手指甲大小的岩石需承受218公斤重量，极易引发岩爆现象，其震动烈度堪比四级地震。面对如此苛刻的条件，我国企业自主研制了系列大型盾构机，上演“巨人绣花”，改变了依赖国外进口设备曾经受制于人的局面。
“盾构机作为打通隧道的重要装备，是典型的专利密集型产品，集成了机械工程、电子控制、材料科学等多个领域的先进技术和创新成果。”中交天和机械设备制造有限公司（下称中交天和）副经理杨辉在接受中国知识产权报记者采访时表示。经过十余年的深入研发和技术积累，中交天和的数百件专利已实现了盾构机的产业化生产：年均研制产出超160台、带动国内300多家下游企业、创造产值超10亿元，成为展现我国装备制造业自主创新能力的闪亮名片。
攀高度，天堑变通途
连日来，新疆乌尉高速公路的关键工程——天山胜利隧道内，一派热火朝天的建设景象。中交天和天山项目部经理康健向记者介绍道：“这里正矗立着我们自主研发的TBM（硬岩竖向掘进机），这台国之重器已默默耕耘三年有余，成为隧道掘进不可或缺的‘钢铁先锋’。”
2021年，在新疆乌尉高速公路天山胜利隧道2号竖井工程施工现场，“首创号”硬岩竖向掘进机破土施工，开启了其征服高寒高海拔、探索大深度掘进的新征程。这台由中交天和自主研发的创新利器，以11.4米刀盘直径，傲然屹立于天山之上，其竖向掘进深度直抵800米之深山腹地。
攀高度，展壮志，自主TBM勇进天山腹地，以科技为翼，跨越自然的天堑，将不可能化为通途。事实上，“首创号”亦被称作“煤矿竖井钻机”。前不久，由中交天和自主研发的“煤矿竖井钻机”于国家专利密集型产品备案认定试点平台成功获批备案，该产品所运用的专利总计22件。
在距离隧道施工现场不远处的基地内，一面墙壁上挂着一幅精心设计的海报，上面罗列着企业的专利等成果，见证了技术创新的辉煌足迹。
“我们将专利的荣光定格于海报，携之同行至巍巍天山，共同见证这一历史性工程的开启。”康健介绍。随着一件件专利在乌尉高速公路项目中的成功应用，昔日难以逾越的天堑被现代科技的力量转变为通途，新形态的生产力以强劲势头推动着国家重大基础设施建设的浪潮，为疏通国家交通大动脉注入了澎湃动力。
探深度，铸就“定海神针”
在中交天和的一间办公室内传来了一个喜讯。“有一个激动人心的消息要与你分享。”中交天和品牌文化部部长吴元平满面笑容地对同事说道，“我们自主研发的海上嵌岩钻机成功获得了‘国家专利密集型产品备案认定试点平台’的认可，这是紧随‘煤矿竖井钻机’之后，公司专利产品矩阵中升起的又一颗新星。”
海上嵌岩钻机是一种专为应对大直径桩基础嵌岩钻孔挑战而打造的大型施工利器。该设备通过高效能滚刀刀具的精密协同作业，实现了对坚硬岩石的精准破岩，同时采用先进的压气反循环泥浆排渣技术，确保施工过程的顺畅与高效。该设备在全球范围内仅有少数几个国家能够制造，中国便是其中一个。
4年前，在三川风电莆田平海湾海上风电场F区，中交天和与多家下游企业联合研制的新型海上风电嵌岩钻机完成了国内海上最大直径嵌岩单桩钻孔项目，填补了海上风电大直径单桩嵌岩装备的空白。
目前，此款引领行业的海上嵌岩钻机已列入国家专利密集型产品备案认定试点平台，其背后是17件核心专利的强力支撑，充分展现了中国创造的深厚底蕴。这些专利涵盖从“垂直盾构机用钻杆导向装置”确保精准钻探，到“嵌岩钻机驱动部”的高效能量转换，再到“一种工程嵌岩钻孔用刀具的加工方法”精工细作的每一个关键环节，每一项都是科研智慧与实践创新的结晶，共同构筑起中交天和在该领域技术领跑的坚实基座。
“在国产盾构机的征途中，工程师们常被比作‘掘进时代的先锋’，而非简单的技术践行者。”中交天和相关负责人表示，每一台国产盾构机的诞生与突破，都远非轻描淡写的技术践行者所能涵盖，它们背后是无数次技术难关的艰难突围，是智慧与汗水交织的成果。
破长度，4800米不换刀片
每转动一圈，盾构机便可掘进约2米，其高效与稳定如同地下世界的掘进巨匠，不断向前，为城市的拓展与建设铺设坚实的基石。这是北京东六环改造工程路线其中的一个场景。
北京东六环改造工程，这条绵延约16公里的交通动脉，自京哈高速立交起始，至潞苑北大街终止，融合了直接拓宽与地下改造的双重设计。其中，地下改造段以盾构隧道为核心，全长约7.4公里，双洞并行，深度诠释了现代工程技术的魅力。东线隧道的掘进重任，落到了我国自主研发的16米级超大直径盾构机“运河号”肩上。
在“运河号”的助力下，东线隧道的掘进工作呈现出一系列技术创新亮点。首先，盾构机配备了高精度的导向系统和先进的掘进控制软件，能够实现隧道的精准掘进，减少对周边环境的影响。其次，其刀盘设计采用了耐磨材料和优化的刀具布局，能够在硬岩地层中保持良好的掘进效率且可保持4800米不换刀片。此外，“运河号”还集成了高效的渣土处理系统和密封技术，确保了施工过程的连续性和安全性。
中交天和设计研发总院院长靳党鹏表示，秉承“利器方能成事”的古训，项目团队聚焦大直径盾构技术的攻坚克难，攻克了同步双液注浆技术难题，并自主研发出集“制浆-储浆-注浆”于一体的高效系统，精准调控浆液混合至凝胶状态仅需15秒，确保了即时强化隧道结构与稳定地层的效能，为隧道安全施工筑起了坚实的屏障。在此过程中，中交天和产学研紧密合作，联手中国科学院破解关键技术难题，同时助力洛阳轴承厂通过专利转化增强自主研发能力，实现从学术到市场的跨越。
如今，中交天和自主研发的多款超大直径盾构机，如“振兴号”“运河号”“兴业号”及被誉为“津门第一”的“京滨同心号”等，已应用于多个重大隧道工程，有力推动了国内制造业升级，展现了我国在盾构技术领域的自主创新能力。
“我们的盾构机由10万多个零部件组成，国产化率超过98%，带动国内300多家下游企业。”杨辉表示，大国重器的每一次进步，都是对“不可能”的勇敢挑战，是对“中国制造”向“中国创造”跨越的坚定实践。这些成就凝聚了无数科研人员的辛勤付出，是科技创新与工程实践的完美结合，它们是现实版的“艰难突围”。（本报记者 陈景秋 通讯员 张凤华）
（文章来源：中国知识产权报 原标题：中交天和积极转化专利，以新质生产力强劲打通交通大动脉——畅通专利路，天堑变通途）
（编辑：邵京京 责任编辑：吕可珂 审校：冯飞）
