落後西方100多年,中國盾構機如何打破壟斷,逆襲成為世界領先?

近年來,在我國經濟發展迅猛下,國內城市相關配備也在不斷地完善。尤其是在地鐵的建設,不僅極大的方便了人們出行,而且毫不誇張的說,地鐵拉近了你、我的時空距離。那麼在乘坐地鐵的時候,你是否想過地鐵又是如何得以建設的呢?

這裡我們就要提到傳說中的“入地蛟龍”,也就是地鐵的建造“神器”盾構機。大多數的人在聽到這個名字的時候應該是滿臉的黑人問號,盾構機是啥?它又是怎麼來進行建造的?當然,這都不是重點,我們今天的重點是,中國的盾構機在落後西方100多年的情況下,又是如何逆襲遙遙領先的呢?

落後西方100多年,中國盾構機如何打破壟斷,逆襲成為世界領先?

說起盾構機,我們不得不提到盾構機的發明者,也就是法國的工程師布魯諾爾。像牛頓被蘋果砸頭而發現萬有引力定律一樣,布魯諾爾發明盾構機的過程同樣來自自然界中。這是1818年的一日,布魯諾爾偶然之間注意到路邊的木頭上有一條鑿船蟲。布魯諾爾一時來了興趣,駐足觀看,只見這隻鑿船蟲一邊將身體往木頭中蠕動,一邊從身體中分泌出黏液來進行加固,沒一會兒就鑽進去了。布魯諾爾靈光乍現,隨後就提出了影響深遠的盾構挖掘隧道的原理。

1825年,根據這一原理,他構造出了世界上第一臺手掘式盾構機。就如它的名字一般,這是一臺純手工操作作業的盾構機,最終被應用於英國泰晤士河隧道的相關工程當中。當時是透過千斤頂來推動整個機器在泥土中前進,而在其內部的挖掘工人則一邊挖掘泥土,另一邊來進行隧道磚頭的堆砌。與如今相比,其速度雖然不快,但卻具有開創性的意義。

這是外國起初的情況,那麼我國的情況又是怎樣的呢?

落後西方100多年,中國盾構機如何打破壟斷,逆襲成為世界領先?

我國盾構機的使用比外國晚了整整有128年,最早開始使用盾構機進行隧道修建的記錄是在1953年。此後,在2009年之前的漫漫歲月之中,我國在盾構機領域一直仰人鼻息,當時中國85%盾構機都依賴於從外國進口。一家名為海瑞克的德國公司,曾經掌握了中國大陸70%左右的盾構機市場。中國盾構機面臨著卡脖子問題,不管是技術還是市場都掌握在別人手中。比如說,在1991年的時候,我國曾經在修建西康鐵路秦嶺隧道的時候面臨困難,一是秦嶺地段地形複雜,二是單靠人力修建週期長,危險係數高。因此,我國從德國手中花費巨資7個億,就只是買了兩臺盾構機來進行隧道挖掘。然而,當時的盾構機在工作沒多久後,就出現故障,自己又不會修,總不能幹看著吧。於是去請外國的工程師來進行維修,不僅需要給每人支付的高昂的3000美元的日薪,而且在維修的時候居然都不能靠近去觀看。簡直是欺人太甚。

於是為了擺脫這種受制於人的局面,中國從“一窮二白”開始摸索,首先需要解決的的設計圖紙的問題,萬事開頭難,經歷過一次次失敗之後。時間來到2008年,在這一年的4月份我國終於如願以償的研製出自主研究的第一臺盾構機,並且將之命名為中鐵一號。中鐵一號的誕生,不僅意味著外國盾構機獨霸天下下的局面將被打破,而且意味著我國盾構機產業化發展迎來了發展的機會。截止2020年9月29日,我國已經自主研製了第1000臺盾構機,這臺土壓平衡盾構機被命名為粵海14號。

落後西方100多年,中國盾構機如何打破壟斷,逆襲成為世界領先?

那麼盾構機是怎樣進行工作的呢?首先我們瞭解一下盾構機的核心部件,那就是刀盤驅動系統。刀盤驅動系統由四個主要部分組成,分別是驅動電機,減速器,大小齒輪以及主軸承。盾構機在正常工作的時候,就是驅動電機透過減速器,帶動大小齒輪,而主軸承再來帶動刀盤旋轉,由此形成一個簡單地運動體系。這其中,盾構機的心臟就是主軸承,像人的心臟承載人的血壓流輸一樣,主軸承也是負責整個系統的載荷。

說完盾構機的結構,我們再回到正題上。目前,隨著我國盾構機技術的不斷完善和最佳化,盾構機核心技術不僅在落後西方100多年的情況下實現反超越,而且發展了中國鐵建重工、北方重工等一大批相關企業。到目前為止,國產盾構機已佔據國內90%的市場份額。此外,我國國產盾構機也佔據了全球三分之二以上的市場份額,相關裝置遠銷國外多個國家。可以說,盾構機已經成為當代一張新的“國家名片”。