中国交通路网里的隧道有多长?据统计,已建成铁路隧道和公路隧道超过5万公里。这些隧道穿江越海、高效建造,离不开一项先进技术——盾构法施工。在行业内,直径10米以上的盾构隧道被称为“大盾构”,不仅施工条件复杂,且专业性要求更高、技术挑战更大。中铁十四局副总工程师陈健,就是一名专注于国内大盾构隧道建造技术创新研发的“潜行者”。
20年前南京长江隧道建设时,陈健第一次跟大直径盾构机及其施工技术打交道。从那时起,他就致力于攻关大盾构施工技术,在“江河湖海城”下蓄力潜行,逐渐成长为业内知名的水下大盾构隧道施工技术专家。
如今,作为中国铁建专家、中铁十四局首席专家的陈健依然忙碌,但凡大盾构项目遇到难啃的“硬骨头”,他都会第一时间赶到现场去解决。“因为喜欢,所以热爱。因为热爱,所以坚持。”这是陈健30年前选择成为工程师的初衷,也是他多年来执着于扎根施工一线、革新大盾构技术的质朴情怀。
不解之缘
1994年,陈健大学毕业后,进入原铁道部第十四工程局工作。从京九铁路到成雅高速再到内昆铁路,陈健在扎根一线的同时,努力学习先进的施工技术。
2005年,陈健被调任到中铁十四局承建的南京长江隧道工程,担任指挥部工程部部长。该工程使用超大直径盾构机施工,被誉为“万里长江第一隧”。
从那时起,陈健便与大盾构结下了不解之缘。
该隧道面临大直径、高水压、强透水、浅覆土、长距离、复合地层等多项难题,穿越风险、复杂程度、技术难度都极具挑战性。然而此时,我国超大直径盾构隧道施工尚在探索阶段,没有任何工程可以借鉴。
“那时的我们无异于摸着石头过河。”陈健回想起在长江60多米深处经历的“惊天穿越”,依然记忆犹新。
2008年12月13日,左线隧道盾构机掘进至长江江底最深处时,夜班技术人员在检查设备时,因操作不当,使得江底形成了一个巨大坑洞,盾构机刀盘被埋,开挖仓与江水贯通。面对严峻的形势,陈健和掘进司机一起守在盾构机操作室,一边推进一边修正掘进参数,并根据各项参数匹配制定掘进方案。在连续掘进奋战72小时后,他们成功化解了这次重大风险。
南京长江隧道施工区域地质情况极其复杂,被工程人员称为“长江地下博物馆”。当时隧道使用的盾构机按厂家预测,不需中途更换刀具,常压换刀技术只是备选设计。怎料右线隧道盾构机掘进到596环时便被磨坏了“牙齿”,动弹不得。20多个日夜,陈健和团队反复研究、细化方案,冒着极大风险尝试常压换刀技术,随后还创新研发出钝型高抗耐磨刮刀等多项大盾构施工技术,掘进距离从此不再因刀具磨损而受限,为我国同类施工积累了宝贵的经验。
“地下工程建设如同探秘未知,可谓步步惊心。面对工程遇到的重大难题和风险,只有在实践中不断磨砺技术,并保持自信和科学严谨的态度,才能在挑战中实现自我成长。”陈健时常对工程技术人员说。
攻克难题
南京长江隧道施工完成后,陈健带领团队不断探索大盾构施工技术,向更复杂工程发起挑战。
在扬州瘦西湖隧道,面对距离湖底只有4米多的超浅覆土地层和全断面硬塑黏土,陈健和团队着手改造盾构机,解决了全断面硬塑黏土地层盾构施工等多项盾构难题。同时,他们总结形成的研究成果——硬塑黏土层高效环流及出渣等技术达到了国际领先水平。
在武汉地铁8号线越江隧道施工中,陈健和团队创新提出适用于软硬岩层的复合刀盘设计理念,研发出常压下滚刀齿刀互换技术。他们还研发出10多种新型刀具,既满足硬岩切削,又满足富水软弱粉细砂地层掘进,创造了当时月掘进686米的世界纪录。
2017年,被称为“万里黄河第一隧”的济南济泺路穿黄隧道开建。黄河隧道下复杂多变的地质情况一度令项目团队举步艰难。此时已担任中铁十四局副总工程师的陈健,带领项目团队开展超大直径泥水盾构废弃泥浆环保处理及资源化关键技术、高粘粒地层超大直径泥水盾构防结泥饼技术等10余项科研课题攻关,成功克服了大断面、长距离、浅覆土、深基坑、高水压等施工难题,工程实现优质高效顺利竣工。
在该隧道施工过程中,形成了一整套针对黄河隧道地层特点的施工关键技术,也为后续济南穿黄北延隧道、济南黄岗路穿黄隧道等重大工程实施积累了宝贵经验。
不止在长江、黄河,在世界最深海底高铁隧道——深江铁路珠江口隧道,世界最长海底高铁隧道——甬舟铁路金塘海底隧道,中国城市高铁第一隧——通甬高铁苏州东隧道……这些超级工程建设现场,都能找到陈健忙碌的身影。
经过多年的发展,中铁十四局聚焦打造超大直径盾构施工技术核心竞争力,已形成涵盖“专家、技术、管理、施工”的大盾构专业团队,包括首席专家陈健在内达1900人,他们逐步成长为中国大盾构隧道建设的中坚力量。
向新而行
早在参建南京长江隧道时,陈健就深知,要摆脱受制于人的困境,必须把大盾构核心技术牢牢掌握在自己手里。多年来,在陈健和一批专家的不懈努力下,中铁十四局在大直径盾构和水下隧道施工领域实现了从跟跑到领跑的跨越式发展。
19次穿越长江、6次穿黄河、11次穿海,施工里程突破140公里……如今,中铁十四局在这个过程中全面掌握了多项核心技术,不断引领盾构隧道建造技术实现新突破。
“让我最欣慰的是,我们团队成功助推国产首台超大直径盾构机‘京华号’的联合自主研发制造并成功应用,让中国大盾构技术在世界舞台扬名。”这成为陈健职业生涯最有成就感的一件事。
作为中国铁建大盾构技术领域学术带头人,陈健注重构建企业与高校的“产、学、研、用”协同创新机制,参与建立大盾构研究院、院士专家工作站等平台体系,围绕大盾构工程建造及装备绿色制造技术,形成了实践性、创新性和理论性科研支撑,牵头策划并编写6项行业团体技术标准和规范,出版4部专著,获得茅以升铁道工程师奖、全国五一劳动奖章、詹天佑铁道科学技术奖成就奖等荣誉。
陈健坦言,随着地下空间开发和水下隧道建设力度的不断加大,新难题也在不断地增加。“作为技术人员,要保持终身学习,以科技创新推动行业发展。”目前,陈健正带领团队围绕盾构机“超大直径、超高水压、超长距离、超大埋深”施工难题,开展江域海峡高水压大直径跨江海盾构隧道施工关键技术研究,为实现穿越海峡的盾构梦想,提供强有力的理论支撑和技术储备,推动我国在建设隧道强国的道路上阔步前行。 (经济日报记者 齐 慧)