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003版:洛阳·综合
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走在中国盾构产业化前沿

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2014 年 1 月 1 日 星期    【打印】  
中铁隧道集团公司总工程师、盾构及掘进技术国家重点实验室主任洪开荣:
走在中国盾构产业化前沿
    人物简介

    洪开荣,1965年8月生,中共党员,湖南攸县人,博士研究生,教授级高级工程师,中铁隧道集团公司总工程师,盾构及掘进技术国家重点实验室主任,中国土木学会隧道及地下工程分会常务理事、秘书长,中国岩石力学与工程学会常务理事,享受国务院政府特殊津贴,先后荣获第七届詹天佑青年奖、第九届詹天佑成就奖、全国五一劳动奖章、火车头奖章、中央企业青年创新奖、中原学者、中国中铁专家等称号,在海底储气储油洞库群、复杂地质条件下盾构施工、盾构技术研发等领域取得了突出成绩。

    长株潭城际铁路项目盾构正在掘进,各项施工参数实时同步传输到实验室,从长沙到郑州千里之遥,科研人员实现盾构掘进远程故障诊断。这是盾构及掘进技术国家重点实验室试验平台之一,也是其研究方向的一个缩影,中铁隧道集团公司总工程师洪开荣就是该实验室的掌舵。

    承担国家级课题,抢占科技制高点

    目前,我国已成为世界隧道大国,城市轨道交通建设掀起新高潮,隧道穿江越洋方兴未艾,盾构应用市场巨大。由洪开荣领衔的盾构及掘进技术国家重点实验室实现产学研用紧密结合、相互促进,取得了可喜成绩,极大提升了盾构及掘进技术创新能力。

    进入21世纪,我国开启了盾构法修建城市地铁的序幕,盾构应用在国内取得了快速发展。在盾构施工领域摸爬滚打十几年的洪开荣深知,盾构机制造工艺复杂,附加值高,技术仅为国外少数发达国家掌握和垄断,如果不能实现盾构国产化,将永远受制于人。

    2002年,在科技部和河南省的大力支持下,洪开荣作为学科带头人,承担起国家863计划盾构关键技术课题研究任务,自主设计制造出我国首台复合式土压平衡盾构。如今,“中国中铁”系列已在全国轨道交通建设中发挥主力军作用。2010年年初,科技部正式批准以中铁隧道集团公司为依托,筹建盾构及掘进技术国家重点实验室。2012年11月,实验室通过科技部验收揭牌,洪开荣作为实验室主任,承担国家973课题、863课题、国家国际合作专项等科研项目40余项,致力于刀盘刀具技术、盾构施工控制技术、系统集成与控制关键技术研究。目前,刀具综合检测系统、施工数据处理、虚拟现实技术等11个试验系统已经投入使用,使得中国在盾构研究领域取得了新的突破。

    攻克各类施工难题,加速盾构产业化

    地面变形、设备失效、方向失准是盾构施工面临的三大国际公认难题,洪开荣带领科研团队,先后攻克盾构带压进仓、盾构前方障碍物探测与处理、水下盾构“急转弯”、地下铁路施工路基沉降控制等世界性难题,为中国盾构施工积累了丰富经验。

    在设计施工总承包项目广州地铁二号线越秀公园至三元里区间隧道施工中,洪开荣率先提出了复合盾构的概念,并首次在软硬不均地层中获得巨大成功。由其主持的“软硬不均地层及复杂环境隧道复合盾构的研制与掘进技术”,获2006年国家科技进步二等奖。该技术现在已应用于我国大多数地铁建设、市政道路、高速铁路、核电等领域,为提高我国隧道及地下工程建设的技术水平与建设速度做出贡献。

    被誉为“万里长江第一隧”的武汉长江隧道,“急转弯”是其中一道重要难题,极易造成盾构卡壳、管片破损错位、管片漏水,甚至引起隧道变形、坍塌。洪开荣多次现场指导盾构姿态预测纠偏,创造性地让“盾头”和“盾尾”分离,严控盾构姿态,减小推力和掘进速度,使盾构成功通过了大曲线弯道。

    广深港铁路客专狮子洋隧道,是隧道施工从穿江向越洋时代延伸的标志性工程。洪开荣任项目经理,带领科研人员对盾构刀盘刀具、推进和驱动等子系统进行改进,使得各系统故障率显著降低,逐一攻克了600米江底裂隙发育段等12项重大危险源,破解了盾构“江底掘进、相向掘进、地中对接”难题,为我国建设类似水下、海底隧道提供了具体参数和借鉴。

    由洪开荣主持的“盾构装备自主设计制造关键技术及产业化”,于2012年荣获国家科技进步一等奖。该项目攻克了盾构自主设计制造关键技术,研发出土压、泥水和复合三大类盾构系列产品,形成了自主设计制造能力,实现了产业化;针对盾构掘进中界面失稳导致地面塌陷的国际性难题,发明了密封舱压力动态平衡控制方法,防止了地面塌陷;针对突变载荷引发盾构关键部件失效的行业难题,首次提出盾构载荷顺应性设计方法,并据此研制出刀盘刀具、推进及驱动等子系统,突变载荷对装备的冲击减少了30%以上,保护了关键部件,系统故障率显著降低(由国外7%降低到2%),并使最高掘进速度达到每月655米(国外每月560米);针对方向失准造成盾构掘进偏离设计轴线的难题,首次提出基于盾构姿态预测的推进控制方法,发明了盾构推进压力、流量复合纠偏技术,研制了盾构推进系统,实现了掘进方向准确控制和大曲率转弯时的姿态调整。

    由洪开荣主持、参与编写的《盾构法隧道施工与验收规范》等已成为国家标准。

    穿江越洋,水下隧道发展方兴未艾

    洪开荣认为,数百年来遇水架桥的思维正在被打破,从大江大河甚至海底下面穿越已不再是梦想。特别是沿江沿海地区,城市空间有限,隧道埋深大、占地少、不扰民,具有很大优势,地下和水下空间开发将成必然趋势。

    业内专家指出,江河海洋地下工程空间开发具有广阔的发展前景,已成为建筑业新的发展亮点。洪开荣参与的盾构施工项目,多次成功穿越长江、黄河、珠江等大江大河,攻克了海底花岗岩极度软弱不均地层、高水压进仓作业、长距离掘进对接等世界级难题。他们研制出适宜水下大直径盾构施工计算模型,前瞻性地进行盾构前沿科技研究,走在了国际盾构科技及产业化前沿。

    “人在地上走,车在地下行。江河湖海任我游,岛峡相连新大陆。这是中隧人的梦想,也是隧道科技未来使命之所在。”洪开荣说。他深深知道,人类开拓地下空间的道路依旧漫长,中国的隧道和地下工程、盾构产业化领域还有许多难题等待着他去一一攻克。 (瑄文)

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