“彩云号”硬岩掘进机开山裂石 打穿高黎贡山
中铁装备技术中心副主任、掘进机院院长贺飞在生产车间。 冯锐 摄
“彩云号”硬岩掘进机在高黎贡山隧道掘进现场。受访者供图
云南大瑞铁路高黎贡山隧道施工现场。
“彩云号”硬岩掘进机
位于郑州的中铁装备公司的生产车间。冯锐 摄
云南怒江西岸，高黎贡山，巨大的刀盘在山洞中旋转，硬岩掘进机“彩云号”正在挖出一条联通山峦的铁路隧道，这是世界上首个穿越横断山脉的超级工程、中国最长的铁路隧道——全长34.538公里的大瑞铁路高黎贡山隧道。
漫漫山川，白族、彝族等十几个少数民族聚集区在此分布。大瑞铁路是中缅国际大通道的重要组成部分，全长330公里，全线采用大理至保山、保山至瑞丽分段建设模式。而位于横断山脉西部的高黎贡山地质极其复杂，是修建铁路绕不开的“硬骨头”。
作为“入地”利器，硬岩掘进装备代表着一国基建实力，是大国工程必不可少的核心装备。2018年，随着轰隆巨响，我国自主研发的“彩云号”硬岩掘进机进入施工现场，隧道掘进效率随之提高数倍。
今年7月22日，云南大理至瑞丽铁路大理至保山段开通运营。在铁路另一端的瑞丽至保山段，“彩云号”正在高黎贡山隧道工程奋战掘进，如今已累计施工16.7公里，工程进度近半，让“穿越高黎贡”的梦想照进现实。
“彩云号”研发负责人贺飞至今仍记得曾在高黎贡山徒步考察时的景象，“我当时觉得，研制出利器，打通这个大山，就是我的使命。”
走出大山
初识大国利器
16岁那年的暑假，瘦弱的少年贺飞站在贵州的大山前，手里拿着钢钎和锤子，眼前是领头修路、挖山石的父亲和忙作一团的村民们。“在我的家乡，读书几乎是唯一的出路”，中铁装备技术中心副主任、掘进机院院长贺飞接受华西都市报、封面新闻记者采访时回忆，“那时候，我的梦想就是能翻越眼前的大山。”
贵州省石阡县露溪村，村庄闭塞，大山阻隔交通，村民日出而作，日落而息。因为交通不便，每当要把家禽、粮食等置换成钱时，村民只能凌晨三四点出发，肩挑粮食，翻山前往集市。“我父亲这辈子最自豪的一件事情，就是修出了一条路。”贺飞说，他的父亲是村干部，那一年组织村民修路，希望用人力打通大山，改变村子经济和交通的困境。
今年38岁的贺飞，提起少年时的往事仍历历在目。一棵大树，立在他曾经去往乡镇中学求学的路途中。“少年时，有些想法是不愿意跟别人分享的”，贺飞提到，“每次走到那里，我都会跟那棵树对话。我对树说，我将来要走出这座大山。”
树沉默着回应。18岁时，贺飞终于走出大山，前往贵州大学机械制造与自动化专业学习。大学时，他第一次知道了专门用于隧道挖掘的盾构机。而当年父亲组织修路时，仍在使用传统的打炮眼放炮的施工方式。
硬岩掘进
从无到有的突破
2007年，23岁的贺飞进入中铁工程装备公司工作，见证了中铁盾构第一代人研发盾构机的过程及“中铁一号”盾构机下线的场景。
“这个设备当时在车间里就像钢铁巨龙，威武、庄重。”贺飞回忆，“那时我就在心里埋下一个信仰，作为一名机械工程师，我要去认识它、征服它，我也要设计这样的产品。”
此后，贺飞把所有精力几乎都放在了盾构机上。在负责管理物料期间，他对盾构机的结构、电气、流体、液压等元器件了如指掌，“手伸进去，就能知道螺栓多长、多大。”
那时，贺飞精于钻研，经常将部件拆开一探究竟。基于对机械结构的探知欲望，他完成了从局部到整体的摸索与精通，并参与了国外三台盾构机设备的组装。后来，他又接触了专门用于岩石地层隧道施工的硬岩掘进机（TBM）。在我国，习惯上将用于软土、复合地层的隧道掘进机称为盾构机，将用于岩石地层的设备称为硬岩掘进机。贺飞说，在掘进机领域，我国要上升至国际第一方阵，必须掌握硬岩掘进核心技术。而且我国山多地少，未来工程建设中要面对的更多是岩石地层，所以迫切需要开发硬岩掘进装备。
2010年，中铁装备将硬岩掘进装备纳入重大研发计划，国家“十二五”期间，硬岩掘进机也被纳入国家高新技术研究发展计划（863计划）项目。出于对贺飞的产品钻研热情和专业技术的认可，公司将他定为硬岩掘进机的研发总体设计负责人。
2014年，贺飞带领团队完成吉林引松供水工程的硬岩掘进机“中铁188号”设计出图任务。2015年，由中国中铁装备集团贺飞团队自主研制的直径8.03米全断面岩石掘进机在郑州下线，该设备广泛适用于铁路、公路、水利等领域。至此，贺飞与团队在硬岩掘进机领域完成了从无到有的突破。
直面挑战
自主研发“彩云号”
2015年，云南大瑞铁路高黎贡山段开工。根据地质勘探报告，高黎贡山受欧亚板块和印度洋板块挤压，隧道工程不仅面临着破碎带等极为复杂的地质条件，还遇到了高地热、高地应力、高地震烈度等世界难题。为保障施工安全和工期进展，亟待研发一台完美适配的硬岩掘进机。
“当时知道我要负责研发‘彩云号’硬岩掘进机时，非常激动。”贺飞仍记得当时的心情，“但同时更多还是感到了责任和担当，这给我们带来了非常大的挑战。”
高黎贡山隧道是中国最长的铁路隧道，长达34.538公里，以隧道设计时速计算，火车需要约15分钟才能开出隧道。这项工程几乎涵盖所有不良地质条件，特别考验设备的适应性设计。
研发过程中，很多自主创新技术需要提前进行实验验证。“彩云号”应用的一项技术非常考验温度和尺寸，以及安装的协同度。那时，贺飞经常亲自尝试焊接，带领团队进行协同安装的训练，“连续几天半夜都在进行实验。”
经过日夜奋战，2018年，“彩云号”硬岩掘进机正式投入使用，它的直径超过9米，是当时国内直径最大的硬岩掘进机。为应对不良工程地质条件，贺飞专门为“彩云号”设计搭载了“千里眼”、“顺风耳”和“三头六臂”。“千里眼”即超前的地质预报系统和实时钻探系统，能够及时让施工人员看到隧道前方的地质条件。“顺风耳”则是利用声波反射，提前识别前方的水、断层和破碎带，为施工提供安全和快速掘进的条件。“三头六臂”即掘进机搭载的机械手，“彩云号”在开挖隧道后，可以马上使用机械手进行支撑保护、喷射混凝土，进行不良地质的超前处理。
当被问到硬岩掘进机这样的钢铁巨物，为何有一个如此浪漫的名字时，贺飞说：“这也许是一种理工男的浪漫，我们希望钢铁之躯也要有内涵，基于七彩云南和吉祥物孔雀的元素，我们将它命名为‘彩云号’。”
在采访时，贺飞坦言，2017年研发生产“彩云号”时，在硬岩掘进机研发领域，中国与国外的竞争对手处于同台竞争阶段，还没有完全掌握话语权。“彩云号”下线后，贺飞带领团队陆续又为云南滇中引水等重大工程研发出了针对性极强的硬岩掘进机设备。
十年间，在硬岩掘进机和盾构机领域，贺飞带领的研发团队取得了跨越式发展。贺飞告诉记者，中国的掘进机产业在硬岩掘进机、异形盾构机、竖井掘进机、智能化技术领域已经实现了局部领先，中国无疑已经成为了掘进机强国。贺飞还透露，目前他正带领团队为极端环境、极端工况工程研发硬岩掘进机，这些重大工程装备的成功研发，将使中国站在世界掘进机领域的顶点。
