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在大多數人的想象里,盾構機總是和泥水捆綁在一起,是匍匐地下的“土行孫”。外高橋的一處盾構基地,“00后”工程師徐傲面前的這臺龐然大物,卻在被賦予新生命。
新春的年味還在空氣中彌漫,身穿藍色制服的工程師已現身盾構車間——這里是中國第一臺具有自主知識產權的國產盾構誕生地。兩臺由上海制造的盾構機靜臥其間,技術人員加緊進行最后的拼裝與調試。今年二季度,它們將分別奔赴深圳和無錫的工程現場,開啟地下征程。與以往不同,這兩臺盾構都裝上了“中國腦”,擁有了自主思考的能力。
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秦元和徐傲正在為盾構調試“大腦”。 戚穎璞 攝
裝腦解決現實難題
巨大的車間內,兩臺盾構機并排而立。“沙灣河2號”正在進行總裝,長達百米的“身軀”已能看出輪廓。另一臺“錫望號”進展更快,工程師們正在進行最關鍵的智能化調試。
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盾構機內部構造精密。
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長達百米的盾構。
“錫望號”的頭部刀盤直徑超14米,近五層樓高,宛如鋼鐵巨獸,站在下面得仰頭才能看到全貌。但其真正與眾不同之處,在于內核。爬上盾構,鉆進中控車間,隧道股份城建裝備設計研究院副院長秦元和“00后”工程師徐傲正緊盯屏幕,反復確認一行行代碼。這些代碼就是盾構的大腦,讓這個鋼鐵巨獸有了自己的意識。
給盾構裝上大腦,是為了解決現實難題。專家告訴記者,20世紀城市大開發、大建設的初期,地下空間宛如“一張白紙”。現在,城市建設的環境完全不同。由于城市密度、人口密度增大,地下工程也越做越大、越挖越深,建設面對的地層越來越復雜,施工操作也越來越精密。傳統盾構施工高度依賴人工經驗,要想提高安全、質量和效率,新一代地下工程裝備必須具有更加核心的能力。
“從上世紀70年代起,盾構控制系統的架構就已定型,至今未變。要實現能力躍升,必須從軟件入手,推動智能化模塊與自動化設備的深度融合。”秦元說。他和徐傲的專業背景,恰恰反映了這一變化:傳統盾構工程師多出身電氣、機械專業,而現在,像徐傲這樣擁有計算機背景的年輕人越來越多。
“錫望號”將服務于無錫至宜興城際軌道交通工程(錫宜S2線),首次穿越中國第三大淡水湖——太湖。工程師們要讓盾構學會自己走路、自己判斷、自己裝管片。如判斷前方地質、自動調整掘進參數、精準控制管片拼裝。搭載在刀盤旁邊的機器人,能自主識別、抓取、拼裝管片,視覺識別的精度控制在1毫米以內。
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長達百米的盾構。
即將發運的“沙灣河2號”,要做一件更棘手的事:穿越深圳水庫和地質自然保護區,其中深圳水庫是一處核心水源地,輻射包含香港在內的大灣區約700萬人口的飲水需求。那里對沉降和防滲的要求近乎苛刻。工程師給它配了耐磨刀盤、大功率伸縮驅動、高壓密封盾體,還有一套多模式排渣系統和智能監控。刀盤“累不累”、前方有沒有斷層,系統都能提前知道。遇到需要換刀的情況,不用工人冒險下井,智能換刀機器人就能搞定。
一部濃縮的現代工業史
自2017年起,秦元便投身盾構數智技術研發。令他自豪的是,上海隧道研制的“中國腦”不僅能用在自家的盾構上,還能無縫搭載于國外品牌的盾構上。這代表“中國腦”具有極強的通用性,是具有生命力的軟件系統。
這一點,和當年盾構制造的路徑剛好相反——那會兒是中國學海外的硬件,現在是海外品牌能用國產軟件。
盾構機被譽為大國重器,本身便是一部濃縮的現代工業史。很長一段時間里,盾構機市場由歐美國家壟斷,中國盾構市場還是進口貨的天下。這是因為盾構雖然看似龐大笨重,內部構件卻極其精密,況且它還是非標產品,每臺盾構機都要結合具體項目進行量身改造。早年間的中國建造和裝備技術,尚不足以完全掌握盾構機的研發制造。
秦元回憶,他入職參與的第一個項目——新建路隧道工程,用的是兩臺日本制造的盾構;第二個項目——長江西路隧道工程,用的則是德國制造。“那時,我們幾乎看不到中國產的盾構。”
通過親身參與工程項目,逐步掌握國外先進設備的系統組成與控制邏輯,再摸索出適合中國地質條件的技術,最終實現自主研發——這是秦元這一代工程師的成長之路。一支既懂技術又能創新的原創團隊,正是在這樣的積淀中,耗費十余年時間逐步組建起來。如今,國內四家具備盾構自主研發能力的企業里,上海隧道是唯一的地方企業。
這些年來,從隧道股份上海隧道的這處國產盾構智造基地內,進進出出無數盾構,國產的越來越多。
“十年前,德國一家頭部企業的技術還很領先,那是基于他們當時應用場景的積累。而到今天,我們所遇到的問題、所沉淀的經驗,恐怕已遠超外資品牌。道理很簡單,中國大規模基建發展至今,所遇到的問題是老牌外資供應商從未經歷過的。川藏鐵路、青藏高原各種極端環境下的盾構施工,這些挑戰最終推動技術從量變走向質變。”隧道股份上海隧道國產盾構制造負責人龔衛說。
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盾構車間。
“這種快速、大規模的實踐積累,培養出的不僅是設備,更是人才、新材料、行業管控和技術對接的全面能力。除了成本價格優勢,這恐怕才是真正的核心競爭力。”他說。現在一臺盾構機,操作和管控不超過10個人,一個按鈕就能操作。
這群春節不歸人,正“掘進”出一個更廣闊的未來。
原標題:《給盾構裝上“中國腦”,上海制造春節沖刺調試,二季度分赴深圳無錫》
欄目主編:陳璽撼
來源:作者:解放日報 戚穎璞
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