湖北日报全媒记者 林晶 通讯员 段宏杰 潘万齐

《葫芦娃》里的穿山甲，凭借一身鳞甲在山间自如穿行。

如今，在湖北研发的一种“钢铁穿山甲”，可穿越复杂地层——如遇坚不可摧的超硬岩地质，它先凿岩打孔，精准爆破，随之刀盘掘进；如遇软弱围岩，它可超前注浆，改良地质，确保施工顺利进行。

“这是一种新型的隧道掘进施工装备，叫掘爆机，可谓全能选手。”9月18日上午，中铁科工集团轨道交通装备有限公司总工程师陈家乐指着眼前的白色“巨无霸”自豪地说。

从新手小白到手握核心技术

中国盾构机后来居上

中国在全球隧道和地下工程独领风骚，得益于在盾构机研发上的突破。

盾构机，也叫全断面隧道掘进机，是“入地”利器。一台盾构机有几层楼高、几百头大象重，由数万个零部件组成。它集机械、电气、液压、信息、传感、光学等尖端技术于一体，被称为“机械制造皇冠上的明珠”。一个国家能否造出盾构机，是评判其装备制造业实力的重要标准。

没有盾构机，完成深中通道、过江隧道这样的大型地下工程将难以想象。

中国的盾构机经历了艰难的研发过程。

“从无到有，从有到优，中国最终掌握了盾构机自主权。”陈家乐介绍，中国最早的隧道施工，是20世纪50年代采用“钢钎加大锤，打眼再放炮”的人工方式开挖。1997年，我国首次从德国引进了两台盾构机，一台售价高达3.5亿元，盾构机严重依赖进口。“技术完全被垄断，中方不能参与维修保养，还要高价请他们，工时他们说了算。”陈家乐感慨，直到2008年，我国首台具有自主知识产权的复合式盾构机成功下线。“中国盾构机自此实现了由‘用盾构到造盾构’的转变，也迎来了快速发展的黄金十年。我们也抓住机遇，进入盾构市场。”

在中国盾构机技术突破的大潮中，在汉央企中铁科工成为其中的精彩浪花。

2012年，中铁科工率先在焊接与加工工艺上实现突破，解决了壁嵌入式尾盾和细长注浆孔的制造难题。到2017年，中铁科工已掌握盾构机自主研发制造全流程。“从一开始的新手小白，到如今手握核心技术，中国盾构机企业实现了对欧美技术的超越。”陈家乐自豪地说。

解决隧道施工“卡”点

掘爆机完成世界首创

研发者的突破还在持续。陈家乐介绍，盾构机在地铁等领域施工已经很先进、很成熟，但针对长大山岭隧道的硬岩施工时，还存在卡机等世界性难题。

硬岩掘进机掘进基本上靠“盲打”，地质条件好，掘进得快。碰上“硬骨头”，掘进效率低下。遇到软弱围岩、破碎带，很容易卡机，严重制约了工程进度。

中国中铁隧道设备领域高级专家李建斌介绍，我国西部地区数条长大隧道使用硬岩掘进机施工时均出现了卡机等现象，导致工程延期数年。2019年，他和清华大学联合提出，研发一款新的掘进装备，解决这一世界级难题。

彼时，这款设备仅停留在概念上。“当时说要将钻爆法和硬岩掘进机相结合，在刀盘上留一个通道，越大越好。”陈家乐说，2022年，研发新设备的重任落到了中铁科工集团的肩上。

然而，这是一个全新的装备，设计成什么样，大家只有一个模糊的概念。“当时仅围绕三种可能的技术路线，大家就争论了很久，最终确定以环形刀盘集成多种破岩技术为主的设计思路。”陈家乐介绍。

思路确定后，设计师们又围绕设计细节和零部件选型展开了拉锯战。“通道直径不能无限扩大，其他零部件会没位置安装”“刀盘要如何布置”……大家围绕通道直径、效率等核心问题，反复考量各种细节，15名设计师连续加班6个月，设计版本迭代十几次，最终通过了专家们的评审定稿。

刀盘打洞 洞里藏“机”

“中国心”让掘进效率提升三成

常见的盾构机盾体是一个整体，盾上布满刀具。在盾构机刀盘上打个“洞”，这让人难以想象。

眼前的掘爆机，就在刀盘上开了一个洞，装上一颗“心脏”。打开直径1.2米的“心脏”，人可以弯腰从中进入。“心脏”的后方，一个橙色的凿岩机待命。

“刀盘的中空设计，可以供人和设备进出，解决各种掘进施工难题。”技术开发部部长王承海说，碰到地质条件较好的岩层时，“心脏”会迅速闭合，成为一台硬岩掘进机。碰到超硬岩地层，凿岩台车对岩石进行超前预裂处理，钻孔、填埋炸药、爆破，解决卡机问题。

经过反复实验和测算，掘爆机的掘进效率比硬岩掘进机提升了30%。“未来，可以根据盾构直径，给它安装更大的‘心脏’，让它实现更多施工的可能。”王承海说。

国内权威专家认为，5000米以上的长大隧道地质条件更复杂，掘爆机实现了传统钻爆法与现代隧道掘进机的有效结合，是隧道掘进领域的重大突破，为世界首创，将为世界长大隧道建设提供中国方案。

今年8月，知名企业法国布依格集团旗下建筑公司高级工厂经理Jeremy Berger一行来到中铁科工考察，夸赞“设备很新颖”。“曾经，我们从西方引进盾构机，现在，他们主动到我们这里调研交流，这是中国科技成长的见证。”陈家乐自豪地说。