山河智能 致力解决地下工程施工“疑难杂症”
成为地下工程装备领军者
熊远帆
扭矩高达1280kN·m，相当于400辆小汽车重量的全球最大旋挖钻机;立桅高度超出同类产品7米的世界最高全液压履带桩架;被称为“预制桩施工革命性产品”的引孔式静力压桩机;桩工机械行业“明珠”双轮铣槽机……
2022年开年，山河智能就集中发布了8款地下工程超级装备，多项科技成果项目通过了中国工程机械工业协会组织的专家鉴定，其中2项成果整体技术国际领先，2项成果整体技术国际先进，显示着山河智能已经成为地下工程装备领军者。
“先导式创新”，形成系列地下工程创新装备
上世纪90年代初，董事长何清华就带领团队进行建筑基础施工装备的技术研究与产品开发，山河智能深耕行业数十年形成的一系列创新成果都离不开他所提出的“先导式创新”理念。
2021年9月，何清华在粤港澳大湾区地铁产业论坛上发言。
何为先导式创新?何清华解释说，产品分市场跟随式和市场先导式，前者就是根据市场需要生产，后者则是在市场上还没有某种技术产品的时候，企业通过调研分析提前开展研究并开发相关技术产品，从而引领市场消费。山河智能的先导式创新理念即后者。
“地下工程是典型的隐蔽工程，工程对象、环境、类别的复杂性和多样性带来了地下工程装备多品种、小批量的特点，大部分工程问题可以通过通用设备解决，但是设备也需要不断突破进步，以提升工作效率、作业质量等。还有很多地下工程施工的疑难杂症，就需要‘新特专’这一类创新设备来支撑工程实现。”山河智能基础装备事业部总经理朱振新说。
1999年，山河智能的第一台产品，液压静力压桩机就是何清华用50万元设备预付款根据施工单位的地层特殊性需求来研制的。“通过先导创新理念，我们不是简单地复制生产装备，而是通过具体的工程问题牵引创新技术和创新产品的研发，继而引领行业发展。”朱振新说。
山河智能研制的第一台液压静力压桩机。
以研制山河智能拳头产品旋挖钻机为例，本世纪初，以“哈大线”“青藏铁路”等工程项目需求为开端，国内许多厂家开始研制旋挖钻机，为加快研制进度，许多企业直接借用挖掘机的底盘和电液控制系统，但带来了整机稳定性和操控性差的问题。山河智能则根据旋挖钻机的工况特点，在研制之初就采用自主设计的定制底盘和具有自主知识产权的控制系统。
“先导式创新给企业带来了差异化的发展先机，但这也是一种更复杂、更艰难的全过程产品研发模式，往往要经历更多曲折、付出更大代价。”何清华曾说。
山河智能开发的系列全液压履带桩架，通过技术创新，在安全性、稳定性、操作性等方面取得突破，打破了日本品牌的技术垄断和市场垄断地位，在这类产品重点市场——韩国，山河智能新机销量多年连续第一，是中国自主创新装备走出国门走向高端市场引领行业的典型案例。
“如果把我们这个行业的技术水平看作一个圆，我们山河智能则一直在这个圆的边缘一点点突破，慢慢的把这个圆做得越来越大，我们的技术水平也越来越高。”朱振新说。
技术优先，引领地下工程装备发展
何清华至今都兼任着公司的首席专家，对于技术和科研工作，他一直都抱有极大的热情。
1999年，何清华凭借原创发明专利——液压静力压桩机，创办了山河智能。“我们对这款产品进行了一系列的技术创新，比如对多对液压缸分布加压设计、对步履式行走系统彻底变革等。”何清华介绍，在当时世界工程机械产品中，完全属于中国的原创机型很少，但这是一款世界独有的高效节能、绿色环保的大型桩基础施工设备，压桩速度提高超20%，降低能耗30%，彻底改变以往打桩施工过程中灰尘漫天、噪声轰鸣的问题，使建筑基础施工技术朝着更文明、高效、节能、绿色环保方向发展，出口到俄罗斯、中美洲、南亚、东南亚，在世界各地都留下了深深的足迹。
2002年，山河智能成立了桩工研究所，2010年更名地下工程研究院。在此期间，何清华系统提出“地下工程装备”的概念，并将其划分为“建筑基础装备”和“地下空间装备”两大类产品与技术。2013年，中建西勘院的地下空间有限公司邀请山河智能团队交流探讨地下工程及装备的发展思路和应用前景。2016年，山河智能涉足盾构机生产，跨越式丰富了地下工程装备的产品线。
山河智能自主研发的盾构机。
历经二十多年积累与发展，山河智能形成了涵盖“建筑基础装备”和“地下空间装备”的地下工程装备产品集群。长期以来坚持以工程牵引装备研制、以装备保障工程建成，通过装备、工程、工法协同创新，研发出二十余款、超百种型号的地下工程装备，并为解决地下工程施工中的关键技术及成套装备问题提供综合解决方案，整体技术水平与产品系列完善程度处于世界领先地位。
“除了产品和技术，山河智能还拥有完整的桩工机械设计理论体系。”何清华曾出版行业唯二的两本专著《旋挖钻机研究与设计》《旋挖钻机施工与管理》，在桩工机械领域主编了工程机械手册桩工机械分册。
在多熔岩、多溶洞的贵州地区，山河智能的旋挖钻机、全回转钻机、伸缩臂履带吊、挖掘机总共11台装备进行集群施工;在海拔5400米的西藏阿里日土县，最深70米方形桩，山河旋挖钻也能轻松搞定;在220万伏高压线下，来自山河智能的全球最大低净空旋挖钻机顺利完成3米直径61米孔深施工……
截至目前，山河智能系列静压桩机累计销售6000余台，全球市场占有率超70%，获得建筑基础装备行业的最高奖——国家科技进步二等奖，已实现地下工程装备门类全覆盖，可完成工艺方法近百种，满足各类复杂环境的工程施工需求。
领军地下工程装备，助力我国地下空间建设
近年来，国内对地下空间的开发提速也使得对地下工程装备的需求与日俱增，并且，由于超高层建筑、长大桥梁等上部建筑越来越大，使得桩基不断朝着大直径、深孔化方向发展。此外，更高标准的环保要求，也对装备施工效率提出了更大挑战。
正是因为这些市场需求，山河智能向地下工程装备领域继续突进的同时，也推出一系列有独创性技术的产品——
在超深、大直径硬岩钻进施工过程中，由于瞬变大载荷和零部件装配间隙的存在将引起整机剧烈晃动，甚至钻孔偏斜，从而影响桩基承载力。针对这个难题，山河智能创新发明了“大惯量回转制动与辅助稳车装置”“超大底盘加滑靴辅助稳车技术”“立柱自适应弯矩平衡技术”等业内独创的先进技术，使得这些超级装备在应对复杂环境、复杂地层的超深、超大、超硬桩基施工时，不仅在作业范围、施工效率等方面具备显著优势，更是保证了作业稳定性、可靠性和成孔、成桩质量。
为了解决超大型装备运输时超重、超宽、超高和现场拆装困难的问题，山河智能的“上下车快速分离及整机运输技术”“自装自卸型履带底盘技术”，实现了底盘快速拆装，以及底盘与上车平台的快速拆装，平均作业效率提高一倍。
与此同时，山河智能推出山河祥云工业互联网平台，可实时监测记录桩位数据、钻进参数、设备状态和工程进度，实现设备及施工的智能化记录和管理。此外，针对复杂、危险的工况，通过高临场感的5G遥控仿真平台，操作人员可以在上千公里之外进行远程实时作业，保障作业人员及设备的安全。
山河智能自主研制的5G智能钻机。本文图片均由山河智能提供
除了这些先进技术，山河智能还不断在工法方面寻求突破。以今年推出的引孔式静力压桩机为例，这款装备创新性地将中掘引孔和静压工法相结合，避免了传统施工方法造成的噪声及环境污染，拓宽了高强度预应力管桩这一环保型桩的地质适用范围，产生了良好的经济及社会效益。
技术的加持，让产品也走得更远。近年来，在不少地下空间施工项目中都能见到山河智能的产品：可与港珠澳大桥媲美的深中通道，山河智能旋挖钻机的入岩深度达10米以上，综合工效达115%;在滇中引水工程龙泉倒虹吸隧洞施工项目中，山河盾构单次掘进距离达5公里;此外，中泰铁路项目、菲律宾机场高速等国际项目建设，山河智能设备都获得了施工方的一致好评。
2019年广东中山深中通道施工。
对于未来在地下工程领域的布局，山河智能有着更大的规划。“我认为中国在超级工程装备智能化方面，已经积淀了世界一流的基础。结合体制优势，我们(地下空间设计)一定会走在世界前列。”何清华说：“山河智能希望在参与超级工程的同时，能诞生更多具有中国知识产权的超级装备。”
