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沪研发世界最大断面类矩形盾构机“阳明号”始发

http://www.cm.hc360.com2016年01月06日09:52 来源:慧聪工程机械网T|T

  近日,世界最大断面的土压平衡类矩形盾构“阳明号”始发,在宁波地铁工地施工。这是我国首台自主研发的类矩形盾构,与传统的圆形盾构相比有诸多优势:节约地下空间资源,并能有效控制沉降,减小对周边环境的影响。

“阳明号”盾构机在宁波轨道交通3号线一期工程现场施工

“阳明号”盾构机在宁波道交通3号线一期工程现场施工

  令业内人士惊讶的是,这种上海企业和高校联合研制的新型建设装备,从无到有、再到工程施工,只用了一年不到的时间。

  满足居民诉求需要新装备

  盾构是开挖隧道的利器。“盾”指装备在地下运行时,像盾牌那样承受住四面八方土层的压力;“构”指装备在切削土体的同时,能拼接混凝土构件,起到支撑隧道的作用。上海在盾构制造领域起步很早,土压平衡盾构、大直径泥水平衡盾构一直处于全国领先地位,产品已批量出口到新加坡、印度等国家。

  上海隧道工程有限公司总工程师朱雁飞介绍,2014年4月,宁波市轨道交通集团有限公司找到他们,咨询宁波地铁4号线工程遇到的难题。根据规划,这条线要经过街道狭窄的老城区。环评公示后,沿线居民意见很大,担心房屋沉降,也担心通车后的近距离噪声和震动影响生活。确实,如采用两台单圆盾构,隧道会侵入沿街民宅的下方;如采用一台双圆盾构,沉降控制能力可能不足。为此,宁波轨道交通希望上海隧道公司提出新的技术方案。

  “类矩形盾构”,上海隧道公司提出了这种我国还没有的装备。它开挖的隧道断面接近矩形,宽度上与两台单圆盾构紧挨着开挖出的隧道差不多,高度上比容纳双线的大型圆隧道小很多,去除了圆断面隧道里的无效空间。

  从1995年起,上海隧道股份开始研发异形(非圆形)隧道掘进机,拥有很多技术积累。国际上,日本企业研制出了矩形、类矩形(日本称复合圆形)盾构,应用于轨道交通、公路隧道、给排水管线、人行地道等工程,施工效果很好。

  听了上海专家的介绍,宁波轨道交通派人前往日本调研,证实类矩形盾构可以解决4号线难题。然而,日本企业没现成设备销售

  一体化招标提高创新效率

  在这种情况下,宁波轨道交通做出创新之举——以科研、设计、施工一体化招标方式,组织研发类矩形盾构设备与施工成套技术。朱雁飞感叹,“设备都还没呢,施工招标就开始了。”

  国内建设行业体制的特点,是分阶段控制、各司其职。所谓“分段控制”,是将工程分为立项审批、工程可行性研究、初步设计、施工图设计与施工等4个阶段。“各司其职”指的是建设单位保证程序合法,设计单位保证设计图符合规范,施工企业按图纸规范施工,专家则在整个体系中扮演“决断者”角色。这一体制是否有利于创新?一些业内人士认为,凭借设计和施工的创新方案,看似可以争取到项目,但在实际操作中,存在审批者、建设单位、设计、施工等各方利益的相互制约,使得技术创新到应用之间的道路并不平坦。

  科研、设计、施工一体化招标方式,则突破了现有体制,让大型施工企业牵头整合这3个环节,真正成为创新的主体。2015年1月,上海隧道工程股份有限公司竞标成功。随后,公司牵头组织了产学研团队,联合上海市隧道工程轨道交通设计研究院、同济大学、上海交通大学和上海盾构设计试验研究中心有限公司,共同研发类矩形盾构和工程应用方案。

  朱雁飞表示,这种招标方式实现了技术研发与试验应用一体化,而且理顺了各方利益,让大型施工企业主导技术创新,使创新效率显著提高。

  知识产权共享收获红利

  根据宁波轨道交通与上海隧道股份签订的合同,这支上海团队自筹7700万元制造样机,宁波方面承担科研经费,并负责落实验证工程。如果验证工程失败,宁波轨道交通承担样机造价的50%;如果成功,宁波轨道交通承诺在未来4000米隧道建设中,完成样机摊销。研发取得的知识产权由双方共享,类矩形盾构如果在宁波以外的城市得到应用,上海隧道股份将向宁波方面支付1万元/米的专利使用费。

  “都说宁波人会做生意,从这份合同中,也可见一斑。”上海市科委副巡视员刘勤说,宁波轨道交通作为工程发包方,敢于承担风险,为满足市民诉求采用新的技术方案,并设计了风险共担、利益共享机制,值得上海借鉴。

  实践表明,宁波的创新之举取得了很好效果。两地企业签约后9个月,我国首台土压平衡类矩形盾构出厂。它开挖的隧道断面长11.83米、宽7.27米;头部拥有4个刀盘,能实现切削率100%的全断面无挤压开挖。沪甬企业联合已为这种装备申请40件发明专利、4件软件著作权,形成了专利群保护。

  类矩形盾构出厂后,首先用于宁波轨道交通安排的验证工程,在地铁3号线途经的拟拆迁厂房下方“试推”400米,检测楼房沉降情况。如果沉降控制得好,将在地铁4号线施工,并在后续线路中推广应用。

  这种盾构适用于道路狭窄、建筑密集、浅层地下空间日益饱和的中心城区与老城区。郑州、沈阳、昆明相关单位已派人到宁波施工现场考察,苏州、温州等地企业也表示要来考察。据预测,到2020年,类矩形盾构的市场规模可达10亿元以上。宁波企业有望通过知识产权共享机制,收获“创新红利”。

责任编辑:宋菲

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