長城網·冀云客戶端記者 高航 白亞軍
2025年7月22日,石家莊鐵道大學郭京波盾構機研發團隊榮獲“燕趙楷模”稱號。這支由郭京波教授領銜的科研教學團隊,是國內最早開展盾構機國產化研究的隊伍。從被國外技術壟斷到實現“中國造”領跑全球,他們用20余年的堅守,在“工程機械之王”盾構機領域刻下了深深的“中國印記”。
石家莊鐵道大學郭京波盾構機研發團隊成員正在進行技術研討。長城網·冀云客戶端記者 白亞軍 攝
“我們這個團隊主要是從事全斷面隧道掘進機的研究,簡單說就是盾構的研究。盾構是干啥的?其實就是挖隧道的。你比如說我們地鐵,盾構機過去以后基本上隧道也就成了。”石家莊鐵道大學教授、博士生導師郭京波的話語樸實無華,卻道出了這項技術與國計民生的緊密關聯。
1997年,郭京波的人生與盾構機產生了深刻交集。當時,我國修建秦嶺隧道,引進了兩臺德國全斷面巖石掘進機,簡稱TBM。“我們學校承擔了翻譯的工作,一臺設備4800萬美金,近4億元人民幣!”郭京波至今記得那個震撼的數字,更讓他難以釋懷的是技術受制于人的無奈,“進口不單是我們花了錢,服務還得依賴人家。有時候設備星期天壞了,外國人不工作,我們只能等著,一點辦法都沒有。”正是這份“卡脖子”的刺痛,點燃了團隊自主研發的決心:一定要做出中國人自己的盾構機。
彼時,國內盾構機領域幾乎一片空白,缺乏核心技術資料,更無成熟經驗可循。2005年,隨著國內基建需求激增,盾構機市場擴大,郭京波團隊迎來了轉機。他們與秦皇島天業通聯重工合作,正式踏上國產盾構機的研發征程。“當時除了我早年參與翻譯的那部分TBM說明書,手頭幾乎沒有其他技術資料。”郭京波回憶道。團隊從零起步,在黑暗中摸索。盾構機結構極其復雜,集機、電、液、信息于一體,任何一個環節的失誤都可能導致失敗。
2009年下半年,團隊的努力迎來了里程碑——我國首臺具有完全自主知識產權的土壓平衡盾構機“吉祥號”成功下線!“當時這個設備實現了整機的國產化,相當于咱們可以自己造了。”郭京波的語氣中難掩自豪,“這不僅意味著成本的大幅降低,從當時進口時的6000萬元一臺降至3000多萬元,更重要的是,中國在隧道掘進裝備領域終于有了自主話語權,我們的服務我們自己就能做,工期也能自己掌控了。”
郭京波正在給學生講解盾構機技術。長城網·冀云客戶端記者 白亞軍 攝
這個過程中不止一次面臨技術封鎖“卡脖子”的困境,讓盾構機走向國產化這條路難嗎?“盾構機研發是比較艱辛的。”郭京波直言,盾構機看起來好像“傻大笨粗”的,它其實是一個非常精細的設備。每個部件涉及的研發問題很多。當時為了解決刀盤結構優化及刀盤驅動這個問題,整個團隊上午開會討論,咨詢專家;下午跑工地測量數據,觀察設備運行狀態,晚上回來整理數據,計算分析、研究國內外相關文獻。不分晝夜,反復驗算優化,計算書版本有十幾個,最終解決了這個問題。“進口盾構曾出現的驅動小齒輪斷裂等故障,我們的盾構機從來沒有出現過。”回憶起這段經歷,郭京波滿臉欣慰,“現在我們的產品在世界上至少是和國外齊平的,某些領域已經實現了超越。”
從“吉祥號”開始,郭京波團隊主持設計制造的盾構機一臺接一臺走下生產線。團隊已成功研制包括土壓平衡盾構機、泥水平衡盾構機、TBM在內的各類盾構機30余臺。他們銳意創新,提出了26項技術創新,并獲得129項國家專利,主編或參編國家標準9項。這些凝聚著心血與智慧的“鋼鐵穿山甲”,穿梭于國內外重大工程的腹地,北京地鐵6號線、14號線,川藏鐵路世紀工程,北京東六環地下改造……團隊的技術成果已為全國20余個城市的地鐵、鐵路、公路、引水工程提供了核心支撐,研發的設備更遠銷意大利、印度、埃塞俄比亞等國家,讓中國盾構的標準走向世界。團隊也榮獲國家科技進步獎二等獎、河北省科技進步獎一等獎等多項重量級榮譽,并獲評“全國高校黃大年式教師團隊”。
郭京波正在給學生講解盾構機技術。長城網·冀云客戶端記者 白亞軍 攝
“郭老師治學非常嚴謹,對團隊成員和學生很關心,他對年輕成員的傳幫帶作用發揮得特別好。”團隊成員、石家莊鐵道大學機械工程學院副院長李杰介紹,目前,團隊有10位左右老師,碩士和博士研究生30位左右,大家常年扎根實驗室與工程一線。“郭老師常說,‘盾構精神就是只能前進不能后退!’這句話是我們遇到瓶頸時最強的精神支柱。”石家莊鐵道大學博士研究生李凈凱深有感觸,加入團隊四年來,他參與了盾尾密封、盾尾刷、TBM掘進等多個關鍵試驗平臺的研制,發表了多篇核心論文和SCI,并授權多項發明專利。“2022年我剛接觸盾構機時,國內市場已基本見不到國外的機器了,那時就驚嘆于國家科技進步之快。能親身參與其中,無比榮幸。”李凈凱說。
從1997年仰望“天價巨獸”的無奈,到如今國產盾構機占據全球超70%市場份額的輝煌,郭京波團隊見證并參與了中國盾構機從“跟跑”“并跑”到“領跑”的跨越。獲評“燕趙楷模”,對團隊而言是榮譽,更是動力。站在新的起點,郭京波團隊的目光已投向更前沿。“盾構機技術永無止境。下一步,我們將聚焦智能化建造、長壽命關鍵部件研發和安全監控系統升級,為國家的基建事業貢獻更大的力量。”郭京波的話語鏗鏘有力,一如他們永不停歇的掘進腳步。
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