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“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

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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。

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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。

编辑:小鹿

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