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    10月24日，盾構(gòu)技術(shù)創(chuàng)新及盾構(gòu)產(chǎn)業(yè)化高端論壇在河南鄭州舉行，中國工程院院士王夢恕、梁文灝、鄭穎人、王景全，中國科學(xué)院院士熊有倫以及來自高校和企業(yè)的專家云集盾構(gòu)及掘進技術(shù)國家重點實驗室“華山論劍”，探討盾構(gòu)技術(shù)創(chuàng)新及掘進中遇到的各種難題，為今后修建特長海底隧道提供技術(shù)儲備，為加速我國盾構(gòu)產(chǎn)業(yè)化進程出謀劃策。

    目前，我國已成為世界隧道大國，城市軌道交通建設(shè)掀起新高潮，隧道穿江越洋正在興起，盾構(gòu)研制和施工在未來一段時期是一個巨大的市場。為此，記者圍繞盾構(gòu)技術(shù)創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)化采訪了盾構(gòu)及掘進技術(shù)國家重點實驗室主任、中鐵隧道集團公司總工程師洪開榮博士。

    承擔(dān)國家級課題搶占科技制高點

    洪開榮畢業(yè)于北京交通大學(xué)，師從著名隧道專家王夢恕院士，主持多項國家863、973課題，在海底儲氣儲油洞庫群、復(fù)雜地質(zhì)條件下盾構(gòu)施工技術(shù)領(lǐng)域取得突出成績，榮獲全國五一勞動獎?wù)?、中原學(xué)者等稱號。
    洪開榮介紹：“實驗室的優(yōu)勢在于產(chǎn)、學(xué)、研、用緊密結(jié)合，相互促進，良性發(fā)展，目前取得可喜成績，極大地提升了盾構(gòu)及掘進技術(shù)創(chuàng)新能力。”

    上世紀90年代中期，中鐵隧道集團率先采用TBM成功修建西康鐵路秦嶺隧道。進入21世紀以來，他們率先采用復(fù)合式盾構(gòu)成功修建廣州地鐵二號線越三區(qū)間，開啟了盾構(gòu)法大規(guī)模修建城市地鐵的序幕。

    洪開榮說：“在施工過程中，我們發(fā)現(xiàn)，‘洋盾構(gòu)’往往水土不服，并且配件昂貴，也正是在一次次的攻堅克難中，我們認識到盾構(gòu)國產(chǎn)化的重要性和緊迫性。”但是，盾構(gòu)機制造工藝復(fù)雜，附加值高，技術(shù)僅為國外少數(shù)發(fā)達國家掌握和壟斷。“如果不能實現(xiàn)盾構(gòu)國產(chǎn)化，我們將永遠受制于人。”

    在科技部和河南省的大力支持下，中鐵隧道集團公司從2002年開始承擔(dān)起國家863計劃盾構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)課題研究，經(jīng)過七年多努力，自主設(shè)計制造出我國首臺復(fù)合式土壓平衡盾構(gòu)——“中國中鐵一號”。如今“中國中鐵”系列盾構(gòu)憑借故障率低、控制精度高、造價合理等優(yōu)勢，已在全國軌道交通建設(shè)中發(fā)揮主力軍作用。

    2010年初，科技部正式批準以中鐵隧道集團有限公司為依托，籌建盾構(gòu)及掘進技術(shù)國家重點實驗室，承擔(dān)起一批國家級科研課題。

    2011年5月，重點實驗室承擔(dān)的首個973計劃“基于高效破巖的盾構(gòu)刀盤刀具數(shù)字化設(shè)計基礎(chǔ)研究”課題啟動。

    2011年12月，重點實驗室承擔(dān)的第二個973計劃“盾構(gòu)電液測控方法與系統(tǒng)集成技術(shù)研究”課題通過了科技部專家論證。

    2012年4月26日，盾構(gòu)及掘進技術(shù)國家重點實驗室在鄭州國家高新區(qū)揭牌。

    洪開榮介紹：實驗室圍繞盾構(gòu)的地質(zhì)適應(yīng)性及盾構(gòu)掘進的快速、安全、文明的目標開展相關(guān)技術(shù)研究，確定了刀盤刀具技術(shù)、盾構(gòu)施工控制技術(shù)、系統(tǒng)集成與控制技術(shù)3個研究方向，刀具綜合檢測系統(tǒng)、施工數(shù)據(jù)處理、虛擬現(xiàn)實技術(shù)等11個試驗系統(tǒng)已經(jīng)投入使用，開展了海峽兩岸盾構(gòu)施工技術(shù)交流等一系列高層次交流活動，在多方面取得重要進展。

    “科研與施工緊密配合，相互促進。”洪開榮說。目前盾構(gòu)掘進遠程故障診斷研究工作啟動，初步實現(xiàn)了盾構(gòu)施工操作數(shù)據(jù)的實時傳送和分析，逐步在重慶軌道交通六號線、深圳地鐵十一號線、武漢地鐵過江隧道等項目展開試點并取得顯著效果。

    攻克各類施工難題加速盾構(gòu)產(chǎn)業(yè)化

    “地面變形、設(shè)備失效、方向失準是盾構(gòu)機施工面臨的三大國際公認難題，我們不但攻克了，而且積累了豐富的施工經(jīng)驗。”洪開榮說，“我們是隧道專業(yè)施工隊伍，要敢為人先，勇于實踐，必須做隧道行業(yè)科技創(chuàng)新的引領(lǐng)者。”

    被譽為“萬里長江第一隧”的武漢長江隧道，面臨帶壓進倉作業(yè)、盾構(gòu)前方障礙物的探測與處理等五項世界性難題，盾構(gòu)推向江中時，曾遇到沉船、炮彈等物體，嚴重阻礙了盾構(gòu)前行。項目部成立了專門研究處理科研小組，對盾構(gòu)進行全程監(jiān)控，采用磁感應(yīng)探測、高磁力吸引等先進探測方法，為盾構(gòu)前行掃除障礙。

    洪開榮介紹：“‘急轉(zhuǎn)彎’施工是越江隧道面臨的一道重要難題，極易造成盾構(gòu)卡殼、管片破損錯位、管片漏水等，嚴重情況下還會造成隧道變形、坍塌。” 在武漢地鐵越江隧道施工中，科研人員不但發(fā)明了盾構(gòu)姿態(tài)預(yù)測糾偏技術(shù)，解決了失準難題，而且創(chuàng)造性地讓“盾頭”和“盾尾”分離，通過精確計算，嚴控盾構(gòu)姿態(tài)、減小推力和掘進速度，使盾構(gòu)成功通過了大曲線彎道。

    廣（州）深（圳）（香）港鐵路客專獅子洋隧道是隧道施工從穿江向越洋時代延伸的標志性工程。洪開榮任項目經(jīng)理，帶領(lǐng)科研人員對盾構(gòu)刀盤刀具、推進和驅(qū)動等子系統(tǒng)進行改進，使得各系統(tǒng)故障率顯著降低，逐一攻克了600米江底裂隙發(fā)育段等12項重大危險源，破解了盾構(gòu)“江底掘進、相向掘進、地中對接”難題，為我國建設(shè)類似長大水下與海底隧道建設(shè)提供了具體參數(shù)和借鑒。

    洪開榮介紹：“我國地質(zhì)復(fù)雜多變，因此，我們掌握的盾構(gòu)機類型豐富，實踐性強，這是我們與國際同行相比具有的優(yōu)勢。”TBM是適應(yīng)于復(fù)雜地質(zhì)特長山嶺隧道施工，實驗室著力突破核心技術(shù)，開發(fā)研制出超越國際同類產(chǎn)品的TBM成套裝備。

    在有著“解隴中之渴”之稱的甘肅引洮供水隧洞施工中，國家重點實驗室量體裁衣對“洋盾構(gòu)”的刀盤和盾體進行設(shè)計與改造，施工連創(chuàng)新高，并以1868米的掘進記錄刷新TBM世界記錄。

    中鐵隧道集團不僅在盾構(gòu)科技創(chuàng)新中創(chuàng)造新記錄，而且在十余年實踐中攻克了一個個盾構(gòu)施工難題，成為盾構(gòu)施工國家規(guī)范的實踐者和制定者。洪開榮主持、參與編寫的《盾構(gòu)法隧道施工與驗收規(guī)范》等已成為國家標準。

    穿江越洋 水下隧道發(fā)展方興未艾

    “平步跨高山，談笑越江海。”中鐵隧道集團公司總工程師洪開榮認為，數(shù)百年來遇水架橋的思維正在被打破，從大江大河甚至海底下面穿越已不再是夢想。

    特別是沿江沿海地區(qū)，城市空間非常有限，而隧道出入口占地少、不擾民，優(yōu)勢很大。因此，向地下和水下空間開發(fā)將是必然趨勢。

    隨著經(jīng)濟和社會的飛速發(fā)展，島與島之間、島與大陸之間、海峽之間的海底隧道連接越來越多，越來越重要。例如研究論證中的瓊州海峽隧道、渤海海峽和臺灣海峽，屬于世界級工程，關(guān)系到物資運輸儲備、國家發(fā)展戰(zhàn)略和領(lǐng)土安全，適合采用超級盾構(gòu)、TBM與鉆爆法聯(lián)合施工。施工智能化、信息化和機械化技術(shù)，都需要繼續(xù)加快發(fā)展和提高。

    業(yè)內(nèi)專家指出，江河海洋地下工程空間開發(fā)具有廣闊的發(fā)展前景，已成為建筑業(yè)新的發(fā)展亮點。

    目前，中鐵隧道集團擁有盾構(gòu)機60余臺，多次成功穿越長江、黃河和珠江等大江大河，攻克了海底花崗巖極度軟弱不均地層、高水壓進倉作業(yè)、長距離掘進對接等世界級難題，不斷刷新國內(nèi)甚至世界記錄。他們不但總結(jié)出適宜水下大直徑盾構(gòu)施工計算模型，前瞻性地進行盾構(gòu)前沿科技研究，而且引領(lǐng)我國隧道施工進入穿江越洋時代，走在了國際盾構(gòu)科技及產(chǎn)業(yè)化前沿。

    “人在地上走，車在地下行。江河湖海任我游，島峽相連新大陸。這是中隧人的夢想，也是隧道科技未來使命之所在。”洪開榮自豪地說。