【缅怀院士】中铁隧道勘察设计研究院卓越来稿:寻梦隧道创新 实践铸就丰碑——忆恩师王梦恕院士

寻梦隧道创新   实践铸就丰碑

              ——忆恩师王梦恕院士

中铁隧道勘察设计研究院  卓越

    恩师王梦恕院士离开我们整整一年了,但他的音容笑貌时常浮现在我的脑海中,恩师的谆谆教诲也如同一座不灭的灯塔,在我干事创业的道路上指导我继续前行。恩师常说:“隧道是门实践性很强的专业,只停留在理论研究、计算分析的层面,是无法从根本上解决和改变实际问题的,必须有高层次的人才深入到第一线去,才能结合实际解决关键技术难题,实现重大突破。”恩师一生都在践行理论与实践相结合这一理念,他认为隧道及地下工程的科技创新就应该向现场要成果,并且应用于工程实践中,干好每一项工程为后代留下遗产而不是遗憾。

    抚今追昔,恍如昨日,与恩师在一起的点点滴滴仍是记忆犹新,其中有两件事更是令我难以忘怀。

攻克北京地铁富水砂卵石地层

    1991年,恩师带领我们在北京地铁天安门东站至王府井站区间隧道进行科研攻关,主要通过理论分析及现场试验,着重研究地铁隧道下半断面垂直注浆+井点降水方案以及降水对地表下沉和隧道结构防水的影响。

    天安门东站至王府井站区间隧道埋深为15 m,该区间地质主要为富水砂卵石地层,采用浅埋暗挖法施工。隧址位于公安部东侧东长安街下。为了保护北京市地下水资源,经多方论证,最后确定了以下降水方案设计原则:(1)实行承压水稳定流非完整井洞内轻型井点降水方案。(2)降水井数、井径、井深、井距均应通过水文地质计算确定。(3)井点降水设计既经济又高效,满足施工需要即可。(4)降水地表沉降观测点布设合理,监测信息反馈及时,以便控制沉降量。施工过程中根据相关地质情况,采用承压水稳定流非完整井的理论,通过现场试验优化注浆和降水参数,并结合以往经验,选定了垂直注浆和轻型井点降水的参数。正是由于参数选择合理,地表沉降量控制在0.3 mm以内,保证了隧道结构防排水质量和现场施工安全。同时,采用洞内轻型井点降水区间降低了成本,提高了进度,取得了良好的经济效益和社会效益。

    通过洞内轻型井点降水在天安门东站至王府井站区间隧道试验应用,总结出如下成果:(1)洞内轻型井点降低基底及其以下承压水的效果好,不仅增大了两侧边墙土体的稳定性,而且保证了工程施工质量。(2)选择合理的降水参数是控制地表沉降的关键。(3)洞内轻型井点降水比深井降水目标更明确,设备更简便,造价更便宜。

    该项成果为隧道内井点降水提供了技术支持,这一研究成果的突破成功解决了富水砂卵石地层涌水的施工难题,后期被广泛应用于兰渝铁路、成都地铁等工程的第三系粉细砂、富水砂卵石地层施工中,获得了中铁总公司科学技术特等奖、河南省科学技术进步奖二等奖和中国施工企业管理协会科学技术二等奖。

化解青岛海底隧道突涌水风险

    2007年,在恩师带领下,研发团队针对胶州湾海底隧道断层破碎带突涌水施工风险进行技术攻关。青岛胶州湾隧道是一项规模宏大的跨海工程,下穿胶州湾海域,是连接青岛市主城区和黄岛经济技术开发区的重要通道,设2条主隧道和1条服务隧道,隧道全长6.17km,穿越海域段3.95km。 胶州湾隧道海域段穿越7条断层破碎带,节理裂隙密集且与海底贯通,存在着突涌水、坍塌等重大安全隐患,处理不当会发生毁灭性灾难。根据海底富水断层破碎带的特点和工程要求,恩师带领我们,进行水力计算、结构和围岩稳定性分析,堵水和排水“量”的分配研究,并通过专项设计,首次提出了“海底隧道断层破碎带上堵下排的施工方法”,该方法通过上半断面注浆加固,下半断面排水快速开挖通过,及时施作初期支护,保证了隧道开挖施工安全,减少了注浆成本,实现了堵排结合的综合施工防排水要求。这一方法施工效率高,费用低,在保证隧道开挖施工安全的同时,能最大限度地加快通过海底隧道断层破碎带的施工进度,相比全断面帷幕注浆,其工效高,成本低,针对性强,施工安全可控,同时能够节约投资,缩短工期,非常适用隧道富水断层破碎带或富水裂隙发育的岩石地层,为水下隧道的修建提供了技术支撑。

    “海底隧道断层破碎带上堵下排的施工方法”获得2016年度中国专利优秀奖,该成果已成功应用于青岛胶州湾海底隧道、厦门海沧隧道等工程,该成果改变了传统的施工方法,提升了水下断层破碎带注浆加固理念和技术,有效控制了不良地质段突泥涌水的发生,充分体现了隧道“堵排结合、限量排放”的地下水综合治理原则,其成果价值、经济、社会和环境效益显著。并已广泛推广应用到铁路、公路、水利、市政等破碎富水断层隧道施工中。

    恩师毕生从事隧道与地下工程的研究创新工作,他屡担国家重任,常年奋战施工一线,为国家隧道及地下工程的发展不断地攻坚克难,首创城市地铁浅埋暗挖修建方法,为我国地铁大规模快速发展奠定了坚实的理论基础;首次在国内引进并实践了新奥法隧道施工技术,彻底结束了我国不能修建10公里以上长大隧道的历史;倡导修建了厦门翔安海底隧道等诸多水下工程,开创了我国海底隧道修建的先河;研究开发了复杂地质隧道修建关键技术,是我国高速铁路、重载铁路建设的先行者;推动了我国地铁盾构技术与长大山岭隧道TBM技术的快速发展。恩师执教数十载,为隧道及地下工程事业的发展培养了一批又一批的优秀人才,他以身立教、以行立教,鼓励学生多到现场去,注重培养学生理论研究与实践相结合的能力。恩师一生身体力行,实事求是,矢志创新,淡泊名利,是国家和民族的脊梁、是学生和后人的榜样,我们要沿着恩师的脚步继续砥砺前行,为我国隧道与地下工程的发展贡献自己全部的力量。