成果簡介

　　2008年4月25日，國家“863”計劃重點項目之一——我國首臺自主研發的復合式土壓平衡盾構機“中國中鐵1號”在位于河南新鄉的中國中鐵隧道集團盾構產業化基地下線。這臺盾構機直徑6.3米，最大掘進速度為每分鐘8厘米。它“軟硬通吃”，具有較強的地質適用性，在彎道施工、礦用振動篩轉向糾偏、滾動糾偏等方面取得了明顯進步。該盾構機是國家“863”計劃盾構產業化課題的標志性科研成果，技術達到國際領先水平，填補了我國在該領域的一項空白。

歷史背景

　　隨盾構機是一種非常先進的地下隧道施工設備，它可在不影響地面狀況的條件下作業，從而大大提高了施工可行性并降低了施工成本，同時不會對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。但由于盾構機制造工藝復雜，其核心技術長期被德國、法國、加拿大、日本等少數國家壟斷，國外機構在中國盾構機市場的占有率高達95％以上，且價格十分高昂。

　　為了打破國外技術壟斷局面、提升我國裝備制造業的水平，國務院在《加快振興裝備制造業的若干意見》中將盾構機列入16項重大技術裝備之一。科技部也于2001年將土壓平衡盾錳鋼雙輥破碎機構關鍵技術研制列入國家863計劃自動化領域機器人技術主題，我國盾構機的國產化道路拉開序幕。

創新歷程

　　2002年10月，在中鐵隧道集團黨委的帶領和大力支持下，集團成立研發小組，8名黨員擔任攻關小組的負責人。2002年至2008年，中鐵裝備相繼參與和承擔了“6.3m全斷面隧道掘進機研究設計”“盾構掘進機刀盤刀具與液壓驅動系統關鍵技術研究及其應用”“砂礫復合地層盾構切削與測控系統關鍵技術研究及應用”“大直徑泥水盾構消化吸收與設計”“復合盾構樣機研制”等5項國家“863”計劃課題，主要在復合盾構機的設計與集成技術研究、六自由度管片安裝機技術研究、螺旋輸送機結構優化設計技術研究、帶壓進艙安全系統技術研究、導向系統與盾構姿態控制技術研究、樣機制造工藝技術研究等6個方面開展了科研攻關；圍繞盾構掘進失穩、失效和失準三大難題，攻克了盾構機自主設計制造關鍵技術，研發出土壓、泥水和復合三大類盾構系列產品，形成了自主設計制造能力，實現了盾構機中國設計、中國制造。經過7年不懈努力，2008年4月，“中國中鐵1號”在新鄉下線，實現了從盾構機關鍵技術到整機制造的跨越。

　　2009年2月6日，“中國中鐵1號”在天津地鐵3號線營口道站成功始發。天津地鐵3號線第十合同段盾構掘進任務包括營口道站—和平路站及和平路站—解放北路站兩段區間，全長約1500米。中鐵1號于2009年6月12日到達和平站，成功進行了1009.8米長度的工業性試驗，順利穿越了張學良故居、“瓷房子”、范竹齋舊居、天津電報總局、渤海大樓等歷史風貌建筑，很好地解決了復雜環境采用盾構法修建地鐵的主要技術難題，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“中國中鐵1號”，在天津地鐵3號線和平路站再次始發，從而拉開了和平路站—解放北路—天津站區間的征戰序幕。盾構機穿越近百年的居民住宅建筑和佛照樓等保護性建筑30余座，到達位于著名的津灣廣場的解放北路站，隨后過站穿越海河和京津城際高速鐵路，累計掘進5194米，順利完成掘進任務。

　　2017年5月份，“中國中鐵1號”開始定下再制造任務——結構性能進行大幅優化，并將調往鄭州地鐵使用。在整體改造上，技術人員進行了大量設計優化，在刀盤、輸送機、主控室、電氣系統等九個重點關鍵部位進行改造和升級換代。2017年12月7日，“中國中鐵1號”完成全部升級改造任務，并被應用于鄭州地鐵項目。在掘進施工中，設備表現出良好的適應性和穩定性，并于2018年8月圓滿完成了掘進任務。2019年，戰功顯赫的“中國中鐵1號”被運往武漢，為武漢隧道建設再添助力。

重大意義和深遠影響

　　“中國中鐵1號”是一臺凝聚著裝備人光榮與夢想、汗水與歡笑的瀝血之作，是實現從無到有的定鼎之作，是夢想照進現實的跨越之作，是起點，更是豐碑。“中國中鐵1號”填補了我國在復合盾構機領域的空白，實現了從關鍵技術向整機制造的跨越，打破了國外企業長期以來在盾構機制造方面的技術壟斷，標志著我國盾構機研發取得了階段性創新成果，標志著我國盾構產業化取得了重要進展，標志著我國的盾構機研制水平又上了一個新的臺階，是我國盾構機發展史上的最重要的里程碑