“掘進(jìn)”路上攀高峰

團(tuán)隊(duì)通過持續(xù)科研攻關(guān)攻克了盾構(gòu)裝備自主設(shè)計(jì)制造關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化，推動(dòng)中國在隧道掘進(jìn)裝備領(lǐng)域從“跟跑”向“并跑”和“局部領(lǐng)跑”的轉(zhuǎn)變

    ■科技創(chuàng)新 教育力量·高?？萍紕?chuàng)新成果巡禮

高速公路通車?yán)锍淌澜绲谝?，高速鐵路通車?yán)锍淌澜绲谝?，城市軌道交通運(yùn)營里程世界第一，中國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平不斷提升的背后，國產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)功不可沒。盾構(gòu)機(jī)被稱為“工程機(jī)械之王”，是交通、水利、國防等領(lǐng)域重大工程建設(shè)的核心裝備。“目前我們自主設(shè)計(jì)制造的盾構(gòu)機(jī)全球占比超70%?！比涨埃憬髮W(xué)工學(xué)部主任、機(jī)械工程學(xué)院學(xué)科負(fù)責(zé)人楊華勇院士在接受記者采訪時(shí)自豪地說。

但是，在2008年以前，盾構(gòu)機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)被國外壟斷，國內(nèi)施工使用的盾構(gòu)機(jī)幾乎全部依賴進(jìn)口，價(jià)格昂貴且維修不易，中國企業(yè)只是擔(dān)當(dāng)了“施工隊(duì)”與“整機(jī)裝配隊(duì)”的角色，一遇到問題只能干著急。

上世紀(jì)90年代后期我國開始進(jìn)口二手與個(gè)別的新盾構(gòu)。楊華勇回憶，當(dāng)時(shí)盾構(gòu)機(jī)核心技術(shù)與產(chǎn)品完全受制于人，被“卡脖子”的滋味很不好受。德國生產(chǎn)的刀盤直徑為6.3米的地鐵新盾構(gòu)要6000萬元的天價(jià)，我國只能進(jìn)口二手盾構(gòu)以應(yīng)對工程施工的需求。

2001年，楊華勇開始接手盾構(gòu)的技術(shù)論證，正式開始了“掘進(jìn)”技術(shù)壁壘的征程。

兩年間，楊華勇團(tuán)隊(duì)深入實(shí)地調(diào)研，有些隧道工程施工現(xiàn)場位置偏僻，到達(dá)現(xiàn)場需轉(zhuǎn)乘交通工具5次以上；不少工地條件艱苦，沒有通訊工具，洗澡水限時(shí)限量使用。

在如此艱苦的條件下，楊華勇帶領(lǐng)產(chǎn)學(xué)研用團(tuán)隊(duì)針對盾構(gòu)裝備失穩(wěn)、失效和失準(zhǔn)三大國際難題，開始了夜以繼日的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。終于在2004年團(tuán)隊(duì)研發(fā)出被認(rèn)為是盾構(gòu)“心臟”的液壓驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)，這也是被國外技術(shù)封鎖最嚴(yán)的部分。

面對取得的成就，團(tuán)隊(duì)成員乘勝追擊。2008年，楊華勇帶領(lǐng)產(chǎn)學(xué)研團(tuán)隊(duì)研制出國內(nèi)首臺(tái)復(fù)合盾構(gòu)，在天津地鐵3號線營口道——和平路標(biāo)段的地下隧道掘進(jìn)中率先“嘗鮮”。施工過程中幾乎檢測不到地表沉降。樣機(jī)的掘進(jìn)性能與速度，達(dá)到甚至優(yōu)于同時(shí)掘進(jìn)的另一臺(tái)進(jìn)口盾構(gòu)機(jī)。

經(jīng)此一“戰(zhàn)”，國內(nèi)施工企業(yè)開始追著國內(nèi)盾構(gòu)機(jī)廠家下訂單，國產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)批量生產(chǎn)就此起步。2012年，楊華勇牽頭完成的“盾構(gòu)裝備自主設(shè)計(jì)制造關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化”獲國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。迄今，中國盾構(gòu)機(jī)已累計(jì)生產(chǎn)超4000臺(tái)，全球市場份額占比超70%，銷售與應(yīng)用范圍遍及全球四大洲40多個(gè)國家，直接經(jīng)濟(jì)效益超2500億元以上，帶動(dòng)隧道建設(shè)相關(guān)投資超4萬億元。

楊華勇帶領(lǐng)產(chǎn)學(xué)研團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了中國在隧道掘進(jìn)裝備領(lǐng)域從“跟跑”向“并跑”和“局部領(lǐng)跑”的轉(zhuǎn)變，下一步，楊華勇正針對當(dāng)前該行業(yè)國際共同面臨的隧道掘進(jìn)裝備智能化難題，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)突破智能設(shè)計(jì)、智能制造和智能運(yùn)維等關(guān)鍵技術(shù)，以引領(lǐng)該行業(yè)全球未來的發(fā)展。

楊華勇不僅帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)引領(lǐng)盾構(gòu)未來技術(shù)的發(fā)展，奮力實(shí)現(xiàn)“基礎(chǔ)理論與方法創(chuàng)新—關(guān)鍵技術(shù)突破—核心基礎(chǔ)件與系統(tǒng)研制—整機(jī)技術(shù)創(chuàng)新—相關(guān)行業(yè)輻射應(yīng)用”的全鏈條、全方位整體性突破，還作為一名培養(yǎng)中國“盾構(gòu)鐵軍”的好導(dǎo)師，在日常課程和對學(xué)生的指導(dǎo)中，用心用力用情凝聚了一支專注科技創(chuàng)新的鐵軍隊(duì)伍，吸引近百名優(yōu)秀青年學(xué)成歸國建功，投入到以國產(chǎn)盾構(gòu)為代表的大國重器研發(fā)與推廣應(yīng)用中。

立德樹人是高校教師的立身之本。楊華勇積極參與本科生科研訓(xùn)練計(jì)劃，將自己的科研成果作為鮮活教材開展實(shí)踐育人，發(fā)掘和培育盾構(gòu)事業(yè)后備人才?！胺浅８兄x楊華勇老師對我們的指導(dǎo)，盾構(gòu)機(jī)原理樣機(jī)的制作過程也教會(huì)了我如何解決問題和應(yīng)對挑戰(zhàn)?！闭憬髮W(xué)機(jī)械工程學(xué)院2020級本科生馮厚斌說，“不斷的學(xué)習(xí)和嘗試讓我明白，面對困難，堅(jiān)持不懈和積極探索是取得突破的關(guān)鍵?！?/p>

正如楊華勇所說，面向國家重大需求，“在一些領(lǐng)域瞄準(zhǔn)未來關(guān)鍵技術(shù)，找到突破點(diǎn)，以便在若干年后引領(lǐng)發(fā)展”。目前，楊華勇研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在相關(guān)領(lǐng)域發(fā)表數(shù)百篇高水平學(xué)術(shù)論文，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)榮獲“全國高校黃大年式教師團(tuán)隊(duì)”“全國工人先鋒號”等榮譽(yù)。

楊華勇說：“未來，我國城市尤其是中心城市地下空間開發(fā)的規(guī)模會(huì)越來越大，我相信下一代盾構(gòu)技術(shù)也會(huì)打上中國烙印，中國一定會(huì)成為國際智能盾構(gòu)技術(shù)與裝備的風(fēng)向標(biāo)。”

《中國教育報(bào)》2024年06月20日第1版