让国产盾构机勇立潮头

    【筑梦现代化 共绘新图景·劳动者之歌】

    ◎本报记者 俞慧友

    4月28日，位于湖南长沙的中国铁建重工集团股份有限公司（以下简称“铁建重工”）盾构机生产车间内，机器轰鸣。铁建重工大直径盾构机项目组组长张帅坤，正有条不紊地忙碌着。

    若不经介绍，很难想象到这位盾构领域的正高级工程师曾是一名盾构机司机。从驾驶盾构机，到“驾驭”国产化、自主研发盾构机，张帅坤的“华丽转身”令人瞩目。

    “16年前，我是一名盾构司机，开的是进口‘洋盾构’。今天，我是一名工程师，我们能不断迎接挑战，持续推进自主研发。”张帅坤告诉科技日报记者。

    为摸透盾构机“脾性”，主动请缨当司机

    2008年，张帅坤从郑州大学机械专业毕业。为了解盾构机的结构和运行原理，他主动请缨当起一名盾构司机。

    尽管张帅坤自认为很能吃苦耐劳，但当时还是被盾构机工作场景的恶劣环境所震撼。“隧道里空气不流通，施工现场温度最高时达到40多摄氏度。我们要时刻紧盯仪器参数，每天工作12小时。”他回忆道。

    日子虽苦，但这段经历让他基本摸透了盾构机的“脾性”。

    一次，一台昂贵的“洋盾构”突然发生拼装系统抖动，导致整机“瘫痪”。项目组前后请来三波外方维修人员，持续一个多月时间也没修好。无奈之下，项目组只好自建团队想办法。于是，会操作、懂维修的张帅坤，顺理成章地成了核心成员。

    一边翻译“洋盾构”说明书，一边拆解零部件，团队经过七天七夜的研究对比，终于查出原因，解决了这一问题。

    这件事给了团队信心，也让张帅坤走上了研发岗位，开始参与国产盾构机研制。

    2018年，铁建重工承担了湖南常德首条过江隧道建设的盾构机研制。在该任务中，盾构机需潜入江底运行。在水中每下降10米深度，就要增加1个大气压的压强。这种环境下，更换磨损刀具非常困难，每次更换都要耗费大约一天时间，而且风险极大。

    为解决这一难题，张帅坤和团队成员反复做了300多次高水压试验，研发出“常压换刀”技术，把更换刀具的时间压缩到两小时。这一技术不仅填补了行业空白，更创造了这一领域的最快纪录。

    十几年来，张帅坤团队相继攻克了常压换刀、超高压密封、滞排堵仓等行业难题，推动了国产盾构机制造的跨越式发展。截至目前，该团队已研制出大直径盾构机近200台，研发的盾构机还出口到意大利、印度、韩国等30多个国家和地区。

    厚积薄发，短时间内啃下“硬骨头”

    通常，一台超大直径盾构机的生产周期在12个月以上。而在2020年，张帅坤率领团队干成了一件大事：在新冠疫情阻碍面对面交流的困难下，他们仅花7个月时间，就成功研制出了国产首台16米级超大直径盾构机“京华号”。

    盾构机制造为非标制造，需根据不同工况地质条件开展定制化设计。较常规而言，大直径盾构机，尤其是15米级以上超大直径盾构机的系统集成更复杂，加工制造也更困难，对可靠性要求更高。同时，大直径盾构机的工程应用风险更大，是国产盾构机技术研发和推广应用的薄弱领域。

    在研制“京华号”的过程中，该团队面临着超大直径、超长距离、超深覆土、超敏感环境等诸多场景施工困难。但张帅坤带领团队顶着压力，啃下了这块“硬骨头”。“京华号”首次应用了同步双液注浆技术，还应用了常压换刀、伸缩主驱动、重载高效物料运输等多项核心技术。

    2020年9月26日，“京华号”下线的前一天，团队从清晨开始进行检测，一直到27日凌晨才检测完毕。当刀盘被涂装成京剧脸谱的“京华号”红纱被揭开的那一刻，张帅坤眼角湿润：“这是我们自主研制的大国重器！”

    2023年，北京东六环改造工程盾构隧道顺利贯通，“京华号”助力工程实现了全程“隧道零渗漏、地面微扰动、施工零事故”。

    今年，张帅坤作为研发带头人，其参与研发的世界最长海底高铁隧道盾构机“定海号”、超大直径盾构机“甬舟号”，先后在长沙成功下线。

    “未来，我们想结合数字孪生技术，力争在电脑上模拟呈现出盾构机每个零部件的设计，从而减少未来在研制新产品时出现的失误。”张帅坤踌躇满志地说。