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
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”。
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