中鐵裝備研發的雙結構硬巖掘進機。 (資料圖片)

前不久，在河南洛寧縣抽水蓄能電站引水工程施工現場，中鐵裝備研制的斜井硬巖掘進機一頭“鉆”進山梁。“這是一個大角度的斜井工程。在隧道‘爬坡’時，斜角越大，掘進設備越容易往下滑，這曾經是一個世界難題。”中鐵工程裝備集團有限公司(以下簡稱“中鐵裝備”)黨委書記、董事長趙華說，他們從藤本植物“爬山虎”的生長中受到啟發，為設備加裝兩只鋼鐵“觸手”，以撐住巖壁固定設備。經過反復試驗，成功研制出大傾角斜井硬巖掘進機，實現了國產高端裝備技術的一次突破。

業界習慣將用于硬巖隧道掘進的設備稱為隧道掘進機，將用于復合地層隧道掘進的設備稱為盾構機。隧道掘進機是穿山越海的施工利器，是集機械、電氣、液壓、傳感、信息、力學、導向研究等技術于一體的大型高端裝備。趙華告訴記者，近年來，從超小轉彎硬巖掘進機到硬巖豎井掘進機再到雙結構硬巖掘進機，中鐵裝備始終堅持自主創新，不斷研發新產品，提高市場競爭力。

與盾構機技術相比，隧道掘進機技術復雜度更高。例如，在城市軌道、管網建設中，硬巖隧道掘進機的埋深通常要達到幾百米甚至上千米。大埋深、長距離、巖石強度高等施工條件，對設備的可靠性、適應性、耐久性和安全性提出更高要求。

“硬巖隧道掘進機廣泛應用于山體隧道掘進。掌握不了硬巖隧道掘進機技術，不能算是成熟的、有競爭力的產品。”中鐵裝備技術中心副主任賀飛說。

為突破相關技術，中鐵裝備成立科研項目小組，研發人員多次到施工現場學習和調研，集中力量研發產品。經過上百次研發試驗，攻關了多項技術難題，中鐵裝備自主研制的直徑8.03米硬巖掘進機成功下線，并運用在具體項目中。

賀飛說：“交通、市政、水利等領域的隧道多為直線形，而抽水蓄能電站地下工程則不同，其線路更加復雜，隧道既有直線形，也有圓弧形。一般隧道掘進機是水平式前進，即使有轉彎，轉彎半徑也比較大，不適合線路復雜的工程項目。”

如何滿足線路復雜的地下工程施工需求?

“我們基于多年的技術積累和經驗，堅持技術創新，最終研發出緊湊型超小轉彎半徑硬巖掘進機，于2019年9月成功下線。”賀飛說，設備總長37米，比常規設備縮短80%，轉彎半徑30米，是常規設備的十分之一。整臺設備在掘進過程中可以實現60度左右的轉彎，具有安全性好、掘進效率高、適應性強、轉場靈活等特點。如今，已有越來越多“會拐彎”的硬巖掘進機應用于各地抽水蓄能項目建設。

“2021年，我們研發制造的硬巖豎井掘進機實現井下無人掘進作業。”中鐵裝備總工程師賈連輝介紹，目前，中鐵裝備已實現“用隧道掘進機繪制多維度地下空間”，不僅實現橫向、豎向、斜坡向上、轉彎等掘進，還可以實現兩個平行隧道間的連接。“從‘直來直去’到‘會拐彎能爬坡’，是出渣技術、推進技術的創新，背后是中鐵裝備強大的科技創新研發能力支撐。”賈連輝說。

為提高創新能力，中鐵裝備成立了院士工作站、工程技術中心等協同創新平臺。2012年以來，研發投入強度平均達8%，先后攻克了超大直徑、超小直徑、極限工況下的裝備設計等技術，成功研制出硬巖掘進機、馬蹄形盾構機等一大批創新產品。如今，中鐵裝備正布局掘進機新技術，建設硬巖掘進機云計算平臺和大數據中心，開展新型破巖技術、換刀機器人和無人值守智能掘進技術的研究。

得益于強大的技術研發實力，中鐵裝備在市場開拓等領域取得了豐碩成果。“2021年，中鐵裝備出口銷量增長50%;2022年，海外合同額繼續保持兩位數增長。”趙華說，中鐵裝備隧道掘進機產品出口30多個國家和地區。

“下一步，我們將繼續堅持自主創新，聚焦隧道掘進裝備基礎技術研究，積極開發提高隧道掘進機使用壽命的新材料、新工藝，提供質量更加可靠、安全性水平更好、掘進速度更快、性價比更高的隧道掘進機，推動制造業高端化、智能化、綠色化發展，擦亮中國裝備制造業在國際市場上的名片。”趙華說。 (經濟日報記者 夏先清 楊子佩)