■本报记者 柴葳 通讯员 周炜
1月18日，当浙江大学教授杨华勇领衔的团队以“盾构装备自主设计制造关键技术及其产业化”获得2012年度国家科学技术进步一等奖时，很少有人知道，这一荣耀时刻的背后，是浙江大学与上海隧道工程股份有限公司、中国中铁隧道集团有限公司、中国中铁隧道装备制造有限公司和杭州锅炉集团股份有限公司等企业长达10余年的联合攻关。
地铁四通八达，隧道穿江越洋，一种叫作盾构的“大力士”功不可没。10余年间，杨华勇团队与这几家龙头企业合作攻克了盾构研发面临的掘进失稳、失效和失准三大难题，研发出土压、泥水和复合三大类盾构系列产品，实现了自主设计、制造和产业化，一举打破了“洋盾构”对国内市场的垄断。
改变重大工程受制窘境
“大学和企业，谁也离不开谁，大学成果的出口是企业，企业需要新技术、新设计工具，我们长期稳定合作，不分彼此已经十几年了。”杨华勇说，高校主要做基础理论和关键技术研究，在盾构设计中，浙大主要负责电液控制系统。
为轨道交通建设立下汗马功劳的盾构是个“大家伙”，它能24小时不间断“埋头”掘进，一次性同时完成切削、排碴、衬砌等隧道掘进作业，将高风险、高强度、低效率的人工开挖，转变为安全、高效、连续的工厂化作业，是加快地铁、高铁、高速公路等隧道工程建设唯一有效的现代化大型复杂机电装备。
当前我国已是盾构需求最大的国家，占全球市场的60%。但10年前，隧道掘进装备基本是“洋盾构”的天下，少数跨国公司以核心技术赚取着高额利润，中国的企业只担当了施工队与加工装配队的角色。
本世纪以来，在国家“863”和“973”计划的支持下，该项目经过持续12年的盾构关键技术攻关，终于实现了“盾构中国设计制造”的跨越发展。
打破“洋盾构”一统天下局面
在中铁装备公司，一个个电液控制系统的单元组件正在被组装和反复调试。“控制系统经过几代的升级研究，性能已相当不错。”杨华勇的同事、浙江大学教授魏建华说，目前推进系统已完全实现国产，前面的研发用了六七年，真正推广用了3年多。
电液驱动和控制系统的研发是盾构的“心脏”，是国外技术封锁最严重的部分，也是盾构隧道工程施工中，出现失稳、失准和失效三大国际难题的根本所在。项目组发明了密封舱压力动态平衡控制技术，能实时监控盾构密封舱的压力，进行多系统协调控制，始终让盾构在一个安全的状态下工作，使隧道施工的正常掘进得到基本保障。
中铁隧道集团公司设计制造的“中国中铁一号”是我国第一台自主设计与制造的复合式盾构样机，在天津地铁3号线营口道—和平站标段施工中，它穿越了瓷房子、渤海大楼等对地表变形特别敏感的标志性建筑，地表局部变形小于2毫米，地面建筑完好无损，圆满完成了该标段的掘进任务。
由于明显的技术和价格优势，我国自主研制的盾构迅速占领市场，完成了京、沪、穗、港、新加坡等26个国内外城市300多个地铁、公路、铁路等隧道工程。2011年，我国新增“服役”的盾构中有六成以上为本土设计制造。这些成果的取得与应用，使我国开始进入了盾构装备设计制造先进国家行列。
企业日渐成为自主创新主体
在上海隧道公司国家泥水盾构工程技术研究中心，综合模拟试验台正在进行密封舱荷载测试。浙江大学作为技术股东单位参与了研究中心的建设，高校实验室产生的新方法、新成果可以先在这里进行试验。2009年，上海隧道公司和浙大等单位联合研制的“进越号”泥水盾构样机直径达到11.22米，圆满完成了上海世博会重大配套工程——打浦路隧道复线的掘进任务，创造了同等直径泥水盾构转弯半径380米的世界纪录。
“在马来西亚政府采购中，我们和国外知名的企业PK，业主一开始看不上我们的产品。但当他在现场看到大学给我们提供的设计和原理时，他们对我们有了充分的信心。”中国中铁隧道装备制造有限公司总经理韩亚丽说，3年多的时间，公司收到了108台的订单，占据40%国内市场。
上海隧道工程股份有限公司盾构制造分公司总经理张闵庆说：“大学提供的方法和设计为企业生产提供支撑，近几年我们已经累计向市场销售了66台不同类型的盾构。”
未来10年，我国新建隧道将超过11万公里，需要新增盾构超过1000台。大学和企业的产学研合作还在继续“掘进”，目前，产学研团队正在向硬岩和超大直径掘进机进发，新的机型将比我国现有盾构的产品更大、更长、具有更强的破岩能力，将适用于西部多岩地区的隧道掘进。
杨华勇（左一）及其团队在工作中。