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一名盾构人的初心和使命 ——记盾构及掘进技术国家重点实验室执行主任孙振川
2021-07-21 中国工程机械商贸网

从引进消化吸收到自主创新,从“中国制造”到“中国创造”,从曾经的行业新手到享誉世界,短短十余年,我国盾构整体技术水平已达到国际先进水平,成为响当当的“中国名片”。在这耀眼成绩背后,离不开一批盾构人十余年来坚守初心、勇担使命,不断攻坚克难、开拓创新、无私奉献。盾构及掘进技术国家重点实验室执行主任孙振川,就是其中的一位。

孙振川和他主持研发的盾构TBM大数据云平台

从业二十多年来,孙振川参与了多个国家重大工程项目建设,长期扎根于施工一线,主持了我国第一条海底隧道——厦门翔安海底隧道、国内首条特长水下高速铁路隧道——广深港高铁狮子洋隧道、杭州庆春路越江隧道等重大工程建设和科研攻关,参与了国家“863”、“973”、国家重点研发计划等多个国家级项目研究,构建了跨江越海隧道设计理论与方法等关键技术体系,填补多项国内外技术空白,为我国实施穿江越海、地下空间开辟等重大工程保驾护航,作出了突出贡献。

攻坚克难穿江越海铸精品

孙振川大学就读于阜新矿业学院,1953年,我国第一台手掘式盾构就诞生于阜新煤矿。冥冥之中,孙振川已经与盾构结下了不解之缘,并立志为盾构与隧道技术作贡献。上个世纪90年代,孙振川大学毕业后选择了工作环境最艰苦的隧道局,投身于我国隧道及地下工程建设,一干就是二十多年。从见习生到项目总工,从项目总工到项目经理,从公司副总工程师到公司总工程师,孙振川背井离乡、远离家人,参与的大小工程建设与技术攻关不计其数,积累了丰富的技术经验,为日后开展工程科学技术创新打下了坚实基础。

2005年,一个重大机遇摆到了孙振川的面前——筹划十年的我国首座大断面海底隧道——厦门东通道(翔安隧道)准备开建。举目世界,当时有能力修建海底隧道的国家屈指可数,我国从没有修建此类工程的经验,而且当地海底地质条件异常复杂,其难度世界罕见。

面对挑战,是裹足不前,还是迎难而上?孙振川毅然选择了后者,决心啃下这块“硬骨头”。中铁隧道局组建了翔安隧道项目部,通过激烈的竞争上岗,组织上选派孙振川任项目经理,承担翔安隧道左线行车隧道、服务隧道及两隧道之间的横通道等核心工程建设。“这是一个巨大的机遇,也伴随着巨大的压力,承担着极大的风险。”孙振川回忆起当时的情景,还能感觉到那种面对艰难工程的激昂心情。

孙振川的激昂来自战胜高难度工程的决心与信心,来源于隧道人的初心和使命。在深不可测的海底世界,翔安海底隧道需先后穿越8条风化深槽和多条风化囊,深槽地下水和海水直接连通,地质条件极其复杂。来自挪威和日本的隧道专家察看了地层结构后摇头说:“这个工程是海底隧道钻爆法修建的禁区,我们从来没有遇到过。”

外国专家的否定,并没有让中国团队退缩,反而更激起了孙振川的斗志:外国人干不了的,咱中国人一定要做成。带着这样的决心,孙振川带领技术团队,日夜坚守在施工现场,大胆开拓、小心验证,锲而不舍进行研究实验、技术创新,创造了一个又一个“海底奇迹”。

在浅滩土层、全风化土层、复合地层施工阶段,看到传统的CRD工法掘进进度缓慢、地层变形及地表沉降大,孙振川就开始琢磨,有没有什么方法能够控制变形、提高效率?历经不断地研究、试验,最终对传统工法进行了创新优化,通过组织研发新设备、创新施工步序、制定变位分配控制标准、提高机械化设备配套等技术攻关,经现场实验验证,使工作效率由最初的每月30米-40米,提高到每月80米;地表沉降由最初的20cm,降低为3cm。40米,在陆地上是一段短短的距离,但在复杂的海底隧道施工中却是飞跃性的推进。

进入到海底,最艰难的部分是如何安全通过海底风化深槽及岩石破碎带。“这是一段极不良地质体,就像夹心饼干一样,两边是岩石,中间却和海水连通,夹杂着泥、沙,一旦发生垮塌、漏水,海水将滔滔不绝涌入隧道,不仅整个隧道功亏一篑,还会造成巨大的人员伤亡和国家财产损失。”孙振川说。当时国内外都没有类似技术和经验可供借鉴,孙振川决心做第一个“吃螃蟹”的人。他带领技术团队日夜泡在施工现场进行技术攻关,组建攻克地下工程难点的“特种部队”,最终确立了“探、堵、挖”的施工理念和防止突涌水为核心的技术体系,安全顺利地穿越了第一个风化深槽,并在全线工程推广应用。

再完美的方案也会有意外,为了确保海底施工万无一失,孙振川亲自组织制定应急预案。在一次开挖过程中,海水突然从海平面70米以下的掌子面裂隙,以50立方米/小时的速度喷泻而下,几乎把掌子面击穿。面对险情,孙振川临危不乱、沉着应对,迅速启动应急预案,组织项目300多人投入抢险,边排水边封堵,经过两天三夜的不间断作战,终于将汹涌的海水制服。几天没合眼的孙振川,走出海底隧道时胡子拉碴,好像一下子老了好几岁。“当时已经开工两年了,如果堵不住,整个隧道将毁于一旦。”现在说起来,他还是心有余悸。

不经历风雨,怎能见彩虹。通过一系列科研攻关,孙振川带领的团队不辱使命,接连解决多个“世界性难题”,在我国第一条海底隧道建设中写下浓墨重彩的一笔,更是为今后更多海底隧道工程的建设提供了宝贵经验。蛟龙潜海过,天堑变通途,翔安隧道在我国交通史上具有里程碑意义,而孙振川团队在建设过程中的技术优化、创新,对于我国海底隧道的建设水平同样具有开创性的推动作用。

在翔安隧道建设中的出色表现,使孙振川团队多项技术成果受到了业界广泛认可,其中“跨江越海大断面暗挖隧道修建关键技术与应用”获得2016年度国家科技进步二等奖,其他多项关键技术先后荣获2009年福建省科学技术二等奖、2009年度中国铁路工程总公司科学技术特等奖、2011年度中施协科学技术奖一等奖、2011年度中施协科学技术奖特等奖、中国中铁青年创新一等奖等。孙振川个人也被授予厦门市“突出贡献个人”、厦门市五一劳动奖章、福建省劳动模范等荣誉称号;2016年,当选第九届全国科协代表。

开拓创新智能盾构谱新篇

荣誉不是终点,科研没有止境,孙振川没有停下前行的脚步。他率领团队在盾构技术研究上锐意开拓,连连摘取硕果:盾构机水下盾尾刷冻结更换技术、超高水压常压换刀技术、水下超浅埋大断面立交隧道修建技术研究、南水北调穿黄隧道施工关键技术研究、高速铁路特长水下隧道施工力学行为及对接技术……一系列关键技术的相继突破和创新,推动了我国盾构隧道及水下隧道施工技术水平快速提升,迅速跃上国际舞台。发现问题,解决问题,推动行业向前发展,在孙振川心里,这就是一个科研工作者的使命和担当,也是最大的乐趣所在。

2012年,依托中铁隧道局建设的、我国建筑施工盾构行业唯一的企业国家重点实验室——盾构及掘进技术国家重点实验室顺利通过科技部验收,这也是河南省首家企业国家重点实验室。孙振川作为实验室主要牵头人员,再一次在科研道路上整装出发,担负起新的使命。他将目光投向了最前沿的科技——大数据与人工智能,如果能够将信息技术与盾构技术相结合,带来的将是革命性的变革,盾构TBM大数据研究成为实验室的重点项目之一。

“平步跨高山,谈笑越江海”。随着隧道科技的不断发展,隧道从大江大河甚至海底下面穿越已不再是梦想。而在孙振川看来,城市不断扩张,人口膨胀、交通拥堵、资源紧缺,隧道和地下空间开发已成为必然趋势,作为主要施工设备的盾构TBM及其代表先进方向的施工技术前景广阔。但盾构作为一种“量体裁衣”的定制产品,其选型设计在目前还仅仅依靠“三张表”方式,盾构机还需要类似汽车驾驶员一样的主司机操控。然而,进入到环境复杂的地下,由于工程地质的不确定性、盾构机的不适应性、操作人员素质的差异性等,安全高效的盾构法也经常“险象环生”。

盾构TBM是不是也能像无人机一样,实现智能操作、“无人驾驶”?孙振川毅然牵头组建团队开展了“盾构TBM大数据云平台及应用”项目研究,让盾构TBM与信息技术“牵手”,实现盾构TBM智能化选型设计、智能化作业。目前,盾构TBM大数据云平台一期研究成功完成,具备了智能监控、综合分析、业务协同等功能,已接入施工线路200多条,预测风险1500多次,纠正不当施工行为800余次,取得了显著的社会效益、环境效益和经济效益,其成果先后获得工信部大数据示范试点项目,百家大数据优秀案例等荣誉。

好的开始就是成功的一半。孙振川将继续带领团队在大数据应用研发方面继续“深挖”,进一步推进盾构TBM技术智能化发展,引领盾构TBM行业技术不断创新,为建设交通强国增砖添瓦。

风光优美的厦门海滨,车流不息的翔安隧道入口,有一座工人雕塑群像,上面镌刻的“永不言弃”四个字异常醒目,这也是印在孙振川心中的信念。正是由于这一信念,孙振川所带领的国家重点实验室才成功入选国家重点领域创新团队,先后获全国工人先锋号、全国专业技术人才先进集体、全国五一劳动奖状、国家科技进步奖等多项荣誉。目前,盾构及掘进技术国家重点实验室已成为国家技术创新中的典范,孙振川作为学术带头人,一心为实验室的高质量发展着想,成为这支模范队伍中的一面旗帜。

习近平总书记在河南考察调研时强调:要坚定推进产业转型升级,加强自主创新,发展高端制造、智能制造,把我国制造业和实体经济搞上去,推动我国经济由量大转向质强,扎扎实实实现“两个一百年”奋斗目标。作为新时代的盾构人,孙振川表示,会牢记总书记的嘱托,在科研道路上坚定不移地走下去,扛起推动中国盾构技术不断创新发展的责任和担当,牢记盾构人的初心,为实现伟大的“中国梦”贡献力量。(尹江勇)

(本文转载自盾构时代,点击链接阅读原文)

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