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为入实施科教兴国战略，助力国科技后备人才培养，央广网联科学技术协会科学技术普及部，出面向K12青少年群体的科普教育栏目《大科学》。季节目由央广网与北京五实验学校共同策划，并与“学习强国”学习平台联宣，邀请科研、校教授、总工程师等科学军人物走进校园，以重趣味、强互动的授课形式开展科普教学，为青少年播撒科学种子，带来“不止于堂科学课”的科普盛宴。

本期节目，中铁新工业股份有限公司总工程师、中铁装备集团席杜娟走上讲台，带同学们走近地下“钢铁巨龙”盾构机，讲述盾构破国外技术垄断、坚持自主创新的“破壁”故事。

央广网北京9月1日消息（记者汪宁 赵净）今天，我们的国产盾构机能穿山凿岭、穿江过海，驰骋限山海。要知道，盾构机的研发灵感竟来自小小的船蛆。曾经，盾构核心技术长期被国外把控，以杜娟为代表的工程师，从白纸起步、敢闯人区，把被“卡脖子”的重大装备步步做成响当当的制造。

杜娟讲述盾构破国外技术垄断、坚持自主创新的“破壁”故事（央广网记者 综鹤 摄）青岛pvc管道胶水

“2008年，我们台国产盾构下线，但2001年就组建了个研发团队，走到今天已有20多年历史。”杜娟分享个小故事——国产盾构机从0到1的艰辛求索。

盾构机拥有上万个部件，融了机械、电气、液压、光学等多学科知识。创业之初，这个团队格外年轻，除两名创始外，平均年龄仅28岁。没有成熟样机、现成图纸，每步都摸着石头过河。依托国863计划5个项目，团队建起属实验室，全力攻关盾构机“大脑”——控制系统，又携手浙江大学研发液压系统，与国外原装系统同台比对。历经反复迭代，机械、液压、电控技术逐步通，2008年，国产台复盾构机正式下线。“这是代又代人努力得来的结果。”

实现从0到1的突破仅是起点，向艰险的江海地下工程进军，是又道关口。杜娟分享这段“既成功又失败的故事”：国产台穿江越海大直径泥水平衡盾构机直径达15米，“相当于五层楼那么”。江海之下土层松散、岩石遍布裂隙，“旦海面跟地下连通，海水倒灌进隧道，那就是机毁人亡”。为此，团队投入近八年时间。以往，海换刀须在压缩空气压环境作业，曾有同事因此患上压缩空气病，全身疼痛且终身难。为守护工人安全，团队立志攻克常压换刀技术，实现在百米埋之下人员常压换刀。

常压换刀装置为复杂，杜娟告诉同学们，团队花了三年建实验平台反复验证。实验室成功后，设备运抵汕头海湾隧道项目现场，压力测试中换刀装置却出现裂纹，前后修复三次，裂纹重现三次。遍询焊接发现，工艺理论都没有问题，症结终落在执行细节上——施工人员心存“差不多”心态。焊接要求保温500摄氏度，工人觉得450摄氏度、490摄氏度就“可以了”，忽略了整套严苛流程。“大国重器容不得半分差不多，保温护角专用胶科研创新既要敢于突破，要于细微处较真。”杜娟借此告诉学子，“我们缺的是精益求精的科学精和职业精，就像学习样，要把题目弄明白。”

中铁新工业股份有限公司总工程师兼中铁装备集团席杜娟（央广网记者 综鹤 摄）

杜娟分享二个小故事并坦言，科研探索中，失败本就是常态。她指着大直径盾构的可摆动刀头说，依靠8米直径球轴承实现360度转动时，球面滑动摩擦易发生金属粘连，团队同时试制两套装置，套成功，另套直接失败。“科研从来是有代价的，科学也是有代价的。”面对硬度达210兆帕的坚硬基岩，盾构掘进度为缓慢，“每分钟只能掘进毫米，比蜗牛还慢”；传统滚刀依靠挤压破碎破岩，刀具损耗巨大，每把价值数万元，有的掘进米就需要换。杜娟介绍，新型辅助破岩技术可用四千公斤压力的压水出裂纹、再辅以滚刀破碎岩石，这是未来隧道开挖的新研究向，需要代代人共同努力。

三个故事是关于国产盾构走出国门的。从初广州地铁由日本人带设备施工、人连施工都不会，到用国外设备自己施工，再到用自己的盾构在国内施工，2012年，国产盾构正式走出国门。如今，盾构已走向世界三十多个国和地区，在全球正在应用和近几年出厂的设备中，产占比70；新加坡落地的全球台应用穿江越海技术的12米大直径盾构，把核心创新成果输出海外。

杜娟向同学们分享科学故事（央广网记者 综鹤 摄）青岛pvc管道胶水

面向未来，盾构机正朝智能化、人化演进。杜娟说：“我们在向少人人进发，用数字孪生技术和AI给它加持。新来的工程师编程时，已有80的工作量被AI替代。”但AI赋能地下装备依旧前路漫漫，大困难是数据壁垒——不同机型、千变万化的地质条件致模型泛化能力不足，还有数据共享、工程管理等难题。“这需要同学们代人起努力，是个需要启迪智慧、开发智慧的问题。”

课程现场，北京五实验学校的物理老师震带来三组趣味实验：激光直线传播实验复刻盾构地下掘进的激光校准逻辑；齿轮减速电机演示减速增扭的机械原理；依托帕斯卡原理的气压抬升实验，仅凭吹气就抬起名同学，模拟盾构液压撑靴的力量来源，让同学们读懂每项大国重器的突破都扎根于基础科学。

北京五实验学校的物理老师震带来三组趣味实验（央广网记者 综鹤 摄）

互动环节，有同学好奇盾构机掘进是否像钻木头的虫子。杜娟解答，法国工程师布鲁诺尔正是观察船蛆钻蚀船体得到启发——船蛆头部拥有坚硬外壳，钻孔后分泌物质加固孔壁。“盾指的就是那个壳，构指虫子分泌物形成的管片结构，所以说盾构机是有生物老师的，很多科学装置都来自于仿生学。创新往往源于对自然细致入微的观察。”

互动环节学生提问（央广网记者 综鹤 摄）

二十余载坚守，杜娟和她的团队凭借自主创新的勇气、敢于突破的魄力、精益求精的科研底，把曾经受制于人的关键装备铸成举世瞩目的大国重器，生动诠释了新时代科技工作者的担当与奋进精。“用怀疑切的科学精，往前通梦想隧道。”这是《大科学》栏目送给广大青少年的寄语。相关词条:管道保温施工     塑料挤出设备     预应力钢绞线    玻璃棉厂家    保温护角专用胶

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