平步跨高山 谈笑越江海
——记中铁隧道集团有限公司总工程师洪开荣

文章来源:群众工作局  发布时间:2016-01-06

“人在地上走,车在地下行”是少年洪开荣的梦想;“江河湖海任我游,岛峡相连新大陆”是青年洪开荣的理想。他揣着梦想,胸怀理想,投身到隧道及地下工程科研和施工一线20余年,在对生命极限的挑战中,成功解决了一道道技术难题。

每个人都希望自己的人生有意义和价值。洪开荣的人生的意义和价值,就在于他带领科研团队实现了盾构的“中国设计中国制造”,使我国的盾构技术从无到有、从弱到强,引领盾构法施工技术达到国际领先水平。他在推进我国高山隧道和跨海越江地下通道的建设中,成为国内外盾构技术的领军人物。
打破神话:攻克“洋盾构”技术难题

掌握着先进盾构技术的外国专家曾断言,中国人要想解决盾构施工中的技术问题,还得依靠外国支持。
1999年,在广州地铁2号线施工中,担任技术负责人的洪开荣第一次见到了从国外进口的盾构机。这台比一节列车还长的大型掘进设备,就像巨型钻头在地下穿越,掘进效率可提高四五倍。他看着这台“洋盾构”,眼前一亮:“要的就是这个!”

从此,他迷上了盾构研究。“洋盾构”一些关键部件的参数配置是他钻研的重点。同时,他更是细心观察外国专家操作盾构的每一个要领。

价格昂贵的“洋盾构”也会出现故障,但外方对技术保密,中方施工人员面对因故障“罢工”的盾构往往是一筹莫展,只能求助于国外厂家。而对方因中国巨大的买方市场而心生傲慢,提出的解决方案大多是花钱更换部件,就这也得等很长时间,施工进度受到的影响日趋显现。

在一次施工中,一台盾构机抓不牢管片,现场施工人员向外方代表求助,对方提出更换真空吸盘,但至少需要300多万元费用。

“不花这笔钱也能解决问题!”当时已是高级工程师的洪开荣经过充分的理论分析和周密计算,提出了调整参数设置解决问题的方案。外方代表根本不相信中国人的能力,说他们的参数设置绝对没问题,对洪开荣的方案不置可否。

面对外方代表的傲慢,不信邪的洪开荣坚持自己试试。外方代表说:“出了问题你负责。”洪开荣胸有成竹,轻松回应:“没问题。”

洪开荣让其他技术人员负责调整参数,他只身一人进入地下施工现场,近距离观察管片抓取情况。“你们尽管放心调整参数,我到下面观察情况,发生危险也是伤我一个人。”

当洪开荣从容地进入施工现场时,朝夕相处的技术人员的心提到了嗓子眼。“一片管片重达3吨多,吊起时会晃动,稍有不慎,就会造成难以想象的伤害。洪工这是在拿自己的生命做试验!”一位当时在现场参与调试的技术人员说。

洪开荣却泰然自若,镇定地看着盾构设备按照他设定的参数抓取管片,慢慢上升到他的头顶上方,移动、固定,成功了。

此后又经过多次验证,洪开荣提出的调整参数方案是可行的。“洋盾构”抓不牢管片的技术难题被攻克,也打破了外国垄断盾构技术的神话。

立下誓言:造中国人自己的盾构

国外盾构厂家的技术封锁和外方代表的傲慢,让洪开荣下决心要在盾构技术上不断突破。他暗暗立下誓言:一定要造出自己的盾构机。

造盾构,首先要解决失稳、失准和失效三大问题,这是长期困扰盾构施工行业的国际难题。“通过持续多年的产、学、研合作,目前我们实现了这三大突破。”洪开荣说。

从2002年起,洪开荣以国家863计划为依托,着手盾构自主研发。他辗转于各个盾构施工现场和设计制造生产第一线,汇总分析国内外各种隧道施工难题。

用废寝忘食形容洪开荣一点也不为过。为了攻克一些技术难题,他无论是吃饭时还是睡觉前,都在思考和盾构有关的数据。有一次,难得回家的他在陪家人吃饭时,忽然想到一道技术难题的解决方法,放下碗筷钻进书房,开始对着各种数据进行分析、计算。

他的锲而不舍,终于解决了失稳、失效、失准等世界难题,取得了盾构关键核心技术的重大突破,掌握了土压平衡盾构、泥水平衡盾构和复合盾构的关键技术。

2008年4月26日,国内首台土压平衡盾构机“中国中铁一号”在中铁隧道集团诞生。洪开荣高兴地流着泪说:“有了自己的盾构机,我们今后不再受制于人!”

首台国产盾构在天津地铁3号线攻坚克难、大显身手。

洪开荣说,施工隧道要从“瓷房子”、渤海大楼等天津标志性建筑的下面穿过,区间线路虽短,但沿线地质条件复杂,地表变形特别敏感,一旦出问题,后果不敢想象。

尤其是由7亿多片古瓷片4000多件古瓷器、400多件汉白玉石雕、40多吨水晶石与玛瑙组成的“瓷房子”,被海内外专家、学者誉为“陶瓷博物馆”,全球独一无二。整个建筑堪称一碰就碎、一触即裂的“瓷娃娃”,该段施工被天津地铁公司列为头号风险点和重大危险源。

洪开荣带领研发团队住在现场研究地质条件,常常是一连几天测量、计算、讨论到深夜。其他人熬不住先后睡着了,半夜醒来,发现洪开荣还在对着图纸和土壤标本反复研究、测算。

最终,他根据地质特性和“瓷房子”的外部结构情况,结合相关数据,设计出了盾构穿越“瓷房子”的最佳掘进参数、最佳盾构姿态、最佳砂浆配合比和搅拌时间及同步注浆质量、最佳出碴量和每环计量方法,成功通过“瓷房子”,攻克了天津地铁施工头号难关。

即时采集的数据显示,盾构机通过“瓷房子”时,地表变形小于2毫米,地面建筑完好无损。

“地表变形小于2毫米”是个什么样的概念?洪开荣说,按照正常的标准,盾构掘进施工时地面正常沉降在正负30毫米之间。“2毫米,意味着咱中国人的盾构整体技术性能已达世界领先水平。”

塑造传奇:引领中国盾构跃上世界之巅

平步跨高山,谈笑越江海。洪开荣在豪迈中塑造传奇,成功破解了一个个盾构技术世界难题,引领中国盾构技术整体水平跃上世界行业之巅。

在南水北调中线一期穿黄工程施工中,他带领科研团队攻克多个技术难关,使我国穿越江河隧道开掘技术大步迈向成熟。

这条穿黄隧洞,有国内施工难度最大的70米长地下连续墙和最深的自凝灰浆墙,因地质结构复杂,几乎每一个施工阶段都伴随着世界级技术难题的攻关。其中,“高压进舱”是水下盾构施工面临的重要难题。

洪开荣说,当盾构刀盘磨损或前方遇到障碍物时,需要技术人员进入盾构机前面的高压机舱里了解情况,人进到里面承受的压力比潜水员一般能承受的压力还大。也就是说,如果一个人直接进入高压舱,有可能被巨大的压力压瘪;而若从高压舱里直接出来,突然的失压又有可能使整个人体发生膨胀的危险。
洪开荣经过反复试验发现,人在进出高压舱前,先根据每个人的体质经过两三个小时的增压或者减压适应,可以保证人在高压舱内和出舱后的安全。

为了确认这一方案的安全可靠性,他第一个进舱进行试验。大伙儿都替他担心:洪工又在拿自己的生命冒险。但试验证明,洪开荣设计的方案是安全可靠的。

在长达3450米过黄河段隧洞掘进施工中,洪开荣带领技术团队安全实施高压进舱500余次,创下了单项目带压进舱最高纪录,并解决了高水压带压换刀、长距离独头掘进、复合地层中掘进等技术难题,使世界上最先进的国产泥水平衡盾构机安全通过了黄河主河道。

洪开荣在盾构施工中攻坚克难,不断塑造传奇,在不断创新中续写传奇。

在被称为我国隧道科技进入穿江越洋时代标志性工程的狮子洋隧道施工中,洪开荣带领科研团队探索出一套高速铁路特长水下高风险隧道盾构施工及对接技术,破解了盾构“江底掘进、相向掘进、地中对接”难题,为我国建设类似长大水下与海底隧道提供了具体参数和借鉴。

2012年11月,洪开荣牵头筹建的盾构及掘进技术国家重点实验室,顺利通过国家科技部验收。

这个实验室实现了信息化与工业化深度融合,提高了盾构制造数字化与控制智能化水平。尤其是远程故障诊断系统等11个实验平台并投入使用,对一些重点建设和科研项目发挥了重大作用。

郑州地铁一号线需要穿越车流量巨大的中州大道,施工隧道埋深只有3米,属于浅埋浮土层。若用传统的施工方法,安全性低,不仅影响地上道路的正常通行,对周边环境影响也大。但是,现有的盾构机又满足不了这一地段的施工需要。洪开荣决定根据地质条件需求研制新型盾构。

他指导制造企业突破了超大、异型盾构国际性难题,研发了“人在地表控制,机在地下穿行”的世界最大矩形盾构机。在施工中,他在实验室里通过远程监控系统,指挥技术人员操作盾构机,成功穿过中州大道。路面上,滚滚车流依旧,人们毫无察觉。

这也是国内第一次采用矩形盾构在大城市交通主干道进行隧道下穿施工,成功将我国矩形盾构施工提升到国际领先水平。

洪开荣说,随着经济和社会的飞速发展,岛与岛之间、岛与大陆之间、海峡之间的海底隧道连接会越来越多、越来越重要,这为盾构产业化提供了广阔的发展空间。“我相信,随着隧道科技的进一步发展,实现这些设想都有可能。”

点评:洪开荣是中国隧道及地下工程的领军人物,也是影响和代表世界盾构技术整体水平的顶尖专家。从打破盾构技术封锁到牵头组建盾构及掘进技术国家重点实验室,从荣获詹天佑大奖到全国劳动模范,他在不断创新中实现了盾构装备的中国设计、制造和创造。他摘得的每一个桂冠背后,都是对中国盾构技术取得重大突破和进步的贡献。以洪开荣为代表的工程技术科研人员,是引领中国重大装备自主研发、制造,推动经济社会发展进步的中坚力量。

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