“地下蛟龙”再添技能包 U形盾构机开创国内城市地下综合管廊施工新工法

专门用于隧道掘进的工程机械——盾构机，是名副其实的大国重器，因为拥有穿山打洞的超强能力，享有“地下蛟龙”“钢铁穿山甲”的美誉。十余年来，中铁工程装备集团有限公司通过自主创新，把盾构机打造成中国人的“争气机”！从跟跑、并跑，到领跑，中铁工程装备集团有限公司的故事还在继续上演。

开创了国内城市地下综合管廊施工新工法

近日，河南省人民政府印发《关于第三届河南省专利奖励的决定》，其中，由中国中铁工程装备集团有限公司（以下简称中铁装备）发明的一种全断面掘进自行走式U形盾构机被评为特等奖。这是一项什么技术？填补了哪些空白？

“常见的盾构机主要是用于暗挖隧道，对于埋深较浅采用明挖工法的隧道则无能为力。”5月31日，中铁装备高级工程师肖威告诉记者，为此，他们专门研发制造了用于明挖施工的U形盾构机，将明挖工法和盾构法优点有机融合，成功制造出U形盾构机这个掘进施工的新利器。

肖威告诉记者，这台盾构机因其中空的结构酷似英文字母“U”，所以被命名为U形盾构机。其研发制造结合综合管廊施工明挖工法的要求，将明挖和盾构法优点有机融合，采用机械设备作为开挖后的支护结构，在开挖施工的同时，可将提前预制好的管节跟随盾构机开挖成形的空间顺次埋设，即可完成管廊框架主体结构的安装，不再需要人工后期绑扎钢筋框架，现场浇筑水泥。

预制管节的截面可达到8300mm×3100mm，可广泛应用于埋深较浅的综合管廊铺设。与传统的明挖施工工法相比，其机械化程度、安全性能更高，成本低、速度快，施工范围小，不用放坡，出渣少、噪音小，具有安全、快捷、经济、环保的技术优势。

填补国内空白 可节约人工五成以上

“据测算，与普通明挖法施工相比，U形盾构施工工法可减少人工50%以上，节省费用20%至40%，缩短工期30%以上。以建设100米综合管廊为例，传统工法需30个工人施工一个月才能完成，而使用U形盾构综合管廊施工工法仅需七八个工人，十几天就能完工。”肖威告诉记者。

盾构机两侧和后部的空间两侧有排桩支护设施，这是盾构始发基坑的防护设施。当盾构机进入正常推进阶段，是不需要这样的支护设施的，因为盾构机的三面盾体自身就具有支护功能。这也是U形盾构施工工法节约成本的原因之一。

“创新没有捷径，当时研发U形盾构机的时候，国外只有日本可以生产，国内是一片空白，没有图纸，没有数据，全靠一点点地摸索。”肖威说，U形盾构机比普通盾构机姿态控制难度更高，稍有误差就会改变形状。

在不断努力下，2017年6月9日，国内首创U形盾构机在中铁装备集团新乡基地下线；2017年10月1日，在海口市椰海西延路段地下综合管廊项目成功始发，填补了我国盾构设备领域的空白，开创了国内综合管廊施工的新工法。

创新引领 牢牢掌握“行业话语权”

肖威坦言，创新之所以能够成功，除了设计正确的技术方案以外，就是要能够承受压力，这其中有遭遇困境的压力、面对质疑的压力、工作推进的压力、产品推广的压力等，只有扛得住这些压力才能走得更远。

“U形盾构机的创造经验，也为中铁装备矩形盾构机的研发生产提供了宝贵经验。”肖威说。

创新是不竭动力，更好是目标追求。多年来，中铁装备联合多家企业、院校组成创新团队，“产学研用”联合攻关，不仅形成了“大”“小”“异”不同断面以及土压、泥水、硬岩不同应用领域的全系列盾构机产品，而且自主研制世界首创的“马蹄形”盾构机和国内首台套复合式盾构机，并向超大直径盾构机领域一路高歌勇进。

“中铁装备始终坚持创新驱动战略，高度重视以科技创新为核心的全面创新，完善建立了‘七院三站三中心一平台’的科技研发架构，对产品设计与研发、配套工法研究、智能制造进行统筹协调。”中铁装备相关负责人表示，通过博士后科研工作站、河南省掘进机械院士工作站、河南省盾构装备协同创新工作站，搭建了高端的人才集聚和科研平台；坚持产学研用相结合，持续以创新战略驱动产业发展。在坚持主赛道的同时，不断地调整产品结构，牢牢掌握“行业话语权”，未来还将向无人值守方向进军，进一步发展数字化、智能化。让无人值守、智能掘进成为现实。