科技日報記者 張毅力
10月28日，由中鐵工業(yè)旗下中國中鐵工程裝備集團有限公司研制的“江漢開拓號”硬巖掘進機順利下線。它開挖的最大直徑為12.23米，總長約227米，整機總重約3000噸，掘進總長度約12.17千米，是目前國內(nèi)同類設(shè)備中的佼佼者。
這個“大塊頭”的成功下線，有賴于中國中鐵工程裝備集團有限公司總工程師賈連輝及其團隊。他們用10年時間，走完了國外相關(guān)團隊四五十年的發(fā)展歷程，在隧道掘進機領(lǐng)域不斷刷新紀錄，讓“中國造”贏得世界的認可與尊重。
日前，賈連輝在接受科技日報記者采訪時，講述了他和團隊一起實現(xiàn)國產(chǎn)隧道掘進機從無到有、從有到優(yōu)的艱辛歷程。
“不掌握關(guān)鍵技術(shù)，就沒有話語權(quán)”
記者：什么是隧道掘進機？
賈連輝：隧道掘進機是一種用于開挖隧道的機械設(shè)備。它利用回轉(zhuǎn)刀具切割巖層，同時進行破碎、出渣和支護作業(yè)，能夠連續(xù)推進，形成隧道斷面。隧道掘進機具有高效、安全、經(jīng)濟等特點，被廣泛應(yīng)用于隧道施工、地鐵建設(shè)等工程中。
在我國，習慣上將用于軟土地層的隧道掘進機稱為盾構(gòu)機，把用于巖石地層的隧道掘進機稱為硬巖掘進機。業(yè)內(nèi)認為，盾構(gòu)機是衡量一個國家裝備制造業(yè)水平和能力的重大裝備之一。
記者：公司為什么在2001年下決心自主研發(fā)盾構(gòu)機？
賈連輝：20世紀，我國在大工程中應(yīng)用的盾構(gòu)機依賴進口。1997年，為加快西康鐵路秦嶺隧道建設(shè)工程施工進度，相關(guān)部門購置了德國盾構(gòu)機，隧道挖掘效率顯著提升。但這個設(shè)備價格非常昂貴，使施工成本大幅上升。而且，核心技術(shù)不在自己手里，在設(shè)備檢修、更新等方面我們比較被動。
不掌握關(guān)鍵技術(shù)，就沒有話語權(quán)。從那時起，造中國人自己的盾構(gòu)機成了我們團隊的夢想。
記者：您和團隊在研制第一臺盾構(gòu)機時克服了哪些困難？
賈連輝：研制盾構(gòu)機涉及機械、力學(xué)、液壓、電氣等數(shù)十個技術(shù)領(lǐng)域，零部件多達上萬個。國外企業(yè)實行技術(shù)封鎖，我們沒有設(shè)備圖紙，更不知道關(guān)鍵性能指標，一切從零開始，難度可想而知。
項目啟動后，大家做的第一件事，就是到處尋覓“洋盾構(gòu)機”。團隊中有人查資料，有人去實地考察。經(jīng)過一段時間積累，我們初步掌握了盾構(gòu)機性能、結(jié)構(gòu)，為后續(xù)研制工作奠定了基礎(chǔ)。
記者：研發(fā)過程中哪部分最難突破？
賈連輝：當時，我國沒有一個完整的盾構(gòu)機生產(chǎn)體系，盾構(gòu)機上萬個零部件都要我們逐個去研制。研制每個部件都需經(jīng)過設(shè)計、試驗和反復(fù)論證，工作量巨大。團隊不只在研制盾構(gòu)機，也在為我國搭建一個全新的生產(chǎn)平臺。
為了加快研制速度，我們團隊和浙江大學(xué)等高校以及上下游產(chǎn)業(yè)鏈單位展開聯(lián)合攻關(guān)，攻克了推進負載敏感控制、閉式恒功率控制系統(tǒng)等方面的成千上萬個技術(shù)難題。
研制出樣機后，我們開始在多個施工現(xiàn)場測試它的性能，同時根據(jù)生產(chǎn)需要調(diào)整樣機性能。2007年在長江武漢段水下30米，我們團隊冒著生命危險帶壓進艙。此前，外國專家最多只敢?guī)?公斤進倉，我們帶壓4.7公斤進倉，進入盾構(gòu)施工的生命禁區(qū)，獲取了重要的技術(shù)數(shù)據(jù)。
在海拔3700多米的引大濟湟工程施工現(xiàn)場，由于刀盤存在設(shè)計缺陷，進口盾構(gòu)機被卡在隧道。我們團隊冒著隨時可能塌方的危險，幾十次鉆入直徑約1米的坑道，查看地質(zhì)情況，研究制定盾構(gòu)機“脫困”方案。
在那段艱苦歲月，我們積累了豐富的技術(shù)資料，掌握了盾構(gòu)機的關(guān)鍵技術(shù)。
記者：自主研制的盾構(gòu)機是何時下線的？
賈連輝：2008年，我國首臺具有自主知識產(chǎn)權(quán)的復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)機“中國中鐵一號”在河南省新鄉(xiāng)市正式下線，打破了“洋盾構(gòu)”一統(tǒng)天下的格局，實現(xiàn)了國產(chǎn)復(fù)合盾構(gòu)機“從0到1”的突破。
“中國中鐵一號”完全由我們自主設(shè)計制造，各項技術(shù)指標和性能均達到當時國際先進水平，包括掘進速度、施工精度等。2009年“中國中鐵一號”在天津地鐵3號線工程“首秀”，成下穿張學(xué)良故居、瓷房子等歷史風貌建筑群，地面沉降量控制在3毫米以內(nèi)。功
“讓我們的盾構(gòu)機走出國門，獲得世界認可”
記者：自主研制的盾構(gòu)機在國內(nèi)項目大展身手，是否走向海外？
賈連輝：在2012年之前，海外客戶對“中國造”并不信任。一位馬來西亞公司代表甚至直言不諱道：“你們在中國做得好，但沒有海外應(yīng)用經(jīng)驗，我對你們非常擔心?！苯?jīng)過10多次深入溝通，這家馬來西亞客戶簽下了兩臺盾構(gòu)機。這是公司接到的第一個海外訂單。最終，中國盾構(gòu)機憑借優(yōu)異的性能，以最高日掘進21米、提前43天完成貫通的成績，創(chuàng)造了馬來西亞盾構(gòu)施工新紀錄。
記者：2020年您參與研制了世界最大直徑硬巖掘進機。與盾構(gòu)機相比，硬巖掘進機的研制難度是不是更大？
賈連輝：是的。盾構(gòu)機“吃”的是軟巖砂石，應(yīng)用于埋深30米以下的城市地鐵、公路隧道、市政管道等土質(zhì)隧道工程。硬巖掘進機“吃”的是花崗巖、大理石，適用于埋深幾百上千的長距離隧道、水電站引水隧道等硬巖地層工程。
記者：當時，公司為什么要啟動這一研發(fā)項目？
賈連輝：讓我們的盾構(gòu)機走出國門，獲得世界認可，是我們團隊一直以來的心愿。2020年，公司參與“一帶一路”項目——格魯吉亞南北走廊科維謝提至科比段公路隧道建設(shè)項目。公路隧道建成后，將解決這一地區(qū)道路擁擠、冬季交通中斷等問題。為了提升施工效率、加快掘進速度，公司決定研制世界最大直徑硬巖掘進機“高加索號”。
記者：有了之前造盾構(gòu)機的經(jīng)驗，想必這次研制會順利很多。
賈連輝：我們依舊面臨很多棘手問題。第一，由于“高加索號”直徑較大，如何保證設(shè)備穩(wěn)定性并提升其地質(zhì)適應(yīng)性是一大挑戰(zhàn)。第二，格魯吉亞冬季積雪非常深，導(dǎo)致道路變窄，大件物品難以運輸。因此我們必須在2020年10月初前完成裝船，把設(shè)備運至施工現(xiàn)場。這使得團隊的設(shè)計制造時間十分緊迫。為了確保設(shè)備能夠如期交付，我們首次采用了工地交付技術(shù)。該技術(shù)省去了設(shè)備在工廠內(nèi)調(diào)試和整改的環(huán)節(jié)，但對設(shè)計制造提出了更高的要求。
記者：其中哪個技術(shù)問題是最難的？
賈連輝：最難“啃”的“骨頭”是，如何讓“高加索號”在長距離、大埋深、巖石硬度強的作業(yè)條件下穩(wěn)定工作。我們對主動鉸接系統(tǒng)、雙速減速機系統(tǒng)等進行了針對性設(shè)計，實現(xiàn)了主機姿態(tài)的精確調(diào)整，使設(shè)備在不同地質(zhì)條件下都具備優(yōu)異的掘進能力。
記者：下一步，您和團隊的研發(fā)計劃是什么？
賈連輝：未來，我們將聚焦隧道掘進裝備基礎(chǔ)技術(shù)研究，開發(fā)提升隧道掘進機使用壽命的新材料、新工藝，研制質(zhì)量更可靠、安全性更好、掘進速度更快的隧道掘進機，推動制造業(yè)朝高端化、智能化、綠色化方向發(fā)展。
“把圖紙畫在工地上，代碼寫在隧道里”
記者：打造“國之重器”需要高質(zhì)量的研發(fā)團隊。您當初如何組建起這支研發(fā)隊伍？
賈連輝：為提升企業(yè)創(chuàng)新能力，約20年前，我牽頭組建了公司研發(fā)團隊，帶領(lǐng)大家開展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。同時，我結(jié)合研發(fā)任務(wù)把團隊劃分成前沿技術(shù)、材料研究、電氣控制和機械動力4個研發(fā)小組，明確每個小組的工作職責，并讓技術(shù)骨干擔任研發(fā)小組組長。
目前，公司研發(fā)團隊人數(shù)超300人，90%成員擁有碩、博士學(xué)位。
記者：技術(shù)不斷發(fā)展，產(chǎn)品不斷迭代。您如何保證團隊成員的技術(shù)水平一直處在行業(yè)前列？
賈連輝：在我看來，解決問題是最能提升研發(fā)人員技術(shù)水平的方式。我要求團隊研發(fā)設(shè)計人員必須常年駐扎工地一線，把圖紙畫在工地上，代碼寫在隧道里。通過解決一個個現(xiàn)實問題，不斷提升自己的技術(shù)能力。
記者：在您看來，隧道掘進機行業(yè)還存在哪些人才短板？應(yīng)該如何補齊？
賈連輝：近年來，隧道掘進機行業(yè)迅猛發(fā)展，正經(jīng)歷從“制造”向“智造”轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵期。為實現(xiàn)這一迭代升級，我們需要大量傳感檢測、機器人等領(lǐng)域的綜合尖端人才。然而，目前行業(yè)內(nèi)這部分人才是很缺乏的。為補齊短板，我們要突出“人才+產(chǎn)業(yè)”頂層設(shè)計，圍繞產(chǎn)業(yè)鏈強化人才鏈，有效促進人才鏈、創(chuàng)新鏈、產(chǎn)業(yè)鏈及價值鏈的“四鏈銜接”。相關(guān)部門要圍繞企業(yè)人才引、育、留、用難點問題提供政策支持。
記者：青年人才是公司發(fā)展的希望。您是如何培養(yǎng)年輕人、讓他們盡快“挑大梁”的？
賈連輝：我們構(gòu)建了端到端的職業(yè)生涯全周期人才發(fā)展體系，指明了員工從應(yīng)屆畢業(yè)生到技術(shù)專家的職業(yè)發(fā)展路徑與學(xué)習地圖；制定了《人才強基計劃》和《“三年筑夢+兩年提升”青才培養(yǎng)專項方案》，系統(tǒng)規(guī)劃了青年人才入職5年內(nèi)的學(xué)習成長路徑。同時，我們借助高校力量培養(yǎng)青年人才。針對隧道掘進機行業(yè)人才需求，我們和多所高校聯(lián)合制定培養(yǎng)方案。
記者：您對青年人有什么寄語？
賈連輝：青年朋友們，我們身處在一個充滿挑戰(zhàn)，也充滿希望的時代。請你們保持青年人的朝氣和活力，既要仰望星空，也要腳踏實地。在工作中耐得住寂寞和孤獨，禁得住外界的誘惑，在矢志奮斗中創(chuàng)造屬于自己的精彩人生。
記者手記
“一定要造出中國人自己的盾構(gòu)機！”賈連輝說。對他而言，造盾構(gòu)機不僅是工作，更是使命。
賈連輝不是一個人在戰(zhàn)斗。他一入職就加入了盾構(gòu)機研發(fā)項目組。
“當時，大家都憋著一口氣，要打破‘洋盾構(gòu)’一統(tǒng)天下的局面?！辟Z連輝回憶道，那段時間，他開啟了“白+黑”工作模式，過著從宿舍到技術(shù)中心兩點一線的生活。管徑、流量、泥漿配比等參數(shù)一次次驗證；仿真方案做了幾十套，在實驗室搭建模型反復(fù)測試……
在研制期間，“跑工地”是賈連輝的常態(tài)。特別是在盾構(gòu)機試掘進階段，短則2個月，長則半年，他和同事都要守在工地現(xiàn)場。
同事說，賈連輝每到一個地方出差，都要和同事一起去工地詳細了解每個部件的運行情況。他總是告誡大家：只有深入一線、熟悉項目，才能設(shè)計出符合客戶需求和施工條件的產(chǎn)品。
在賈連輝看來，盾構(gòu)機是“大塊頭”，但研制卻是精細活，必須確保萬無一失。
作為團隊領(lǐng)導(dǎo)，賈連輝不僅對各類盾構(gòu)機的整體設(shè)計了然于心，對零部件的參數(shù)甚至比具體設(shè)計人員還要清楚。在技術(shù)評審會上，面對行業(yè)專家的尖銳提問，他總能詳細回答，“讓人不得不服”。
“我要帶領(lǐng)團隊研制出最好的盾構(gòu)機，這是激勵我一路走來的最大動力。”賈連輝說。希望他和團隊奮力向前“掘進”，讓“中國造”享譽世界。
