“盾构装备自主设计制造关键技术及产业化”――接到这个访问主题时，诸多专业术语让笔者有些摸不着边。但说起地铁，我想读者们都不会陌生。把盾构比喻成开往春天的“地下铁”，不仅是因为它用于地铁建造，更觉得它像一列在黑暗中开路迎接春天的“火车”，无论是在山间、水底，还是在城市地下，头顶大刀盘，削吞土石，缓缓吐送。
如何攻破这个“大力士”运行中的诸多难题及产业化，就是浙江大学杨华勇教授牵头的浙大团队与4家龙头企业多年产学研紧密稳定合作完成的，是获得2012年度国家科技进步一等奖的项目。
老一辈是否还记得，北京地铁一号线建设的场景，工人们用手镐、钢钎、炸药、小火车运土等等一系列隧道施工方法齐上阵，并且这一方法在中国已经沿用了很多年。
20多年前，一种叫“盾构”的大型掘进机械装备开始进入中国。于是，上世纪90年代后期，浙江大学机电控制工程研究所的杨华勇和魏建华教授不时会接到陌生电话，它们来自全国各地的隧道施工现场：干活的“洋盾构”出故障了，“洋专家”答而不至，新配件购而不达，漫无期限的停工等待无论是时间还是资金，都需要更多的再投入。所以从某种程度上说，浙大机电所的学者们认识盾构，是从诊治“水土不服”的洋盾构开始的。
杨华勇和魏建华在“治病”的过程中发现，盾构中很多基础和关键技术问题需要研究，于是开始申请国家自然科学基金的面上项目和杰出青年基金项目，进行科研攻关。杨华勇在负责执笔撰写“十五” 《机械学发展战略研究》部分，还特别单列章节介绍了盾构的发展和需求，他写道：“盾构设计技术一直被国外垄断，产品长期依赖进口价格居高不下，制约了盾构的应用，延缓了我国城市地铁的快速发展，必须自主研制。”此时，浙大参与盾构的科研团队也逐渐从杨华勇和魏建华两人增加到4位教授、2位副教授和研究生们，杨华勇牵头负责，魏建华负责驱动系统、陈大军负责电控系统，龚国芳负责实验平台，谢海波负责推进系统，刘振宇负责数字仿真……一支盾构研究的“国家队”组建起来，十几年努力持之以恒。
杭州地铁隧道是怎样一点点挖出来的？笔者决定一探“盾构”的真面目。第一次走进这片神秘区域，人站在各种大机械下显得无比渺小。地铁隧道被分成多段一头一尾的车站建成，盾构机一头车站进另一头车站出，隧道每掘进一段，就用6块混凝土预制件在已掘进的隧道这一段拼装成一环隧道壁面，并与前一环管片固定连接，同时为盾构机推进液压缸提供推进力的支撑。见过蚯蚓钻洞么，把泥吃进去，然后排出身体来。盾构机挖隧道啃的是地下砂石、泥土和水等，然后变成泥浆或软泥块排出来，通过轨道车运出隧道。听到如此先进的相关基础研究成果及关键技术来自家门口的浙江大学，笔者作为一名普通市民的自豪感油然而生。
10年前，进口一台普通直径6.3米地铁盾构机的价格是6000万元人民币。德国和日本等跨国公司垄断的“洋盾构”在我国市场赚取着高额的利润。“为什么这么贵？因为我们自己没有。”杨华勇教授说。为了打破“洋盾构”一统天下，改变隧道施工装备受制于人的局面，浙江大学与上海隧道工程股份有限公司、中国中铁隧道集团有限公司等龙头企业进行了长期稳定的产学研合作，经过持续12年的盾构关键技术攻关，实现了盾构的“中国设计中国制造”。他们组成的产学研项目组合作攻克了盾构设计制造面临的掘进失稳、失效和失准三大国际性难题，研发出土压、泥水和复合三大类盾构系列产品，实现了自主设计、制造和产业化，“中国盾构”一举打破了“洋盾构”对国内市场的垄断。
在上海隧道公司国家泥水盾构工程技术研究中心，综合模拟试验台正在进行密封舱荷载测试。浙江大学作为技术股东单位参与了研究中心的建设，高校实验室产生的新方法、新成果可以先在这里进行试验。2009年，上海隧道股份有限公司和浙江大学等单位联合研制的“进越号”泥水盾构样机直径达到11.22米，圆满完成了上海世博会重大配套工程――打浦路隧道复线的掘进任务，创造了同等直径泥水盾构最小转弯半径380米的世界纪录。
“在马来西亚政府采购中，我们和国外知名的企业PK，业主一开始看不上我们的产品。但当他在现炒到浙江大学给我们提供的设计和原理时，他们对我们有了充分的信心。”中国中铁隧道装备制造有限公司总经理韩亚丽说，3年多的时间，该公司设计制造的“中国盾构”收到108台的订单，占据了40%的国内新增市场。
未来10年，我国新建隧道将超过1万公里，需要新增盾构超过1000台。大学和企业的产学研合作还在继续“掘进”，目前，产学研项目组正在向硬岩和超大直径掘进机进发，新的机型将比我国现有盾构的产品更大、更长、具有更强的破岩能力，将适用于西部多岩地区的隧道掘进。
