成果简介

　　2008年4月25日，国家“863”计划重点项目之一——我国首台自主研发的复合式土压平衡盾构机“中国中铁1号”在位于河南新乡的中国中铁隧道集团盾构产业化基地下线。这台盾构机直径6.3米，最大掘进速度为每分钟8厘米。它“软硬通吃”，具有较强的地质适用性，在弯道施工、矿用振动筛转向纠偏、滚动纠偏等方面取得了明显进步。该盾构机是国家“863”计划盾构产业化课题的标志性科研成果，技术达到国际领先水平，填补了我国在该领域的一项空白。

历史背景

　　随盾构机是一种非常先进的地下隧道施工设备，它可在不影响地面状况的条件下作业，从而大大提高了施工可行性并降低了施工成本，同时不会对地面的名胜古迹等建筑物造成影响，因而在城市地下轨道交通、公路铁路隧道、过江跨海隧道和水电工程隧道等施工中有着广泛用途。但由于盾构机制造工艺复杂，其核心技术长期被德国、法国、加拿大、日本等少数国家垄断，国外机构在中国盾构机市场的占有率高达95％以上，且价格十分高昂。

　　为了打破国外技术垄断局面、提升我国装备制造业的水平，国务院在《加快振兴装备制造业的若干意见》中将盾构机列入16项重大技术装备之一。科技部也于2001年将土压平衡盾锰钢双辊破碎机构关键技术研制列入国家863计划自动化领域机器人技术主题，我国盾构机的国产化道路拉开序幕。

创新历程

　　2002年10月，在中铁隧道集团党委的带领和大力支持下，集团成立研发小组，8名党员担任攻关小组的负责人。2002年至2008年，中铁装备相继参与和承担了“6.3m全断面隧道掘进机研究设计”“盾构掘进机刀盘刀具与液压驱动系统关键技术研究及其应用”“砂砾复合地层盾构切削与测控系统关键技术研究及应用”“大直径泥水盾构消化吸收与设计”“复合盾构样机研制”等5项国家“863”计划课题，主要在复合盾构机的设计与集成技术研究、六自由度管片安装机技术研究、螺旋输送机结构优化设计技术研究、带压进舱安全系统技术研究、导向系统与盾构姿态控制技术研究、样机制造工艺技术研究等6个方面开展了科研攻关；围绕盾构掘进失稳、失效和失准三大难题，攻克了盾构机自主设计制造关键技术，研发出土压、泥水和复合三大类盾构系列产品，形成了自主设计制造能力，实现了盾构机中国设计、中国制造。经过7年不懈努力，2008年4月，“中国中铁1号”在新乡下线，实现了从盾构机关键技术到整机制造的跨越。

　　2009年2月6日，“中国中铁1号”在天津地铁3号线营口道站成功始发。天津地铁3号线第十合同段盾构掘进任务包括营口道站—和平路站及和平路站—解放北路站两段区间，全长约1500米。中铁1号于2009年6月12日到达和平站，成功进行了1009.8米长度的工业性试验，顺利穿越了张学良故居、“瓷房子”、范竹斋旧居、天津电报总局、渤海大楼等历史风貌建筑，很好地解决了复杂环境采用盾构法修建地铁的主要技术难题，确保该地铁工程取得了良好的效果。2011年1月21日，停工了一年多的“中国中铁1号”，在天津地铁3号线和平路站再次始发，从而拉开了和平路站—解放北路—天津站区间的征战序幕。盾构机穿越近百年的居民住宅建筑和佛照楼等保护性建筑30余座，到达位于著名的津湾广场的解放北路站，随后过站穿越海河和京津城际高速铁路，累计掘进5194米，顺利完成掘进任务。

　　2017年5月份，“中国中铁1号”开始定下再制造任务——结构性能进行大幅优化，并将调往郑州地铁使用。在整体改造上，技术人员进行了大量设计优化，在刀盘、输送机、主控室、电气系统等九个重点关键部位进行改造和升级换代。2017年12月7日，“中国中铁1号”完成全部升级改造任务，并被应用于郑州地铁项目。在掘进施工中，设备表现出良好的适应性和稳定性，并于2018年8月圆满完成了掘进任务。2019年，战功显赫的“中国中铁1号”被运往武汉，为武汉隧道建设再添助力。

重大意义和深远影响

　　“中国中铁1号”是一台凝聚着装备人光荣与梦想、汗水与欢笑的沥血之作，是实现从无到有的定鼎之作，是梦想照进现实的跨越之作，是起点，更是丰碑。“中国中铁1号”填补了我国在复合盾构机领域的空白，实现了从关键技术向整机制造的跨越，打破了国外企业长期以来在盾构机制造方面的技术垄断，标志着我国盾构机研发取得了阶段性创新成果，标志着我国盾构产业化取得了重要进展，标志着我国的盾构机研制水平又上了一个新的台阶，是我国盾构机发展史上的最重要的里程碑