科技創(chuàng)新看河南②丨“地下蛟龍”再添技能包 U形盾構(gòu)機開創(chuàng)國內(nèi)城市地下綜合管廊施工新工法

閱讀提示：河南把實施“創(chuàng)新驅(qū)動科教興省人才強省戰(zhàn)略”放在了“十大戰(zhàn)略”首位，科技創(chuàng)新正在成為河南發(fā)展的重要戰(zhàn)略支撐。在新發(fā)展格局下，河南省各行各業(yè)該如何立足自身特點，釋放創(chuàng)新潛力，助推河南創(chuàng)建國家創(chuàng)新高地？即日起，大河網(wǎng)推出“科技創(chuàng)新看河南”系列報道，走進我省科技前沿，打探河南創(chuàng)新實踐和最新創(chuàng)新成果。

大河網(wǎng)訊（記者 祝傳鵬）專門用于隧道掘進的工程機械——盾構(gòu)機，是名副其實的大國重器，因為擁有穿山打洞的超強能力，享有“地下蛟龍”“鋼鐵穿山甲”的美譽。十余年來，中鐵工程裝備集團有限公司通過自主創(chuàng)新，把盾構(gòu)機打造成中國人的“爭氣機”！從跟跑、并跑，到領(lǐng)跑，中鐵工程裝備集團有限公司的故事還在繼續(xù)上演。

開創(chuàng)了國內(nèi)城市地下綜合管廊施工新工法

近日，河南省人民政府印發(fā)《關(guān)于第三屆河南省專利獎勵的決定》，其中，由中國中鐵工程裝備集團有限公司（以下簡稱中鐵裝備）發(fā)明的一種全斷面掘進自行走式U形盾構(gòu)機被評為特等獎。這是一項什么技術(shù)？填補了哪些空白？

“常見的盾構(gòu)機主要是用于暗挖隧道，對于埋深較淺采用明挖工法的隧道則無能為力?！?月31日，中鐵裝備高級工程師肖威告訴記者，為此，他們專門研發(fā)制造了用于明挖施工的U形盾構(gòu)機，將明挖工法和盾構(gòu)法優(yōu)點有機融合，成功制造出U形盾構(gòu)機這個掘進施工的新利器。

肖威告訴記者，這臺盾構(gòu)機因其中空的結(jié)構(gòu)酷似英文字母“U”，所以被命名為U形盾構(gòu)機。其研發(fā)制造結(jié)合綜合管廊施工明挖工法的要求，將明挖和盾構(gòu)法優(yōu)點有機融合，采用機械設(shè)備作為開挖后的支護結(jié)構(gòu)，在開挖施工的同時，可將提前預(yù)制好的管節(jié)跟隨盾構(gòu)機開挖成形的空間順次埋設(shè)，即可完成管廊框架主體結(jié)構(gòu)的安裝，不再需要人工后期綁扎鋼筋框架，現(xiàn)場澆筑水泥。

預(yù)制管節(jié)的截面可達到8300mm×3100mm，可廣泛應(yīng)用于埋深較淺的綜合管廊鋪設(shè)。與傳統(tǒng)的明挖施工工法相比，其機械化程度、安全性能更高，成本低、速度快，施工范圍小，不用放坡，出渣少、噪音小，具有安全、快捷、經(jīng)濟、環(huán)保的技術(shù)優(yōu)勢。

填補國內(nèi)空白 可節(jié)約人工五成以上

“據(jù)測算，與普通明挖法施工相比，U形盾構(gòu)施工工法可減少人工50%以上，節(jié)省費用20%至40%，縮短工期30%以上。以建設(shè)100米綜合管廊為例，傳統(tǒng)工法需30個工人施工一個月才能完成，而使用U形盾構(gòu)綜合管廊施工工法僅需七八個工人，十幾天就能完工?！毙ね嬖V記者。

盾構(gòu)機兩側(cè)和后部的空間兩側(cè)有排樁支護設(shè)施，這是盾構(gòu)始發(fā)基坑的防護設(shè)施。當盾構(gòu)機進入正常推進階段，是不需要這樣的支護設(shè)施的，因為盾構(gòu)機的三面盾體自身就具有支護功能。這也是U形盾構(gòu)施工工法節(jié)約成本的原因之一。

“創(chuàng)新沒有捷徑，當時研發(fā)U形盾構(gòu)機的時候，國外只有日本可以生產(chǎn)，國內(nèi)是一片空白，沒有圖紙，沒有數(shù)據(jù)，全靠一點點地摸索?！毙ねf，U形盾構(gòu)機比普通盾構(gòu)機姿態(tài)控制難度更高，稍有誤差就會改變形狀。

在不斷努力下，2017年6月9日，國內(nèi)首創(chuàng)U形盾構(gòu)機在中鐵裝備集團新鄉(xiāng)基地下線；2017年10月1日，在?？谑幸Ｎ餮勇范蔚叵戮C合管廊項目成功始發(fā)，填補了我國盾構(gòu)設(shè)備領(lǐng)域的空白，開創(chuàng)了國內(nèi)綜合管廊施工的新工法。

創(chuàng)新引領(lǐng) 牢牢掌握“行業(yè)話語權(quán)”

肖威坦言，創(chuàng)新之所以能夠成功，除了設(shè)計正確的技術(shù)方案以外，就是要能夠承受壓力，這其中有遭遇困境的壓力、面對質(zhì)疑的壓力、工作推進的壓力、產(chǎn)品推廣的壓力等，只有扛得住這些壓力才能走得更遠。

“U形盾構(gòu)機的創(chuàng)造經(jīng)驗，也為中鐵裝備矩形盾構(gòu)機的研發(fā)生產(chǎn)提供了寶貴經(jīng)驗?！毙ねf。

創(chuàng)新是不竭動力，更好是目標追求。多年來，中鐵裝備聯(lián)合多家企業(yè)、院校組成創(chuàng)新團隊，“產(chǎn)學研用”聯(lián)合攻關(guān)，不僅形成了“大”“小”“異”不同斷面以及土壓、泥水、硬巖不同應(yīng)用領(lǐng)域的全系列盾構(gòu)機產(chǎn)品，而且自主研制世界首創(chuàng)的“馬蹄形”盾構(gòu)機和國內(nèi)首臺套復(fù)合式盾構(gòu)機，并向超大直徑盾構(gòu)機領(lǐng)域一路高歌勇進。

“中鐵裝備始終堅持創(chuàng)新驅(qū)動戰(zhàn)略，高度重視以科技創(chuàng)新為核心的全面創(chuàng)新，完善建立了‘七院三站三中心一平臺’的科技研發(fā)架構(gòu)，對產(chǎn)品設(shè)計與研發(fā)、配套工法研究、智能制造進行統(tǒng)籌協(xié)調(diào)?！敝需F裝備相關(guān)負責人表示，通過博士后科研工作站、河南省掘進機械院士工作站、河南省盾構(gòu)裝備協(xié)同創(chuàng)新工作站，搭建了高端的人才集聚和科研平臺；堅持產(chǎn)學研用相結(jié)合，持續(xù)以創(chuàng)新戰(zhàn)略驅(qū)動產(chǎn)業(yè)發(fā)展。在堅持主賽道的同時，不斷地調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，牢牢掌握“行業(yè)話語權(quán)”，未來還將向無人值守方向進軍，進一步發(fā)展數(shù)字化、智能化。讓無人值守、智能掘進成為現(xiàn)實。