在新中國成立的70年里，一代代建設(shè)者們逢山開路、遇水架橋，不畏艱險、不甘人后，為國家前行貢獻著智慧、汗水和力量，為新中國締造了一個個人間奇跡般的超級工程，高級公路、高鐵、地鐵……種種交通設(shè)施縱橫交錯，連接著城市與鄉(xiāng)村，人們的生活因此更加美好。

惟創(chuàng)新者強，惟創(chuàng)新者勝。裝備制造業(yè)是一個國家制造業(yè)的脊梁，如果裝備技術(shù)落后，許多重大工程就難以順利開展。隨著科技創(chuàng)新，我國掘進裝備技術(shù)水平逐漸邁入了世界前列，大國重器開始走出國門，活躍在許許多多國際超級工程中，盾構(gòu)機就是一個典型的代表。

全國政協(xié)委員、中國工程院院士楊華勇：行走大地，探索未知

本報記者 司晉麗

夢想成真

9月27日，由中國鐵建重工自主研制的一臺直徑11米級盾構(gòu)機從上海啟航，前往莫斯科參與地鐵隧道挖掘施工，這是中國向歐洲出口的最大直徑的盾構(gòu)機。就在此前一個月，由中鐵工程裝備集團設(shè)計制造的兩臺土壓平衡盾構(gòu)機成功下線，也將出口丹麥，中國盾構(gòu)機首次打入北歐市場。

“夢想的這一天終于來了！我們成為盾構(gòu)技術(shù)強國，可以和發(fā)達國家并跑了。”前方捷報頻傳，全國政協(xié)委員、中國工程院院士、國家重大基礎(chǔ)研究（973）項目首席科學家楊華勇難掩內(nèi)心的振奮。這些年，他與鐵建重工、中鐵裝備等單位精誠合作，使國產(chǎn)盾構(gòu)機從無到有、從有到強，我們國家擁有了盾構(gòu)機的自主知識產(chǎn)權(quán)。

在新中國建設(shè)的起步階段，盾構(gòu)機的需求已經(jīng)開始凸顯了。上世紀60年代中期，在中共中央指示下，北京開始修建地鐵一號線。由于沒有專業(yè)掘進設(shè)備，地鐵隧道挖掘進度緩慢。得知這個情況后，周恩來總理指示科委立項生產(chǎn)盾構(gòu)機。無奈當時的技術(shù)欠缺太多，盡管趕做出來一臺樣機，但在工作了100米左右后就停止了，12公里長、近10米深的隧道基本上全部依賴中鐵建的前身——鐵道兵戰(zhàn)士夜以繼日地進行人工挖掘。

上世紀90年代中期，國家經(jīng)濟迅速騰飛，重大工程建設(shè)項目遍地開花。在龐大的剛需面前，上海、廣州等一線城市不得不斥巨資從日本、德國等國家進口五六千萬甚至上億元人民幣一臺的盾構(gòu)機，然而這個舶來品不僅價格令人咋舌，維護起來也特別麻煩。

“一臺6.3米左右的進口地鐵盾構(gòu)機，從廣州登陸5000萬元人民幣左右，一路北上，身價飆升，達到6000多萬元。為此，一些企業(yè)只好買二手盾構(gòu)。”楊華勇說，不僅如此，這一臺臺“天價”的機器，由于外方設(shè)置了技術(shù)壁壘，不允許中方參與設(shè)備維修，維修工時也取決于外方。外方派來的專家，是從飛機離開原地就開始計工時費，加上吃住用等費用，每天要花掉中國企業(yè)將近3000美金。板子打在施工企業(yè)的身上，疼到無法言語。

落后就要仰人鼻息。我國各地高鐵、高速公路、地鐵以及西氣東輸、港珠澳大橋等重大工程里，盾構(gòu)機的工作的身影不絕如縷。面對現(xiàn)實，大國重器一定要掌握在自己手中！

一頁翻過，換了人間。如今，僅鐵建重工和中鐵裝備兩家企業(yè)的盾構(gòu)產(chǎn)品，就批量出口到20多個國家。從進口盾構(gòu)一統(tǒng)天下，到僅中鐵裝備一家公司年產(chǎn)盾構(gòu)就能達到280臺。盾構(gòu)機成為繼高鐵后中國企業(yè)走出去的又一張“金名片”。失去了中國這個最大的出口市場，曾經(jīng)遙不可及的發(fā)達國家的盾構(gòu)機公司，或破產(chǎn)或被中國企業(yè)收購。

2014年，習近平總書記在視察中鐵工程裝備集團時說，盾構(gòu)技術(shù)是工程上的“穿山甲”，有了這個技術(shù)，很多難題就可以解決，工程的效率、安全得到了巨大提升和保障。也是在那時，總書記提出，“推動中國制造向中國創(chuàng)造轉(zhuǎn)變，中國速度向中國質(zhì)量轉(zhuǎn)變，中國產(chǎn)品向中國品牌轉(zhuǎn)變”。

今非昔比。今年6月2日，在北京地鐵中鐵建的施工現(xiàn)場，國產(chǎn)“正陽一號”盾構(gòu)機正在工作。這個龐然大物的啟動，意味著貫穿北京城的“地下中軸線”的8號線三期工程王府井到前門區(qū)開始掘進。從鐵道兵到中鐵建，不只是一個單位名號的更迭，更展示著大國奮進的嘹亮足音和堅強實力。與此同時，中鐵建莫斯科地鐵項目施工也在進行中，該項目是中國企業(yè)首次在海外市場實施大直徑地鐵盾構(gòu)工程，在國際舞臺上展示著中國機械工業(yè)的領(lǐng)先水平。

“中國的巨型盾構(gòu)將在三至五年內(nèi)挑戰(zhàn)世界之最，盾構(gòu)機直徑將達18米。”楊華勇介紹。僅僅10余年，中國就實現(xiàn)了從無到有，從有到強的轉(zhuǎn)變。

赤子之心

盾構(gòu)機100多年前誕生于英國，德國、日本等制造強國后來居上。楊華勇曾在英倫學習流體傳動及控制專業(yè)，但他第一次接觸到盾構(gòu)機還是在浙江大學的實驗室里。

那是上世紀90年代的一天，正在黃浦江下開展隧道作業(yè)的一臺進口盾構(gòu)機突然停止不動了，面對這臺笨重的“洋家伙”，施工人員面面相覷，不知道該怎么辦。一想到要求助外方，那高昂的費用和不知要多久的維修期限，他們就犯愁。在一位領(lǐng)導(dǎo)的提議下，機器被運到了機械專家楊華勇面前“求醫(yī)”。

機器修好了。從那以后，楊華勇也與盾構(gòu)分不開了，他成了隧道里的“急診醫(yī)生”，在全國工程現(xiàn)場奔波。而盾構(gòu)機的昂貴和外方苛刻的條件也刺激了他，“我們要是有自己的盾構(gòu)機，該多好啊！”他開始為國產(chǎn)盾構(gòu)的論證奔走呼號，常常跑到北京，自掏腰包承擔一切費用。苦口婆心說服一些高校和機構(gòu)參與，但由于反對聲太大，又沒有經(jīng)費，有些機構(gòu)退出了。

在共和國的故事里，人們常常能聽到科學家們的愛國情、赤子心。楊華勇并不孤單。正當他一籌莫展時，契機出現(xiàn)了。在得知各大城市都在用進口盾構(gòu)后，“中國近代力學之父”錢偉長高瞻遠矚，看到未來盾構(gòu)市場的巨大潛力，致信黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人，呼吁盡快結(jié)束大筆費用拱手讓給發(fā)達國家，中國沒有自己的隧道掘進機產(chǎn)業(yè)的尷尬局面。

2001年，科技部將盾構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)列入“863”計劃，具體負責論證可行性的工作由楊華勇負責。杭州、上海、廣州、北京……每個月，課題組都要變換地方做調(diào)研、開總結(jié)會。“照葫蘆畫瓢很簡單，但我們的目標是掌握核心技術(shù)，做自主研發(fā)。”楊華勇說。盾構(gòu)機的電液驅(qū)動和控制系統(tǒng)是核心關(guān)鍵部分，被稱為盾構(gòu)機的“心臟”。在最初的科研中，科學家們化整為零，團隊中每個高校承擔一部分難題，楊華勇承擔的就是“心臟”部分。從拆德國舊盾構(gòu)機做起，把液壓和電控系統(tǒng)、刀盤一一改裝。在夙興夜寐研發(fā)出自主知識產(chǎn)權(quán)的盾構(gòu)機的電液驅(qū)動和控制系統(tǒng)后，改裝好的盾構(gòu)機在上海地鐵2號線延長線掘進試驗成功。

隨后，我國自主研發(fā)盾構(gòu)機開始推進。以鐵建重工和中鐵裝備集團為主要牽頭企業(yè)，致力于盾構(gòu)機的國產(chǎn)化和產(chǎn)業(yè)化。2007年，浙江大學楊華勇團隊與中鐵隧道集團、中鐵工程裝備有限公司等多家單位開展合作，推出第一臺自主知識產(chǎn)權(quán)的復(fù)合盾構(gòu)機“中鐵一號”。中國中鐵股份公司網(wǎng)站于2009年4月10日發(fā)布了一則消息，“中國中鐵一號”盾構(gòu)機地天津地鐵三號線盾構(gòu)工地成功始發(fā)，通過天津市建委組織的驗收，標志著該臺盾構(gòu)機的各項技術(shù)指標和性能均達到國際領(lǐng)先水平。

我國盾構(gòu)機走上自主研發(fā)之路，中國盾構(gòu)機產(chǎn)業(yè)也開始迅猛發(fā)展的十年，擺脫了外方束縛，走出了自己的發(fā)展道路。2018年12月，“春風號”盾構(gòu)機順利通過驗收，2019年4月盾構(gòu)機刀盤進場并完成地面拼接，盾體及其他附屬部件于5月中旬陸續(xù)抵達深圳春風隧道現(xiàn)場。

2013年，楊華勇當選為中國工程院院士。穿江越海，穿山越嶺……大國重器盾構(gòu)機，在崛起中的國家閃耀光芒，為中國強起來貢獻力量。 

通往未來

一件事情成功后，回首向來蕭瑟處，總是多有感觸。楊華勇笑著說，感觸最多的，可能就是那些“不相信”了——   

在盾構(gòu)機立項之初，一些基建專家不相信這個龐然大物能由中國科學家能做出來；“中鐵一號”成功在河南新鄉(xiāng)成功下線后，制造者們曾懷揣著這個“寶貝”邀請上級科技主管單位來驗收，結(jié)果沒人愿意來，他們不相信中國科學家能的能力；剛研發(fā)出的機器在國內(nèi)外市場遇冷，客戶不相信產(chǎn)品質(zhì)量，沒有人敢貿(mào)然發(fā)出訂單……

“當時有一種說法，超過百萬元的設(shè)備，中國不可能做出來。即使做出來，也不可能量產(chǎn)。”楊華勇說。要打消人們的疑慮，只能用產(chǎn)口實力說話。例如，2009年，“中鐵一號”在天津地鐵的施工中，和進口盾構(gòu)一起進入隧道同時開始工作，結(jié)果證明工作效率不輸于進口盾構(gòu)，一下?lián)Q來8臺訂單。

在重慶、青島等一些城市，隧道巖石多，普通盾構(gòu)機已經(jīng)滿足不了這種地質(zhì)結(jié)構(gòu)， 硬巖掘進機應(yīng)運而生。 2014年，中鐵建自主研制的國產(chǎn)首臺大直徑全斷面巖石隧道掘進機（敞開式TBM）在長沙成功下線。三年后，采用我國自主研制的首臺TBM硬巖掘進機施工的國家“十三五”水利建設(shè)重點項目——吉林省中部城市引松供水工程總干線22.6公里引水隧洞20日貫通，為該項目按期在2019年年底建成通水奠定了基礎(chǔ)。 此外，中國TBM還出現(xiàn)在國外的黎巴嫩供水、老撾水電站、伊朗引水等工程中。

楊華勇還記得，10多年前，與鐵建重工開始合作研制盾構(gòu)機時，他到長沙考察，入眼只有推土的景象，連一個車間都沒有。時隔不到一年他再去，一個標準化的盾構(gòu)機生產(chǎn)車間已經(jīng)可以開始使用了。從盾構(gòu)機到硬巖掘進機，企業(yè)熱忱的渴望，高效的執(zhí)行力，令他對中國裝備的未來充滿信心。

凡是過往，皆為序章。眼下，楊華勇著眼于智能盾構(gòu)的研究。“因為市場在中國企業(yè)手上，技術(shù)還要自己來開發(fā)引領(lǐng)。”盾構(gòu)機在工作中遇到問題，司機需要做很多決策，因此司機的培養(yǎng)周期很長。未來，隨著技術(shù)進步，數(shù)據(jù)可以直接抵達總部辦公室。“例如一個遠在以色列特拉維夫的工地在盾構(gòu)施工中遇到問題，工作人員不必要現(xiàn)場，在辦公室就可以做出輔助決策，還可以讓機器人去換盾構(gòu)機刀頭。在未來，司機可以被部分替代或完全替代。”

年少時讀《居里夫人傳》這本書，深深影響了楊華勇的思想和人生。如今千帆過盡，在科研道路上取得矚目成就的他仍舊相信，對于未知世界,應(yīng)該去探索去發(fā)現(xiàn)。