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当前基础设施的建设与周边环境的相互关系愈加受到制约和重视，传统“开膛破肚”式的大拆大建问题突显，尤其是城市核心区和旧城区，面临“放不下”和“碰不得”两大问题。自主研发的类矩形盾构，解决了狭小空间里的隧道施工难题，更适合这种“螺蛳壳里做道场”的需求。
世界最大断面类矩形盾构“阳明号”，目前正在宁波市鄞州区地底下作业。作为宁波市轨道交通3号线一期工程出入段线类矩形盾构的设计、施工、科研总承包，隧道股份上海隧道工程有限公司要完成的工程包括——宁波市轨道交通3号线陈婆渡站（南端矩形盾构始发范围）、长度约430米的矩形盾构段区间隧道、盾构工作井、U型槽段等施工。
“放不下”与“碰不得”
这个工程的由来着实有些曲折，还得从宁波地铁4号线说起。按照4号线部分区段规划，要经过街道狭窄的老城区，环评公示阶段，沿线居民意见较为集中，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。实际情况是——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，宁波方面希望上海隧道提出新的技术方案。
“类矩形盾构”，上海隧道提出了此种方案。之前中国还没有此类装备——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。
考虑后续线网建设中此类问题也会大量出现，成为可持续发展的瓶颈，宁波地铁方面做出了创新之举——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。他们在宁波的郊区选出一块地方作为地铁3号线试验段，上海隧道牵头整合科研、设计、施工三大环节成为创新的主体，自行研制一台类矩形盾构，并完成这个标段的推进任务。
而作为第一个吃螃蟹的，宁波地铁方面很有可能会根据此次与上海隧道的合作成果，考虑未来在穿越主城区、老城区的地铁项目上更多地选择类矩形盾构。他们希望通过“阳明号”，解决城市建设的“顽症”。
随着社会经济的迅猛发展和城市化进程的不断加快，地下空间开发已成为扩展人们生活空间的重要手段。城市基础设施是城市地下空间的主要应用对象，其涵盖了城市地下通道、地铁、隧道以及综合管廊。而当前基础设施的建设与周边环境的相互关系愈加受到制约和重视，传统“开膛破肚”式的大拆大建问题突显，尤其是城市核心区和旧城区，面临“放不下”和“碰不得”两大问题。
“放不下是指道路狭窄，无法满足传统盾构施工的空间需求;碰不得是指城市周边环境不能被破坏，管线搬迁、房屋拆迁困难。这台自主研发的类矩形盾构，解决了狭小空间里的隧道施工难题。”上海隧道工程有限公司总工程师朱雁飞介绍说，矩形隧道空间利用率很高，而圆形隧道上下两端浪费比较大。普通单圆盾构在老旧城区狭窄道路下挖掘地铁双线隧道时，往往左右太宽，地上要拆房子;要是采用大型单圆盾构把双线并在一根隧道里，上下又太高，无法在管线和既有隧道之间穿越，因此矩形盾构更适合这种“螺蛳壳里做道场”的需求。
不用破坏城市既有管线，不破坏环境，尤其适用于都市核心区和旧城区轨道交通建设，这么好的方案，为何迟迟没有人实施，却要等到2015年开始，才由上海隧道工程有限公司来首先“尝鲜”呢？原因无非技术难关很难逾越。
逾越圆改矩难关
在过去几十年中国各大城市的地铁建设施工中，盾构法隧道的断面形状基本上都是圆形的。“圆形盾构，比较容易实现切削，又拥有相对合理的结构受力体系。”上海隧道盾构试验中心机械室主任石元奇告诉记者，“回看过去我们曾经工作过的地方，绝大数多是采用圆形盾构完成施工的。”
盾构头由圆形改成矩形，可谓“牵一发而动全身”，需要解决刀盘切削、盾构转身、管片拼装等难题。记者眼前的这台“方脑袋”盾构，头部一横一竖装有两个“X”形刀盘，后方还有一个“I”形刀盘，通过交错旋转可实现100%全断面切削，边边角角都能照顾到。“这个技术只有我们一家独有。”石元奇言语中充满自豪，“上海隧道要做最新的、最难的项目，要抢占‘蓝海市场’，技术上就必须要领先。”
提到技术领先，不能绕过宁波的地质特点。宁波靠海，其土质比上海更松软，甚至带有海盐成分，盾构穿越的软弱地层，主要是淤泥、淤泥质黏土等，还要穿越外塘河。针对宁波软土地层的特性，以及类矩形隧道特殊的结构形式和高标准施工环境影响控制等因素，石元奇和他的团队综合采用理论分析、三维有限元计算、现场实验和实测数据分析等手段，获取隧道变形以及环境影响因素，建立了隧道变形以及环境影响预测模型，揭示影响机理和规律，形成控制技术。
隧道在地下承受巨大压力，矩形隧道的管片扛得住吗？上海隧道为此专门设计了一个试验平台，制作整环管片进行承载力试验，平台上60只千斤顶每只最大推力达100吨，整环最大压力可达6000吨。同时每块管片上装有众多传感器，整环共有1000多个数据采集点，任何微小的变化都逃不过。
对类矩形盾构特殊的断面形式导致建筑空隙有效填充难，以及容易影响地表变形和成环隧道稳定的问题，技术人员还采用数值模拟研究浆液填充运动规律，通过实验室研究获得适宜的浆液性能配比。
2015年9月30日，当这台宽11.83米、高7.27米的世界最大断面类矩形盾构在上海最终研制成功时，项目相关方都眼前一亮。由此，花费10个多月的时间，在没有先例的情况下，上海隧道完成了世界最大类矩形盾构的研制和始发准备工作。
然而，考验才刚刚开始。2015年11月底，“阳明号”始发宁波。
世界最大断面类矩形盾构“阳明号”，目前正在宁波市鄞州区地底下作业。作为宁波市轨道交通3号线一期工程出入段线类矩形盾构的设计、施工、科研总承包，隧道股份上海隧道工程有限公司要完成的工程包括——宁波市轨道交通3号线陈婆渡站（南端矩形盾构始发范围）、长度约430米的矩形盾构段区间隧道、盾构工作井、U型槽段等施工。
“放不下”与“碰不得”
这个工程的由来着实有些曲折，还得从宁波地铁4号线说起。按照4号线部分区段规划，要经过街道狭窄的老城区，环评公示阶段，沿线居民意见较为集中，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。实际情况是——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，宁波方面希望上海隧道提出新的技术方案。
“类矩形盾构”，上海隧道提出了此种方案。之前中国还没有此类装备——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。
考虑后续线网建设中此类问题也会大量出现，成为可持续发展的瓶颈，宁波地铁方面做出了创新之举——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。他们在宁波的郊区选出一块地方作为地铁3号线试验段，上海隧道牵头整合科研、设计、施工三大环节成为创新的主体，自行研制一台类矩形盾构，并完成这个标段的推进任务。
而作为第一个吃螃蟹的，宁波地铁方面很有可能会根据此次与上海隧道的合作成果，考虑未来在穿越主城区、老城区的地铁项目上更多地选择类矩形盾构。他们希望通过“阳明号”，解决城市建设的“顽症”。
随着社会经济的迅猛发展和城市化进程的不断加快，地下空间开发已成为扩展人们生活空间的重要手段。城市基础设施是城市地下空间的主要应用对象，其涵盖了城市地下通道、地铁、隧道以及综合管廊。而当前基础设施的建设与周边环境的相互关系愈加受到制约和重视，传统“开膛破肚”式的大拆大建问题突显，尤其是城市核心区和旧城区，面临“放不下”和“碰不得”两大问题。
“放不下是指道路狭窄，无法满足传统盾构施工的空间需求;碰不得是指城市周边环境不能被破坏，管线搬迁、房屋拆迁困难。这台自主研发的类矩形盾构，解决了狭小空间里的隧道施工难题。”上海隧道工程有限公司总工程师朱雁飞介绍说，矩形隧道空间利用率很高，而圆形隧道上下两端浪费比较大。普通单圆盾构在老旧城区狭窄道路下挖掘地铁双线隧道时，往往左右太宽，地上要拆房子;要是采用大型单圆盾构把双线并在一根隧道里，上下又太高，无法在管线和既有隧道之间穿越，因此矩形盾构更适合这种“螺蛳壳里做道场”的需求。
不用破坏城市既有管线，不破坏环境，尤其适用于都市核心区和旧城区轨道交通建设，这么好的方案，为何迟迟没有人实施，却要等到2015年开始，才由上海隧道工程有限公司来首先“尝鲜”呢？原因无非技术难关很难逾越。
逾越圆改矩难关
在过去几十年中国各大城市的地铁建设施工中，盾构法隧道的断面形状基本上都是圆形的。“圆形盾构，比较容易实现切削，又拥有相对合理的结构受力体系。”上海隧道盾构试验中心机械室主任石元奇告诉记者，“回看过去我们曾经工作过的地方，绝大数多是采用圆形盾构完成施工的。”
盾构头由圆形改成矩形，可谓“牵一发而动全身”，需要解决刀盘切削、盾构转身、管片拼装等难题。记者眼前的这台“方脑袋”盾构，头部一横一竖装有两个“X”形刀盘，后方还有一个“I”形刀盘，通过交错旋转可实现100%全断面切削，边边角角都能照顾到。“这个技术只有我们一家独有。”石元奇言语中充满自豪，“上海隧道要做最新的、最难的项目，要抢占‘蓝海市场’，技术上就必须要领先。”
提到技术领先，不能绕过宁波的地质特点。宁波靠海，其土质比上海更松软，甚至带有海盐成分，盾构穿越的软弱地层，主要是淤泥、淤泥质黏土等，还要穿越外塘河。针对宁波软土地层的特性，以及类矩形隧道特殊的结构形式和高标准施工环境影响控制等因素，石元奇和他的团队综合采用理论分析、三维有限元计算、现场实验和实测数据分析等手段，获取隧道变形以及环境影响因素，建立了隧道变形以及环境影响预测模型，揭示影响机理和规律，形成控制技术。
隧道在地下承受巨大压力，矩形隧道的管片扛得住吗？上海隧道为此专门设计了一个试验平台，制作整环管片进行承载力试验，平台上60只千斤顶每只最大推力达100吨，整环最大压力可达6000吨。同时每块管片上装有众多传感器，整环共有1000多个数据采集点，任何微小的变化都逃不过。
对类矩形盾构特殊的断面形式导致建筑空隙有效填充难，以及容易影响地表变形和成环隧道稳定的问题，技术人员还采用数值模拟研究浆液填充运动规律，通过实验室研究获得适宜的浆液性能配比。
2015年9月30日，当这台宽11.83米、高7.27米的世界最大断面类矩形盾构在上海最终研制成功时，项目相关方都眼前一亮。由此，花费10个多月的时间，在没有先例的情况下，上海隧道完成了世界最大类矩形盾构的研制和始发准备工作。
然而，考验才刚刚开始。2015年11月底，“阳明号”始发宁波。