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近日,武漢和平大道南延工程 “和平號”盾構機安全接收,標志著國內最大直徑單管雙層盾構隧道順利貫通。這是鐵四院超大直徑盾構隧道設計團隊奉獻出的又一力作。
從武漢長江隧道起步,鐵四院水下隧道團隊在大型水下隧道新的領域不斷“破題”,自主創新比重進一步擴大,鐵四院成為國內設計水下隧道最多、擁有施工工法最多的設計院,創造了一個又一個的世界級工程。
這個平均年齡只有34歲的年輕團隊,先后設計完成了100余座大直徑盾構隧道,創造了多項國內和世界記錄,獲國際隧協年度隧道工程獎2項、國際咨詢工程師聯合會FIDIC工程杰出獎1項、優秀獎2項;2017~2019連續3年獲4項國家科技進步獎;參與國家重點研發項目子課題3項、國家級優秀設計獎4項、中國專利獎5項。
從11米到18米,挑戰極限
上世紀末,英法海底隧道與東京灣水底隧道即已建成。“當時,歐洲、日本的隧道設計施工技術遙遙領先,一些人總認為建設‘長江第一隧’有太多不可能,但隨著我國經濟、科技實力的壯大,我們有能力做第一個吃螃蟹的人。”團隊領航人全國勘察設計大師、中鐵建首席專家、鐵四院總工程師肖明清說。2008年團隊設計的“萬里長江第一隧”——武漢長江隧道順利通車,很快成為中國盾構隧道極具參考價值的樣板。2021年,被習總書記點贊的京華號隧道盾構順利始發,意味著我國盾構隧道修建技術由直徑11米級提高至16米級。2022年,經過幾十次的專家評審,連續180天徹夜鏖戰,駐場設計、盾構機廠家調研等,團隊設計的深圳荷坳隧道施工圖獲交通部批復,標志著盾構隧道建造技術跨進直徑18米量級。
“為什么要做這么大的盾構隧道?”面對質疑,團隊成員結合路網規劃、城市建設條件、受控因素等給出了答案:寸土寸金的深圳市主城區,交通擁堵問題日益凸顯,在保證可實施性及經濟性條件下,雙洞雙層八車道盾構隧道已成為解決交通痛點的唯一方式。但直徑的增大,絕非簡單的數字增加,隧道安全設計、防災疏散、內部設施布局等方面設計難度呈指數級增長。從11m到18m,離不開團隊二十年的堅守與攻關,也正因此使其不斷引領行業發展,推動我國超大直徑盾構隧道建造技術達到世界領先水平。
從0到1,打破壟斷
如果說武漢長江隧道,開創了我國水下超大直徑盾構隧道建造技術的先河,那么南京長江隧道則是打破國外技術壟斷的利刃。面對高水壓下結構防水、淺覆土始發等難題,團隊成員憑著“不服周”的勇氣咬牙啃下了這塊硬骨頭。影響因素不確定,那就經過數萬次的計算模擬來分析;計算參數取值未知,那就現場做原型試驗;施工突發情況多,那就設計團隊24小時貼身服務;該項目開展科研課題超10余項,累計投入科研經費超2000萬元。
廣深港高鐵獅子洋隧道,盾構段長度9.34公里,當時單臺盾構機掘進最大長度約5公里,如何解決這一寬海域長距離掘進難題?團隊自主研發了海底地中對接技術,兩臺盾構機雙向掘進,海底對接,確保工程順利推進。青島膠州灣第二海底隧道最大水壓96m,相當于1個指甲蓋承受了9.6公斤壓力,面對高水壓盾構防水問題,團隊對管片接縫密封墊及溝槽形式等進行了系統研究,創建了內外雙主雙道密封墊第三代防水體系,成功破解了百米級盾構隧道防水難題。二十年來,團隊自主創新了盾構隧道多維度結構安全保障等四大成套設計方法,自主研發了 “長距離隧道通風排煙”等30余項創新技術。技術的領先也帶來市場的快速擴大,如今團隊設計的項目榮登多個世界之最,全國市場份額超過50%。甬州鐵路金塘海底隧道全長16.1km,被稱為鐵路版的“港珠澳”;濟南黃河濟濼路隧道,為我國最大直徑公軌合建盾構隧道,稱“萬里黃河第一隧”。
從大江大河到蔚藍海洋,體現的正是該團隊登高望遠,敢為人先的氣魄。
從1到N,筑夢中國
在攻克一個個世界級難題的同時,團隊成員人才輩出,獲得國際隧協青年隧道工程師提名獎4人;享受國務院政府特殊津貼專家2人;湖北省政府特聘專家及省勞模2人;團隊成員分獲央企楷模、詹天佑青年科技獎、全國首屆盾構工匠、中華全國鐵路總工會火車頭獎章、北京市盾構工匠等榮譽稱號。累計發表論文100余篇、論著8部,授權國家專利超過200項,編寫國標《盾構隧道設計標準》,榮膺“中央企業優秀科技創新團隊”,獲評全國工人先鋒號。
設計作為工程的靈魂,設計技術的進步也推動著全產業鏈的發展。盾構機由初期的進口到現在的全部國產化,主軸承等行業“卡脖子”工程得以根除,“智能建造”“智慧運維”“零碳隧道”等理念已與工程深度融合,中國隧道正以強勁的姿態屹立于世界舞臺。
如今的成績對于這個年輕的團隊而言,不是終點而是邁向未來的起點,隨著交通強國戰略全面鋪開,該團隊正在參與三大海峽隧道(瓊州海峽隧道、渤海灣隧道、臺灣海峽隧道)規劃建設工作。團隊也正將韌性、低碳、數智作為研究方向,以“中國技術”不斷在“中國式現代化”藍圖上著墨書寫大國工程的華彩篇章。