其他國家至少提前一個月完成地鐵站臺建設任務,讓國際同行刮目相看。
物美價廉的“穿山甲”
盾構機雖然施工效率高,但存在造價高,靈活度差等特點,適合于長距離的地鐵施工。因此國內不少城市在修建地鐵特別是距離不長或彎曲復雜的地鐵時,使用掘進機作業。山河智能研發的系列掘進機,以前常用于煤礦巷道挖掘施工,因為具有靈活調整掘進方向、成本低等優勢,因此進入越來越多的地鐵和隧道施工場地。
“一臺盾構機往往售價數千萬甚至上億,但掘進機售價只要300萬到400萬元。”山河智能副總工程師郭勇介紹說,掘進機可切削巖層,對周圍巖層破壞少,使洞壁光滑完整,所以掘進速度快、效率高,超欠挖少,能節約大量襯砌費用。“不少城市地鐵和隧道是分段修建,有的標段不是太長。對這些項目而言,選擇掘進機比盾構機更劃算。”
工程機械成長沙工業主導產業
經過20余年的創新,工程機械產業已是長沙最具核心競爭力的工業主導產業。湖南工程機械也成為湖南機械產業中第一個過千億元的子產業,是全省規模以上工業的支柱行業,去年實現利潤總額60.78億元。
目前,中國工程機械已經形成了六大生產重鎮,分別是徐州、長沙、常州、廈門、濟寧、柳州。而徐州、長沙和常州又是重中之重,2014年,長沙市工程機械及配套件產業產值突破2000億元,工程機械設備出口占全國工程機械裝備出口的7.5%,形成了以中聯重科、三一集團、鐵建重工等企業為龍頭的制造群體。
2015年6月10日,中國機械工業聯合會、中國汽車工業協會聯合發布2014年度中國機械工業百強,三一集團、中聯重科、江麓機電集團、中國鐵建重工集團、山河智能5家湘籍企業入圍中國機械工業百強。湖南的三一集團和中聯重科分列榜單第五位和第六位,去年主營業務收入分別為737億元和637億元。其他湘籍企業中,主營塔式起重機、液壓挖掘機的江麓機電排名第67位,國內盾構機龍頭企業中國鐵建重工集團排名第74位,山河智能排名第96位。
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