人物剪影 贾连辉,中国中铁工程装备集团有限公司总工程师,长期从事隧道掘进设备的设计研发工作,参与研制我国首台拥有自主知识产权的复合盾构机,相关成果获国家科技进步奖一等奖、河南省科技进步奖一等奖。 受访者供图 田晶娟制图 |
图为“高加索号”。受访者供图 |
【总师对话】
◎本报记者 张毅力
10月28日,由中铁工业旗下中国中铁工程装备集团有限公司研制的“江汉开拓号”硬岩掘进机顺利下线。它开挖的最大直径为12.23米,总长约227米,整机总重约3000吨,掘进总长度约12.17千米,是目前国内同类设备中的佼佼者。
这个“大块头”的成功下线,有赖于中国中铁工程装备集团有限公司总工程师贾连辉及其团队。他们用10年时间,走完了国外相关团队四五十年的发展历程,在隧道掘进机领域不断刷新纪录,让“中国造”赢得世界的认可与尊重。
日前,贾连辉在接受科技日报记者采访时,讲述了他和团队一起实现国产隧道掘进机从无到有、从有到优的艰辛历程。
“不掌握关键技术,就没有话语权”
记者:什么是隧道掘进机?
贾连辉:隧道掘进机是一种用于开挖隧道的机械设备。它利用回转刀具切割岩层,同时进行破碎、出渣和支护作业,能够连续推进,形成隧道断面。隧道掘进机具有高效、安全、经济等特点,被广泛应用于隧道施工、地铁建设等工程中。
在我国,习惯上将用于软土地层的隧道掘进机称为盾构机,把用于岩石地层的隧道掘进机称为硬岩掘进机。业内认为,盾构机是衡量一个国家装备制造业水平和能力的重大装备之一。
记者:公司为什么在2001年下决心自主研发盾构机?
贾连辉:20世纪,我国在大工程中应用的盾构机依赖进口。1997年,为加快西康铁路秦岭隧道建设工程施工进度,相关部门购置了德国盾构机,隧道挖掘效率显著提升。但这个设备价格非常昂贵,使施工成本大幅上升。而且,核心技术不在自己手里,在设备检修、更新等方面我们比较被动。
不掌握关键技术,就没有话语权。从那时起,造中国人自己的盾构机成了我们团队的梦想。
记者:您和团队在研制第一台盾构机时克服了哪些困难?
贾连辉:研制盾构机涉及机械、力学、液压、电气等数十个技术领域,零部件多达上万个。国外企业实行技术封锁,我们没有设备图纸,更不知道关键性能指标,一切从零开始,难度可想而知。
项目启动后,大家做的第一件事,就是到处寻觅“洋盾构机”。团队中有人查资料,有人去实地考察。经过一段时间积累,我们初步掌握了盾构机性能、结构,为后续研制工作奠定了基础。
记者:研发过程中哪部分最难突破?
贾连辉:当时,我国没有一个完整的盾构机生产体系,盾构机上万个零部件都要我们逐个去研制。研制每个部件都需经过设计、试验和反复论证,工作量巨大。团队不只在研制盾构机,也在为我国搭建一个全新的生产平台。
为了加快研制速度,我们团队和浙江大学等高校以及上下游产业链单位展开联合攻关,攻克了推进负载敏感控制、闭式恒功率控制系统等方面的成千上万个技术难题。
研制出样机后,我们开始在多个施工现场测试它的性能,同时根据生产需要调整样机性能。2007年在长江武汉段水下30米,我们团队冒着生命危险带压进舱。此前,外国专家最多只敢带压3公斤进仓,我们带压4.7公斤进仓,进入盾构施工的生命禁区,获取了重要的技术数据。
在海拔3700多米的引大济湟工程施工现场,由于刀盘存在设计缺陷,进口盾构机被卡在隧道。我们团队冒着随时可能塌方的危险,几十次钻入直径约1米的坑道,查看地质情况,研究制定盾构机“脱困”方案。
在那段艰苦岁月,我们积累了丰富的技术资料,掌握了盾构机的关键技术。
记者:自主研制的盾构机是何时下线的?
贾连辉:2008年,我国首台具有自主知识产权的复合式土压平衡盾构机“中国中铁一号”在河南省新乡市正式下线,打破了“洋盾构”一统天下的格局,实现了国产复合盾构机“从0到1”的突破。
“中国中铁一号”完全由我们自主设计制造,各项技术指标和性能均达到当时国际先进水平,包括掘进速度、施工精度等。2009年“中国中铁一号”在天津地铁3号线工程“首秀”,成功下穿张学良故居、瓷房子等历史风貌建筑群,地面沉降量控制在3毫米以内。
“让我们的盾构机走出国门,获得世界认可”
记者:自主研制的盾构机在国内项目大展身手,是否走向海外?
贾连辉:在2012年之前,海外客户对“中国造”并不信任。一位马来西亚公司代表甚至直言不讳道:“你们在中国做得好,但没有海外应用经验,我对你们非常担心。”经过10多次深入沟通,这家马来西亚客户签下了两台盾构机。这是公司接到的第一个海外订单。最终,中国盾构机凭借优异的性能,以最高日掘进21米、提前43天完成贯通的成绩,创造了马来西亚盾构施工新纪录。
记者:2020年您参与研制了世界最大直径硬岩掘进机。与盾构机相比,硬岩掘进机的研制难度是不是更大?
贾连辉:是的。盾构机“吃”的是软岩砂石,应用于埋深30米以下的城市地铁、公路隧道、市政管道等土质隧道工程。硬岩掘进机“吃”的是花岗岩、大理石,适用于埋深几百上千的长距离隧道、水电站引水隧道等硬岩地层工程。
记者:当时,公司为什么要启动这一研发项目?
贾连辉:让我们的盾构机走出国门,获得世界认可,是我们团队一直以来的心愿。2020年,公司参与“一带一路”项目——格鲁吉亚南北走廊科维谢提至科比段公路隧道建设项目。公路隧道建成后,将解决这一地区道路拥挤、冬季交通中断等问题。为了提升施工效率、加快掘进速度,公司决定研制世界最大直径硬岩掘进机“高加索号”。
记者:有了之前造盾构机的经验,想必这次研制会顺利很多。
贾连辉:我们依旧面临很多棘手问题。第一,由于“高加索号”直径较大,如何保证设备稳定性并提升其地质适应性是一大挑战。第二,格鲁吉亚冬季积雪非常深,导致道路变窄,大件物品难以运输。因此我们必须在2020年10月初前完成装船,把设备运至施工现场。这使得团队的设计制造时间十分紧迫。为了确保设备能够如期交付,我们首次采用了工地交付技术。该技术省去了设备在工厂内调试和整改的环节,但对设计制造提出了更高的要求。
记者:其中哪个技术问题是最难的?
贾连辉:最难“啃”的“骨头”是,如何让“高加索号”在长距离、大埋深、岩石硬度强的作业条件下稳定工作。我们对主动铰接系统、双速减速机系统等进行了针对性设计,实现了主机姿态的精确调整,使设备在不同地质条件下都具备优异的掘进能力。
记者:下一步,您和团队的研发计划是什么?
贾连辉:未来,我们将聚焦隧道掘进装备基础技术研究,开发提升隧道掘进机使用寿命的新材料、新工艺,研制质量更可靠、安全性更好、掘进速度更快的隧道掘进机,推动制造业朝高端化、智能化、绿色化方向发展。
“把图纸画在工地上,代码写在隧道里”
记者:打造“国之重器”需要高质量的研发团队。您当初如何组建起这支研发队伍?
贾连辉:为提升企业创新能力,约20年前,我牵头组建了公司研发团队,带领大家开展关键技术攻关。同时,我结合研发任务把团队划分成前沿技术、材料研究、电气控制和机械动力4个研发小组,明确每个小组的工作职责,并让技术骨干担任研发小组组长。
目前,公司研发团队人数超300人,90%成员拥有硕、博士学位。
记者:技术不断发展,产品不断迭代。您如何保证团队成员的技术水平一直处在行业前列?
贾连辉:在我看来,解决问题是最能提升研发人员技术水平的方式。我要求团队研发设计人员必须常年驻扎工地一线,把图纸画在工地上,代码写在隧道里。通过解决一个个现实问题,不断提升自己的技术能力。
记者:在您看来,隧道掘进机行业还存在哪些人才短板?应该如何补齐?
贾连辉:近年来,隧道掘进机行业迅猛发展,正经历从“制造”向“智造”转变的关键期。为实现这一迭代升级,我们需要大量传感检测、机器人等领域的综合尖端人才。然而,目前行业内这部分人才是很缺乏的。为补齐短板,我们要突出“人才+产业”顶层设计,围绕产业链强化人才链,有效促进人才链、创新链、产业链及价值链的“四链衔接”。相关部门要围绕企业人才引、育、留、用难点问题提供政策支持。
记者:青年人才是公司发展的希望。您是如何培养年轻人、让他们尽快“挑大梁”的?
贾连辉:我们构建了端到端的职业生涯全周期人才发展体系,指明了员工从应届毕业生到技术专家的职业发展路径与学习地图;制定了《人才强基计划》和《“三年筑梦+两年提升”青才培养专项方案》,系统规划了青年人才入职5年内的学习成长路径。同时,我们借助高校力量培养青年人才。针对隧道掘进机行业人才需求,我们和多所高校联合制定培养方案。
记者:您对青年人有什么寄语?
贾连辉:青年朋友们,我们身处在一个充满挑战,也充满希望的时代。请你们保持青年人的朝气和活力,既要仰望星空,也要脚踏实地。在工作中耐得住寂寞和孤独,禁得住外界的诱惑,在矢志奋斗中创造属于自己的精彩人生。
[记者手记]
“一定要造出中国人自己的盾构机!”贾连辉说。对他而言,造盾构机不仅是工作,更是使命。
贾连辉不是一个人在战斗。他一入职就加入了盾构机研发项目组。
“当时,大家都憋着一口气,要打破‘洋盾构’一统天下的局面。”贾连辉回忆道,那段时间,他开启了“白+黑”工作模式,过着从宿舍到技术中心两点一线的生活。管径、流量、泥浆配比等参数一次次验证;仿真方案做了几十套,在实验室搭建模型反复测试……
在研制期间,“跑工地”是贾连辉的常态。特别是在盾构机试掘进阶段,短则2个月,长则半年,他和同事都要守在工地现场。
同事说,贾连辉每到一个地方出差,都要和同事一起去工地详细了解每个部件的运行情况。他总是告诫大家:只有深入一线、熟悉项目,才能设计出符合客户需求和施工条件的产品。
在贾连辉看来,盾构机是“大块头”,但研制却是精细活,必须确保万无一失。
作为团队领导,贾连辉不仅对各类盾构机的整体设计了然于心,对零部件的参数甚至比具体设计人员还要清楚。在技术评审会上,面对行业专家的尖锐提问,他总能详细回答,“让人不得不服”。
“我要带领团队研制出最好的盾构机,这是激励我一路走来的最大动力。”贾连辉说。希望他和团队奋力向前“掘进”,让“中国造”享誉世界。