在基礎建設尤其是城市軌道交通建設中，“盾構”發(fā)揮著(zhù)不可替代的關(guān)鍵作用。浙江省寧波市軌道交通集團有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“寧波軌道”）針對城市地下狹窄復雜空間作業(yè)難題及罕見(jiàn)的海泥層軟土地基，自主首創(chuàng )研發(fā)橫斷面最大、多刀盤(pán)無(wú)死角、掘進(jìn)利用率最高的“類(lèi)矩盾構”，并歷經(jīng)10年迭代升級，先后獲得42項國內外專(zhuān)利，展現出強大的國際競爭優(yōu)勢。

　　近日，在寧波舉行的陽(yáng)明號“類(lèi)矩盾構”技術(shù)成果評價(jià)會(huì )上，來(lái)自國際國內的業(yè)界權威專(zhuān)家表示，寧波軌道牽頭的“類(lèi)矩盾構”項目科技成果總體已達到國際領(lǐng)先水平，其成功探索與實(shí)踐，為國際這一領(lǐng)域的科技進(jìn)步作出了重大貢獻；對于中國當下加速推進(jìn)城市有機更新，更好利用寶貴的地下空間資源，推廣應用于其他行業(yè)及國際市場(chǎng)，亦具有不可低估的價(jià)值。

　　對標世界最前沿 實(shí)現“全球領(lǐng)先”

　　軌道交通是城市的新名片，2008年8月，寧波軌道交通獲國務(wù)院批復同意，開(kāi)啟了“地鐵城市”的序幕�！白鳛槭澜缰�名港城和我國先進(jìn)制造業(yè)重要基地，寧波進(jìn)入地鐵時(shí)代，是其躋身現代化國際大都市的重要標識�！睂幉ㄜ壍澜煌�黨委委員、總工程師姚燕明說(shuō)，為此，我們要對標世界一流，高起點(diǎn)高標準規劃寧波軌道交通建設。

　　工欲善其事，必先利其器。地鐵建設設備離不開(kāi)盾構（或稱(chēng)“盾構機”），盾構素有工程機械“航母”之稱(chēng)，可廣泛應用于城市軌道、地下管廊、鐵路公路隧道等重大工程和基礎建設領(lǐng)域。

　　為此，寧波軌道在籌建規劃時(shí)便提出要走吸收引進(jìn)與自主研發(fā)并舉的新路徑，并多次走出國門(mén)，對世界知名盾構機制造商、地鐵運營(yíng)商等作深入調研�！肮こ碳夹g(shù)裝備尤其是地下空間施工，講究的是因地而異、因地制宜�！睍r(shí)任寧波軌道交通副總指揮、總工程師朱瑤宏說(shuō)。

　　在自主研發(fā)中，寧波軌道針對本地地質(zhì)構造、地下管線(xiàn)等特點(diǎn)，會(huì )同國內外專(zhuān)業(yè)權威研究機構、生產(chǎn)制造廠(chǎng)商，反復試驗實(shí)踐，成功研發(fā)出具有國際先進(jìn)水準的“寧波專(zhuān)享型”盾構隧道技術(shù)。僅用4年時(shí)間，便順利打通3條城市地鐵線(xiàn)路，其規劃設計之先進(jìn)，建設速度之快，工程質(zhì)量之優(yōu)，堪稱(chēng)國內外一流。

　　然而，當時(shí)寧波軌道采用的是單洞單軌盾構技術(shù)，遇到狹小逼仄的地下施工空間有時(shí)難以適應。在建設寧波地鐵4號線(xiàn)時(shí)，這個(gè)問(wèn)題更顯棘手。4號線(xiàn)是城市旅游專(zhuān)線(xiàn)，總長(cháng)35.95公里，其中有2公里線(xiàn)路位于翠柏里老街區正下方，地下可用空間凈寬不足14米，在如此狹窄的地下空間作業(yè)極為罕見(jiàn)。

　　面對這一國際級難題，經(jīng)反復論證分析，寧波軌道決定嘗試研發(fā)正在興起的單洞雙軌“矩形盾構”。寧波軌道建設分公司黨委書(shū)記黃貴彬說(shuō)，為了解翠柏里地段的燃眉之急，我們最初想咬咬牙，從國外買(mǎi)一臺“矩形盾構”成品裝備，但對方卻以“目前暫無(wú)出售計劃”為由婉拒。事關(guān)“卡脖子”的高端裝備與關(guān)鍵技術(shù)，不能指望也無(wú)法依賴(lài)外援引進(jìn)。

　　于是，寧波軌道聯(lián)合一流高校學(xué)府、研究機構、制造商巨頭，集聚一大批頂尖工程師、資深學(xué)者，搭建產(chǎn)學(xué)研用一體化的大平臺，開(kāi)展協(xié)同攻關(guān)。在這耗時(shí)10年艱苦卓絕、向科技珠峰的攀登中，寧波軌道與平臺團隊伙伴不僅首創(chuàng )研制成功世界最大斷面的“類(lèi)矩盾構”，還在技術(shù)、功能上不斷提升，先后獲得42項國內外專(zhuān)利，4項省部級科技進(jìn)步獎，成為真正的“全球領(lǐng)先”。

　　“十年磨一劍” 將工地變成國際級大科研場(chǎng)

　　“十年磨一劍”歷程中，寧波軌道調集精兵強將，成立攻關(guān)課題組，眾多技術(shù)專(zhuān)家堅守奮戰，將工地變成國際級大科研場(chǎng)。

　　“這是項高難度高技術(shù)課題，但我們有信心有能力應對挑戰�！弊鳛橐痪�(xiàn)負責人的高級工程師黃毅介紹，參與課題協(xié)同攻關(guān)的有上海隧道設計院、上海隧道工程公司、上海同濟大學(xué)等專(zhuān)業(yè)機構和高等學(xué)府，大家充分發(fā)揮攻關(guān)平臺的協(xié)作優(yōu)勢，各騁所長(cháng)形成互補合力。

　　關(guān)于盾構結構造型，上海隧道設計院高級工程師、本項目設計負責人沈張勇說(shuō)，團隊在前期論證時(shí)，認為既然圓形、矩形都不行，能否考慮采用橢圓形？但經(jīng)應力計算及多種實(shí)驗結果表明，受力更合理、抗力更優(yōu)的結構不能是單純的橢圓形，而是采用四段不同弧度的曲線(xiàn)，銜接拼裝成如同一只橫放的橢圓形鴨蛋，這也正是“類(lèi)矩盾構”的由來(lái)。

　　主持“類(lèi)矩盾構”地下壓力實(shí)驗的同濟大學(xué)教授柳獻說(shuō)：“此類(lèi)試驗投入的人力、物力、財力巨大。世界各國包括不少?lài)�際知名的地下工程一般只做一次性實(shí)驗。而我們與寧波軌道密切合作，為‘類(lèi)矩盾構’先后開(kāi)展了7次原型結構實(shí)驗室試驗和現場(chǎng)實(shí)證試驗�！�

　　上海隧道公司是國內首屈一指、擁有盾構掘進(jìn)機科研、制造、施工等全方位能力的綜合性企業(yè)�！皩�這個(gè)史無(wú)先例的超大斷面‘類(lèi)矩盾構’項目，起初我們想邀請國外專(zhuān)家共同參與，但他們了解情況后連連擺手說(shuō)吃不消，我們就千方百計自己啃下這塊硬骨頭�！鄙虾Ｋ淼拦こ坦�司總工程師朱雁飛說(shuō)。這臺“類(lèi)矩盾構”的拼接管片，最大重量達9噸，傳統機械臂無(wú)法承受這個(gè)重量，我們創(chuàng )新采用串連環(huán)臂式拼裝技術(shù)，巧解了這個(gè)難題。

　　經(jīng)攻關(guān)平臺各方全力以赴，僅9個(gè)月時(shí)間，寬11.83米、高7.27米，世界上首臺最大斷面的“類(lèi)矩盾構”最終亮相，寧波市將其命名為“陽(yáng)明號”。

　　作為全新的技術(shù)裝備，從實(shí)驗廠(chǎng)出廠(chǎng)到規�；瘧�用，需要通過(guò)初試或中試階段。為確保萬(wàn)無(wú)一失，寧波軌道整個(gè)技術(shù)團隊吃住都在工地上，耗時(shí)整整一年，完成了高塘橋試驗段，隨后又移師4號線(xiàn)，順利打通了被視為“畏途”的翠柏里地下段。

　　高塘橋、翠柏里的成功實(shí)踐，為“類(lèi)矩盾構”在寧波軌道交通建設的拓展應用奠定了堅實(shí)基礎。眾多地鐵同行慕名前來(lái)學(xué)習考察，移植推廣的先進(jìn)技術(shù)工法亦廣受歡迎。

　　參加寧波軌道“類(lèi)矩盾構”技術(shù)評價(jià)會(huì )的德國波鴻魯爾大學(xué)副校長(cháng)、德國科學(xué)與工程院院士Gunther Meschke說(shuō)，世界上第一個(gè)矩形盾構機是歐洲人發(fā)明的，中國人卻將這項古老的技術(shù)賦予了新的生命。

　　“嫩豆腐打洞” 成功的秘訣在于體系集成

　　寧波軌道充分認識到“類(lèi)矩盾構”的巨大價(jià)值，不斷深化研發(fā)迭代升級。黃毅說(shuō)，這10年來(lái)，“類(lèi)矩盾構”從1.0版到5.0版，我們實(shí)施了一系列重大技術(shù)的改革創(chuàng )新。最初設計的盾構刀盤(pán)體系由兩個(gè)“X型”大刀盤(pán)加一個(gè)“I型”小刀盤(pán)組合而成，形成全斷面百分百切削，這也是顯示其獨特優(yōu)越性的關(guān)鍵。

　　但由于多刀盤(pán)間隙較小，容易產(chǎn)生碰撞。黃毅說(shuō)，我們運用數字化技術(shù)，能夠自動(dòng)調節運行速度，有效保障了作業(yè)的安全性。此后，“類(lèi)矩盾構”對管片、刀盤(pán)系統作了進(jìn)一步改進(jìn)完善，掘進(jìn)速度由原來(lái)每天的2-3米，達到現在每天10米，增加了三倍多。

　　寧波地處我國東部沿海軟土地帶，地下土層含水率近50%，比上海等同類(lèi)沿海大城市高出10%左右�！坝腥藢⒋吮扔鳛椤�嫩豆腐打洞’，認為寧波是座不適合建地鐵的城市�！秉S毅說(shuō)，“類(lèi)矩盾構”還有效破解了在高含水率地下軟土層中實(shí)施超窄隧道開(kāi)掘作業(yè)的國際性難題。目前，面向六代機，寧波軌道正在進(jìn)一步加強技術(shù)研發(fā)與儲備，努力使“類(lèi)矩盾構”這項高新技術(shù)在國際競爭的賽道上，持續保持領(lǐng)軍者地位。

　　“成功的背后有其內在邏輯�！币ρ嗝髡f(shuō)，“‘類(lèi)矩盾構’這樣凝聚集體智慧的高科技結晶，充分體現了我們創(chuàng )建的、以工程為抓手引領(lǐng)的產(chǎn)學(xué)研用一體化大平臺，全局一盤(pán)棋、聯(lián)手大協(xié)作體系的創(chuàng )新性、先進(jìn)性。沒(méi)有這些，我們走不到今天�！�

　　黃毅認為，“類(lèi)矩盾構”的產(chǎn)學(xué)研用一體化平臺，關(guān)鍵在于“用”字。在一線(xiàn)應用中不斷破難解難，使新技術(shù)研發(fā)更接地氣，更具針對性和可操作性�！邦�(lèi)矩盾構”也是一個(gè)創(chuàng )新型資源共享的利益共同體，在共享機制激勵下，參與各方心往一處想、勁往一處使，實(shí)現可持續良性循環(huán)。

　　在技術(shù)成果評價(jià)會(huì )上，中國礦業(yè)大學(xué)（北京）教授、中國科學(xué)院院士何滿(mǎn)潮，東南大學(xué)首席教授、中國工程院院士劉加平，南昌大學(xué)教授、中國工程院院士周創(chuàng )兵等專(zhuān)家學(xué)者一致認為，“類(lèi)矩盾構”作為我國首創(chuàng )性、原創(chuàng )性、國際領(lǐng)先的高端裝備與施工工法，擁有廣闊應用前景。

　　第一，“類(lèi)矩盾構”屬自主創(chuàng )新型工程裝備，擁有質(zhì)量、功能、價(jià)格等優(yōu)勢，憑借鋼筋混凝土管片，材料成本即可節省60%以上，而隧道空間利用率接近100%。第二，獨有的“單洞雙軌”技術(shù)工藝，能夠在狹窄地下空間施工，通過(guò)大彎度變軌巧妙穿越包括地下市政管線(xiàn)在內的復雜地段，為老舊城區、城市核心地帶的地鐵建設探尋了有效路徑。

　　“新加坡地質(zhì)條件與寧波相差不多，地面建筑擁擠，許多也是軟土地基。遇到狹窄地下空間，一般采用大圓洞盾構機施工，但地下空間利用率低，也容易影響到地面建筑穩定，寧波的‘類(lèi)矩盾構’值得學(xué)習借鑒�！毙录悠聡�立大學(xué)教授、新加坡工程院院士梁春輝表示。

　　原國際隧道協(xié)會(huì )副主席、美國科羅拉多礦業(yè)大學(xué)教授Jamal Rostami說(shuō)，此項技術(shù)在歐美發(fā)達國家也有需求，尤其在歐洲，許多古老的小城道路狹窄，城區建筑密集，“類(lèi)矩盾構”可為城市地下交通建設提供全新的解決方案。（記者 班娟娟）