全球最大斷面類(lèi)矩形盾構(gòu)隧道在甬貫通
2016-11-12
（原標(biāo)題：全球最大斷面類(lèi)矩形盾構(gòu)隧道在甬貫通）
11月11日上午10時(shí)30分，伴隨著幾陣轟鳴，“陽(yáng)明號(hào)”盾構(gòu)機(jī)巨大的雙刀盤(pán)緩緩破土而出，寧波軌道交通3號(hào)線出入段線工程貫通。
這條長(zhǎng)420米的隧道，書(shū)寫(xiě)了中國(guó)乃至世界地鐵史——國(guó)內(nèi)第一條城市軌道交通類(lèi)矩形盾構(gòu)隧道、目前世界上最大斷面類(lèi)矩形盾構(gòu)隧道。
類(lèi)矩形盾構(gòu)隧道有什么特殊？記者在現(xiàn)場(chǎng)看到，整個(gè)隧道整體呈現(xiàn)矩形，四個(gè)頂角為弧形。要知道，一般地下空間盾構(gòu)隧道通常是兩個(gè)圓形隧道。
“兩個(gè)圓隧上下左右空間浪費(fèi)比較大，類(lèi)矩形盾構(gòu)機(jī)挖掘的隧道空間使用率提升35%以上?！鄙虾Ｋ淼拦こ逃邢薰靖笨偣こ處燑S德中說(shuō)，而且矩形隧道埋深相對(duì)淺，從推進(jìn)效率、造價(jià)成本，還是就車(chē)輛通行而言，都有不小的優(yōu)勢(shì)。
挖掘這條“特?！彼淼赖亩軜?gòu)機(jī)，有個(gè)好聽(tīng)的名字“陽(yáng)明號(hào)”，更有豐富的內(nèi)涵：它是我國(guó)首臺(tái)城市軌道交通類(lèi)矩形盾構(gòu)機(jī)，由寧波軌道交通與上海隧道共同研發(fā)。目前，該技術(shù)已申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利37項(xiàng)，軟件著作權(quán)5項(xiàng)，國(guó)內(nèi)外重要核心期刊發(fā)表論文48篇。
眼前的”陽(yáng)明號(hào)“是個(gè)”巨無(wú)霸“，機(jī)頭近10.5米，配套臺(tái)車(chē)5節(jié)共達(dá)59米。
與一般圓形盾構(gòu)機(jī)前面只有一個(gè)大刀盤(pán)不同，“陽(yáng)明號(hào)”頭部切削裝置由兩個(gè)X型大刀盤(pán)和1個(gè)偏心多軸刀盤(pán)組成。據(jù)悉，通過(guò)紅藍(lán)兩組刀片交錯(cuò)旋轉(zhuǎn)，可實(shí)現(xiàn)土體切削無(wú)盲區(qū)。
管片拼裝技術(shù)與刀盤(pán)系統(tǒng)一樣，達(dá)到世界領(lǐng)先水平?！标?yáng)明號(hào)“的管片拼裝系統(tǒng)，是兩臺(tái)3個(gè)關(guān)節(jié)可自由擺動(dòng)的拼裝機(jī)器人串聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了不規(guī)則斷面下，管片自動(dòng)拼裝加人工對(duì)位。
隨著3號(hào)線出入段線貫通，這臺(tái)全球最大斷面的類(lèi)矩形盾構(gòu)機(jī)——“陽(yáng)明號(hào)”將被正式用到寧波軌道交通4號(hào)線大卿橋—翠柏里—雙東路區(qū)間工程施工。
據(jù)悉，明年上半年“陽(yáng)明2號(hào)”也將面市，接下來(lái)還將在寧波軌道交通4號(hào)線、2號(hào)線二期鎮(zhèn)海段、5號(hào)線等工程上進(jìn)一步推廣運(yùn)用。
類(lèi)矩形盾構(gòu)技術(shù)還有更廣泛的應(yīng)用。寧波市軌道交通工程建設(shè)指揮部副總指揮、總工程師朱瑤宏稱(chēng)，由于類(lèi)矩形盾構(gòu)機(jī)具有施工擾動(dòng)小，避免大量拆遷，施工高效，不影響地面交通和地上地下構(gòu)筑物等優(yōu)點(diǎn)，在集約節(jié)約利用空間的當(dāng)下及將來(lái)，可廣泛用于地下人行、車(chē)行地道、軌道交通、共同管溝等地下空間工程。
新聞多一點(diǎn)
一次“冒險(xiǎn)”的完美試驗(yàn)
寧波軌道交通3號(hào)線出入段線工程，全長(zhǎng)420米。原來(lái)這段隧道的開(kāi)挖方法是傳統(tǒng)的明挖暗埋法，去年11月30日，“陽(yáng)明號(hào)”在高塘橋站南端井始發(fā)，現(xiàn)在它成為中國(guó)乃至世界軌道交通史上的一個(gè)標(biāo)志：全球最大斷面類(lèi)矩形盾構(gòu)隧道，也是全國(guó)首條類(lèi)矩形隧道。
舉世矚目的背后，是異常艱辛。從中標(biāo)、研發(fā)到投用，兩年時(shí)間里，誰(shuí)都不敢拍胸脯肯定成功，而萬(wàn)一失敗，對(duì)各方都是沉重的打擊，畢竟這臺(tái)盾構(gòu)機(jī)僅研發(fā)經(jīng)費(fèi)2500萬(wàn)元左右，比普通盾構(gòu)機(jī)高出不少。
為消除顧慮，建設(shè)方寧波軌道交通，和承包方上海隧道股份共同承擔(dān)新技術(shù)研發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)：建設(shè)方投入研發(fā)經(jīng)費(fèi)，承包方承擔(dān)機(jī)器制造經(jīng)費(fèi)；承包方因技術(shù)問(wèn)題導(dǎo)致試驗(yàn)段工程無(wú)法推進(jìn)時(shí)，利用其他工法繼續(xù)完成試驗(yàn)段工程施工，建設(shè)方不再追加投資。此外，承包方還給工程上了千萬(wàn)級(jí)的保險(xiǎn)。
為什么短短的420米的隧道，要冒這么大的風(fēng)險(xiǎn)，只是為了爭(zhēng)幾個(gè)第一？
當(dāng)然不是。這里只是“試驗(yàn)田”，最初要挖“非圓形”隧道為的是解決地鐵4號(hào)線大卿橋—翠柏里—雙東路區(qū)間工程施工。
這段隧道位于老城區(qū)狹窄道路下方，傳統(tǒng)的圓形盾構(gòu)施工，不可避免地會(huì)影響到地面老舊樓房。
可不可以挖一條隧道，盡量縮小占用空間，減少拆遷量，降低對(duì)樓房、地面交通和整個(gè)周邊環(huán)境的影響？
寧波市軌道交通工程建設(shè)指揮部副總指揮、總工程師朱瑤宏大膽設(shè)想：何不嘗試雙線一次成型的矩形盾構(gòu)法？
一臺(tái)誰(shuí)也沒(méi)造過(guò)的機(jī)器
超大斷面的矩形盾構(gòu)機(jī)，國(guó)內(nèi)不曾有。寧波軌道交通的科研人員向目光投向了日本。
20世紀(jì)80年代，日本針對(duì)淺層地下空間日趨飽和環(huán)境保護(hù)問(wèn)題，進(jìn)行了矩形盾構(gòu)在內(nèi)的異形斷面盾構(gòu)隧道技術(shù)的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用，先后生產(chǎn)了15臺(tái)異形斷面盾構(gòu)機(jī)。
2014年年初，朱瑤宏一行人去日本考察，參觀了幾條異形斷面盾構(gòu)隧道，聽(tīng)了不少當(dāng)年參加設(shè)計(jì)的日方專(zhuān)家的介紹。
可日本盾構(gòu)機(jī)眼下不再生產(chǎn)，即便有，日本盾構(gòu)技術(shù)也不適合拿到中國(guó)直接應(yīng)用和推廣，因?yàn)槿毡镜罔F隧道管片用的是昂貴的全鋼管片，而我國(guó)常用的份量更重的水泥管片。
朱瑤宏意識(shí)到，他們要造一臺(tái)誰(shuí)也沒(méi)造過(guò)的異形盾構(gòu)機(jī)。
不過(guò)，他認(rèn)為，我國(guó)盾構(gòu)機(jī)制造、隧道設(shè)計(jì)和施工能力近年迅速提升，國(guó)內(nèi)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)具備了開(kāi)發(fā)超大矩形盾構(gòu)的條件。
構(gòu)筑這條“似圓似方”的“類(lèi)矩形”隧道，前前后后模擬了近20多種不同形狀的斷面。通過(guò)模擬計(jì)算分析，最后敲定了類(lèi)矩形結(jié)構(gòu)，隧道中間設(shè)置立柱，抗變形能力達(dá)到最優(yōu)。
為了證明類(lèi)矩形盾構(gòu)隧道的耐受性，研發(fā)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了整環(huán)隧道破壞性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)證明，模型變形范圍完全在允許范圍之內(nèi)。
2015年9月底，“陽(yáng)明號(hào)”研發(fā)成功。當(dāng)年11月30日，我國(guó)自主研發(fā)的全球最大斷面的類(lèi)矩形隧道盾構(gòu)機(jī)在3號(hào)一期工程高塘橋站南端井始發(fā)。
“前無(wú)古人”的“陽(yáng)明號(hào)”，獲得了包括孫鈞院士、國(guó)際隧道協(xié)會(huì)前主席In-MoLee等國(guó)內(nèi)外知名隧道專(zhuān)家的認(rèn)可和贊譽(yù)，引來(lái)新加坡、新西蘭、日本、韓國(guó)等國(guó)內(nèi)外專(zhuān)業(yè)團(tuán)隊(duì)百余次到訪取經(jīng)。
一項(xiàng)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的典范之舉
從2015年1月6日招標(biāo)完成，到“陽(yáng)明號(hào)”成功研發(fā)，僅用了10個(gè)月的時(shí)間。
“寧波速度”的創(chuàng)作，依憑的是產(chǎn)學(xué)研高效、有機(jī)合作。
在項(xiàng)目管理中，寧波軌道交通方面首次嘗試“科研、設(shè)計(jì)、施工總承包”的管理模式，引入盾構(gòu)設(shè)備制造、設(shè)計(jì)、施工企業(yè)及科研院所等優(yōu)勢(shì)力量共同參與“聯(lián)合體”承包模式。
“陽(yáng)明號(hào)”聯(lián)合科研團(tuán)隊(duì)，由寧波軌道交通、上海隧道股份、上海隧道院、同濟(jì)大學(xué)、上海交大等十多個(gè)單位一百多位科研人員組成。
“這樣以需求層面為導(dǎo)向的大規(guī)模、多方面的產(chǎn)學(xué)研深度合作，除非在‘國(guó)家隊(duì)’，地方上是鮮有的?！睂幉ㄊ熊壍澜煌ㄓ邢薰究偣こ處熤旌戡幷f(shuō)，“取名‘陽(yáng)明號(hào)’，也是對(duì)‘知行合一’的踐行?！?br />
此外，類(lèi)矩形盾構(gòu)技術(shù)研發(fā)過(guò)程中，得到了包括孫鈞、錢(qián)七虎、梁文灝、楊華勇等多位院士，以及日本地域地盤(pán)環(huán)境研究所所長(zhǎng)橋本正在內(nèi)多位隧道領(lǐng)域相關(guān)權(quán)威的幫助。
“陽(yáng)明號(hào)”實(shí)踐的成功，也讓勇于創(chuàng)新的寧波軌道交通看到又一“好處”。共擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)之外，也共享成果。在后續(xù)工程中，施工方用這項(xiàng)技術(shù)在外地城市施工時(shí)，每推進(jìn)隧道1米，將返還1萬(wàn)元給寧波軌道交通方面，5000萬(wàn)元封頂。這樣一來(lái)，收回了此項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新的前期投入。
記者張璟璟通訊員徐昭
本文來(lái)源：寧波網(wǎng)
