在基礎(chǔ)建設(shè)尤其是城市軌道交通建設(shè)中，“盾構(gòu)”發(fā)(fā)揮著(zhù)不可替代的關(guān)(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(fù)雜空間作業(yè)(yè)難題及罕見(jiàn)的海泥層軟土地基，自主首創(chuàng)(chuàng )研發(fā)(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(gòu)”，并歷經(jīng)(jīng)10年迭代升級，先后獲得42項國內(nèi)外專(zhuān)利，展現(xiàn)出強大的國際競爭優(yōu)(yōu)勢。

　　近日，在寧波舉行的陽(yáng)明號“類(lèi)矩盾構(gòu)”技術(shù)(shù)成果評價(jià)會(huì )上，來(lái)自國際國內(nèi)的業(yè)(yè)界權(quán)威專(zhuān)家表示，寧波軌道牽頭的“類(lèi)矩盾構(gòu)”項目科技成果總體已達到國際領(lǐng)(lǐng)先水平，其成功探索與實(shí)踐，為國際這一領(lǐng)(lǐng)域的科技進(jìn)步作出了重大貢獻；對于中國當(dāng)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(yīng)用于其他行業(yè)(yè)及國際市場(chǎng)，亦具有不可低估的價(jià)值。

　　對標(biāo)世界最前沿 實(shí)現(xiàn)“全球領(lǐng)(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)(wù)院批復(fù)同意，開(kāi)啟了“地鐵城市”的序幕?！白鳛槭瀾韁鄢嗆臀覈冗M(jìn)制造業(yè)(yè)重要基地，寧波進(jìn)入地鐵時(shí)代，是其躋身現(xiàn)代化國際大都市的重要標(biāo)識?！睂幉ㄜ壍瀾煌h委委員、總工程師姚燕明說(shuō)，為此，我們要對標(biāo)世界一流，高起點(diǎn)高標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃寧波軌道交通建設(shè)。

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

　　為此，寧波軌道在籌建規(guī)劃時(shí)便提出要走吸收引進(jìn)與自主研發(fā)(fā)并舉的新路徑，并多次走出國門(mén)，對世界知名盾構(gòu)機制造商、地鐵運營(yíng)商等作深入調(diào)研?！骯こ碳夾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)(fā)中，寧波軌道針對本地地質(zhì)(zhì)構(gòu)造、地下管線(xiàn)等特點(diǎn)，會(huì )同國內(nèi)外專(zhuān)業(yè)(yè)權(quán)威研究機構(gòu)、生產(chǎn)(chǎn)制造廠(chǎng)商，反復(fù)試驗實(shí)踐，成功研發(fā)(fā)出具有國際先進(jìn)水準(zhǔn)的“寧波專(zhuān)享型”盾構(gòu)隧道技術(shù)(shù)。僅用4年時(shí)間，便順利打通3條城市地鐵線(xiàn)路，其規(guī)劃設(shè)計之先進(jìn)，建設(shè)速度之快，工程質(zhì)(zhì)量之優(yōu)(yōu)，堪稱(chēng)國內(nèi)外一流。

　　然而，當(dāng)時(shí)寧波軌道采用的是單洞單軌盾構(gòu)技術(shù)(shù)，遇到狹小逼仄的地下施工空間有時(shí)難以適應(yīng)。在建設(shè)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(qū)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)(yè)極為罕見(jiàn)。

　　面對這一國際級難題，經(jīng)(jīng)反復(fù)論證分析，寧波軌道決定嘗試研發(fā)(fā)正在興起的單洞雙軌“矩形盾構(gòu)”。寧波軌道建設(shè)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(gòu)”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)(guān)“卡脖子”的高端裝備與關(guān)(guān)鍵技術(shù)(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)(lián)合一流高校學(xué)(xué)府、研究機構(gòu)、制造商巨頭，集聚一大批頂尖工程師、資深學(xué)(xué)者，搭建產(chǎn)(chǎn)學(xué)(xué)研用一體化的大平臺，開(kāi)展協(xié)(xié)同攻關(guān)(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)(chuàng )研制成功世界最大斷面的“類(lèi)矩盾構(gòu)”，還在技術(shù)(shù)、功能上不斷提升，先后獲得42項國內(nèi)外專(zhuān)利，4項省部級科技進(jìn)步獎，成為真正的“全球領(lǐng)(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(diào)集精兵強將，成立攻關(guān)(guān)課題組，眾多技術(shù)(shù)專(zhuān)家堅守奮戰(zhàn)，將工地變成國際級大科研場(chǎng)。

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

　　關(guān)(guān)于盾構(gòu)結(jié)構(gòu)造型，上海隧道設(shè)計院高級工程師、本項目設(shè)計負責(zé)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)(jīng)應(yīng)力計算及多種實(shí)驗結(jié)果表明，受力更合理、抗力更優(yōu)(yōu)的結(jié)構(gòu)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(gòu)”的由來(lái)。

　　主持“類(lèi)矩盾構(gòu)”地下壓力實(shí)驗的同濟大學(xué)(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)H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(gòu)’先后開(kāi)展了7次原型結(jié)構(gòu)實(shí)驗室試驗和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)證試驗?！?/p>

　　上海隧道公司是國內(nèi)首屈一指、擁有盾構(gòu)掘進(jìn)機科研、制造、施工等全方位能力的綜合性企業(yè)(yè)?！皩@個(gè)史無(wú)先例的超大斷面‘類(lèi)矩盾構(gòu)’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?！鄙蝦Ｋ淼攔こ坦究偣こ處熤煅泔w說(shuō)。這臺“類(lèi)矩盾構(gòu)”的拼接管片，最大重量達9噸，傳統(tǒng)機械臂無(wú)法承受這個(gè)重量，我們創(chuàng)(chuàng )新采用串連環(huán)(huán)臂式拼裝技術(shù)(shù)，巧解了這個(gè)難題。

　　經(jīng)(jīng)攻關(guān)(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(gòu)”最終亮相，寧波市將其命名為“陽(yáng)明號”。

　　作為全新的技術(shù)(shù)裝備，從實(shí)驗廠(chǎng)出廠(chǎng)到規(guī)?；瘧?yīng)?，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)(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(gòu)”在寧波軌道交通建設(shè)的拓展應(yīng)用奠定了堅實(shí)基礎(chǔ)。眾多地鐵同行慕名前來(lái)學(xué)(xué)習(xí)考察，移植推廣的先進(jìn)技術(shù)(shù)工法亦廣受歡迎。

　　參加寧波軌道“類(lèi)矩盾構(gòu)”技術(shù)(shù)評價(jià)會(huì )的德國波鴻魯爾大學(xué)(xué)副校長(cháng)、德國科學(xué)(xué)與工程院院士Gunther Meschke說(shuō)，世界上第一個(gè)矩形盾構(gòu)機是歐洲人發(fā)(fā)明的，中國人卻將這項古老的技術(shù)(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(gòu)”的巨大價(jià)值，不斷深化研發(fā)(fā)迭代升級。黃毅說(shuō)，這10年來(lái)，“類(lèi)矩盾構(gòu)”從1.0版到5.0版，我們實(shí)施了一系列重大技術(shù)(shù)的改革創(chuàng)(chuàng )新。最初設(shè)計的盾構(gòu)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)(yōu)越性的關(guān)(guān)鍵。

　　但由于多刀盤(pán)間隙較小，容易產(chǎn)(chǎn)生碰撞。黃毅說(shuō)，我們運用數(shù)字化技術(shù)(shù)，能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)運行速度，有效保障了作業(yè)(yè)的安全性。此后，“類(lèi)矩盾構(gòu)”對管片、刀盤(pán)系統(tǒng)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(xiàn)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?！壩腥藢⒋吮扔鳛欏鄱垢蚨礎(chǔ)?，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(gòu)”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)(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)(shù)研發(fā)(fā)與儲備，努力使“類(lèi)矩盾構(gòu)”這項高新技術(shù)(shù)在國際競爭的賽道上，持續(xù)保持領(lǐng)(lǐng)軍者地位。

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

　　黃毅認為，“類(lèi)矩盾構(gòu)”的產(chǎn)(chǎn)學(xué)(xué)研用一體化平臺，關(guān)(guān)鍵在于“用”字。在一線(xiàn)應(yīng)用中不斷破難解難，使新技術(shù)(shù)研發(fā)(fā)更接地氣，更具針對性和可操作性?！邦?lèi)矩盾構(gòu)”也是一個(gè)創(chuàng)(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(xiàn)可持續(xù)良性循環(huán)(huán)。

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

　　第一，“類(lèi)矩盾構(gòu)”屬自主創(chuàng)(chuàng )新型工程裝備，擁有質(zhì)(zhì)量、功能、價(jià)格等優(yōu)(yōu)勢，憑借鋼筋混凝土管片，材料成本即可節(jié)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)(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(nèi)的復(fù)雜地段，為老舊城區(qū)、城市核心地帶的地鐵建設(shè)探尋了有效路徑。

　　“新加坡地質(zhì)(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(gòu)機施工，但地下空間利用率低，也容易影響到地面建筑穩(wěn)定，寧波的‘類(lèi)矩盾構(gòu)’值得學(xué)(xué)習(xí)借鑒?！斃錄悠聡⒋髮W(xué)(xué)教授、新加坡工程院院士梁春輝表示。

　　原國際隧道協(xié)(xié)會(huì )副主席、美國科羅拉多礦業(yè)(yè)大學(xué)(xué)教授Jamal Rostami說(shuō)，此項技術(shù)(shù)在歐美發(fā)(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(qū)建筑密集，“類(lèi)矩盾構(gòu)”可為城市地下交通建設(shè)提供全新的解決方案。（記者 班娟娟）