“巨无霸”首次从上往下打洞 这项技术获得中国专利金奖

湖北日报讯（记者林晶、通讯员任志宏、张玺、实习生吴丰源）近日，国家知识产权局公布了第二十六届中国专利奖获奖名单，中铁十一局联合铁建重工等单位研发的“一种适用于软土层的下沉式竖井掘进机”荣获中国专利金奖，标志着我国在城市地下空间高端装备研发和关键技术方面取得重大突破。

中国专利奖由国家知识产权局和世界知识产权组织共同评选，是我国唯一的专门对授予专利权的发明创造给予奖励的国家级政府部门奖，也是我国专利领域的最高奖项，被誉为专利界的“奥斯卡”。

该原创技术已成功应用于中铁十一局承建的全国首个机械法初雨调蓄竖井工程——上海虹莘排水泵站初雨调蓄管廊工程，为超大城市复杂工况下的地下空间安全高效开发筑牢了核心装备与技术支撑，相关工程实践成为行业创新发展的标杆案例。

该工程地处中心城区繁华地段，周边居民区、道路管网密集，施工空间狭窄。同时该地区软土层深厚、地下水位高、地质流变复杂，是典型的超大城市复杂施工场景。一般的竖井都是通过挖掘机等设备将土石方一点点挖出来，极易引发地面沉降、基坑塌陷、环境污染等问题，施工难度与安全风险极高。对此，建设团队创新思路，将盾构机“竖起来”施工，建设一座最大开挖直径16.3米、深达44.6米的圆形竖井。竖井掘进机的操作方式与盾构机有点类似。但与盾构机在水平方向掘进隧道不同，该设备从地面向地下掘进施工。它也不如盾构机复杂，四只腿支撑在圆形管片上，钻头如同一只布满“牙齿”的巨型拳头将岩石和泥土捣碎，同时通过泵抽走泥浆、碎石、水等，实现自上而下机械开挖。

竖井设备从上往下“打洞”。

该设备是国内首创的可纵向扩挖、精准破岩的竖井掘进设备，彻底打破了传统设备的直径限制，可满足大断面地下空间的开发需求，实现多项原创性技术突破，可以解决国内外传统竖井掘进设备“掘进直径受限、不良地质响应滞后、废弃泥浆处理低效”等难题。

针对不良地质监测难题，团队将声呐探测与振动监测技术有机融合，自主研发出成套超前地质预报系统，可实现地层隐患提前探测、快速响应，大幅降低施工塌陷风险。针对富水软土地层易出现的渣土粘结、泥浆滞排等问题，团队对掘进机冲刷系统进行专项优化，从根源解决软土地层设备“卡壳”隐患。掘进过程中，“监测数据分析+机身动态纠偏”的双控机制，可以动态调整掘进参数，确保掘进机始终沿垂直方向精准开挖。在泥浆绿色处理方面，技术团队还攻克了大体量废弃泥浆循环利用关键技术，从源头破解施工环保难题，有效降低大体量泥浆处置成本。

上海虹莘初雨调蓄管廊是国内机械法竖井施工的里程碑项目。建成后，可拦截4700立方米的初期雨水，能显著减轻城市管网排涝压力和改善下游河道水质。同时，也为我国城市大中型调蓄设施建设、雨洪治理提供了新思路。