黄毅：一位博士工匠的十年磨剑“笑傲世界”

“ 200年前(qián)世界上第一(yī)个矩形盾构，是欧洲人(rén)發(fā)明的，我的中国同行却將(jiāng)这项古老的技(jì)術(shù)，赋予了新的生命。”

这是德国波(bō)鸿鲁尔大学副校长、德国科学與(yǔ)工程院院士 Gunther Meschke近日(rì)在浙江甯(níng)波(bō)举办的“甯(níng)波(bō)轨道類(lèi)矩盾构”技(jì)術(shù)评价会上，对此项技(jì)術(shù)研究的牵头者黄毅博士及其团队伙伴所作(zuò)的赞誉。

集众智创绝招突破“卡脖子”技(jì)術(shù)

盾构（或称“盾构机”）素有工程机械的“航母”之(zhī)称，可广泛应用于城(chéng)市轨道、地下管廊、铁路公路隧道等重大工程、基础建設(shè)领域。

黄毅是上海(hǎi)同济大学土木工程博士生，2012年毕业后入职甯(níng)波(bō)市轨道集团有限公司（以下简称“甯(níng)波(bō)轨道”）同事们都称他(tā)"黄博"，現(xiàn)为高(gāo)級(jí)工程师，與(yǔ)盾构打了十几年交道。他(tā)说，甯(níng)波(bō)轨道通过技(jì)術(shù)引進(jìn)與(yǔ)自主研發(fā)相结合，僅(jǐn)用4年时間(jiān)，便顺利打通3条城(chéng)市地铁线路。不过当时采用较成熟的圆洞单轨盾构技(jì)術(shù)，遇到狭小逼仄的地下施工空間(jiān)便难以适应，2013年底，在建設(shè)甯(níng)波(bō)地铁4号线就被卡住了坎。4号线总长35.95公里，其中有2公里线路位于甯(níng)波(bō)翠柏里老街区正下方，地下可用空間(jiān)净宽不足14米，在如此狭窄的地下空間(jiān)作(zuò)业极为罕见，也是国際(jì)性难题。

图为黄毅（左）在施工現(xiàn)场检查設(shè)备运行情况

在此期(qī)間(jiān)，黄毅偕团队伙伴多次到欧美日(rì)等国的盾构同行调研考察，对日(rì)本技(jì)術(shù)尤为关注。他(tā)说，日(rì)本地铁大多在东京湾一(yī)带，與(yǔ)甯(níng)波(bō)的城(chéng)市布局、地质构造有较多相似之(zhī)处，其中日(rì)本推出的矩型盾构，采用全钢架支撑，虽然成本较高(gāo)，但能较有效的在地下狭窄空間(jiān)施工，他(tā)们视若至宝不轻易示人(rén)。

甯(níng)波(bō)轨道建設(shè)分公司党委书记黄贵彬说，我们最初想咬咬牙，从日(rì)本买一(yī)台“矩型盾构”成品裝(zhuāng)备，以缓解翠柏里燃眉之(zhī)急，但日(rì)商却以“目前(qián)暂无出售计划”为由婉拒。黄毅说，即便能引進(jìn)其他(tā)類(lèi)似盾构机，对方也开出严苛的条件。“事关‘卡脖子’的高(gāo)端裝(zhuāng)备與(yǔ)关键技(jì)術(shù)，不能指望也无法(fǎ)依赖外(wài)援引進(jìn)。”

为此，甯(níng)波(bō)轨道决定抽调精兵強(qiáng)將(jiāng)，尝试研發(fā)适合中国国情與(yǔ)甯(níng)波(bō)地质条件的“矩型盾构”，黄毅为一(yī)线技(jì)術(shù)负责人(rén)。他(tā)说，作(zuò)为一(yī)项国際(jì)领先的重大科研项目，僅(jǐn)凭甯(níng)波(bō)轨道单打独斗不行，我们搭建产学研用一(yī)体化大平台，参與(yǔ)的有上海(hǎi)隧道設(shè)计院、上海(hǎi)隧道工程公司、同济大学等众多一(yī)流高(gāo)校学府、专业机构，组成国内顶尖的地铁盾构攻关团队，將(jiāng)轨道建設(shè)工地变成国際(jì)級(jí)大科研场。

展开全文

当时摆在黄毅與(yǔ)团队成员麪(miàn)前(qián)的有单圆单轨、双圆双轨、矩型双轨等多项国内外(wài)的盾构技(jì)術(shù)。他(tā)说，我们经过多方麪(miàn)利弊分析，可行性论证，对包括公认最先進(jìn)的矩型盾构都予以排除。

既(jì)然現(xiàn)行盾构结构都不行，能否考虑椭圆型？黄毅说，经应力计算及实验结果表明，其受力更合理、抗压力更強(qiáng)的结构，不是单纯的椭圆形，而是采用四段不同弧度(dù)的曲线，衔接成如同横放的鸭蛋，这便是今天名声远扬的“類(lèi)矩盾构”技(jì)術(shù)的创意由来。

对地铁建設(shè)来讲，“时間(jiān)就是金钱”绝非虚言。黄毅與(yǔ)团队伙伴夜以继日(rì)全力以赴协力攻关，僅(jǐn)9个月时間(jiān)，宽11.83米、高(gāo)7.27米，世界上首台截断麪(miàn)最大、掘進(jìn)利用率最高(gāo)的“類(lèi)矩盾构”精彩亮相，甯(níng)波(bō)市將(jiāng)其命名为“阳明号”

深耕一(yī)线成就“解难高(gāo)手”

作(zuò)为全新的技(jì)術(shù)裝(zhuāng)备，从实验厂出品到规模化应用，需要通过可行性验证阶段，自不敢贸然先用在情况复杂的4号线上。黄毅说，我们想到地处近郊的3号线高(gāo)塘桥出入段线，將(jiāng)原本准备开渠明挖的部分地段，改(gǎi)为類(lèi)矩形盾构地下掘進(jìn)。

新出厂的“類(lèi)矩盾构”运抵施工現(xiàn)场，上海(hǎi)隧道公司高(gāo)級(jí)工程师潘涛说，我们心里有些忐忑不安，毕竟从工厂模拟到現(xiàn)场实操变数太大。果然首环试拼(pīn)裝(zhuāng)便遇到“下马威(wēi)”。按設(shè)计要求，“類(lèi)矩盾构”要將(jiāng)每环11片，每片重达数吨高(gāo)強(qiáng)度(dù)钢砼管片，拼(pīn)接成高(gāo)7米、宽11米的“類(lèi)矩环”空間(jiān)，其精度(dù)需要控制在5mm以内，我们耗费多时未能如愿，只得请黄博来 “点拨”。

黄毅在現(xiàn)场观察了两天两夜，终于發(fā)現(xiàn)问题。原来随着盾构掘進(jìn)，管片出現(xiàn)位置偏移，黄毅設(shè)计了限位器，將(jiāng)管片夹住定位。接着把拼(pīn)裝(zhuāng)机原来各自运行的三个动作(zuò)，串联成环臂式一(yī)个动作(zuò) ,使管片拼(pīn)裝(zhuāng)精准控制在误差(chà)缝隙之(zhī)内，这才(cái)恢复试验施工，闯过了起步难关。

图为黄毅（中）與(yǔ)团队成员作(zuò)技(jì)術(shù)研讨交流

试验段初战告捷，整个团队移师4号线，一(yī)气呵成打通了曾被视为畏途的翠柏里超窄地下段。黄毅说，按原来施工方案(àn)僅(jǐn)地麪(miàn)拆迁补偿即需12亿元(yuán)，而采用“類(lèi)矩盾构”施工，可節(jié)省各類(lèi)费用达11.4亿，且不拆房不扰民，施工進(jìn)度(dù)快，实現(xiàn)社(shè)会、经济、环保等多方麪(miàn)良好效益。

甯(níng)波(bō)地处我国东部沿海(hǎi)软土地带，地下土层含水率高(gāo)达50%，比东京、上海(hǎi)等同類(lèi)沿海(hǎi)大城(chéng)市高(gāo)出10%左右，是目前(qián)我国在建地铁中地层含水率最高(gāo)的城(chéng)市之(zhī)一(yī)，“有人(rén)將(jiāng)此比喻为‘嫩豆腐打洞’，认为甯(níng)波(bō)是座不适合建地铁的城(chéng)市。”黄毅说。我们运用“類(lèi)矩盾构”系列化技(jì)術(shù)工法(fǎ)，有效破解了世所罕见的地下海(hǎi)泥层软土开掘作(zuò)业的国際(jì)性难题。

因受到软土地基等因素的干扰影响，最初施工中几次發(fā)生多刀盘碰撞。黄毅说，此類(lèi)问题国外(wài)也有遇到，他(tā)们较多采用停机再启动，但影响作(zuò)业效率扭力受损较大。我们研究后，將(jiāng)大小刀盘分别作(zuò)了刀形改(gǎi)進(jìn)與(yǔ)结构调整，杜绝了刀盘交错現(xiàn)象。

甯(níng)波(bō)地铁6号线江南路施工点附近，有三根大自来水管，轨道建設(shè)三部工程师张家(jiā)碩(shuò)说，我们按常规作(zuò)了基坑钢管護(hù)壁，黄博巡查后认为不妥(tuǒ)，说这些水管一(yī)旦發(fā)生意外(wài)，后果不堪設(shè)想。他(tā)立即更换能够自动调節(jié)压力的智能支撑系统，还在水管沿线設(shè)立11个监测点。6号线开工2年多来，多次遭遇台风暴雨及东海(hǎi)大潮侵袭，由于采取周密的防控措施，迄(qì)今未發(fā)現(xiàn)任何异常。

有专家(jiā)认为，甯(níng)波(bō)轨道研發(fā)攻关的“類(lèi)矩盾构”，是全球盾构领域真正意義(yì)上的首创與(yǔ)新技(jì)術(shù)革命。作(zuò)为一(yī)线“操盘手”黄毅始终怀有一(yī)个信念與(yǔ)梦想，就是要將(jiāng)此“国之(zhī)重器”，对标世界最前(qián)沿，精心打磨成精品极品。

“類(lèi)矩盾构”问世后，从1.0版到 5.0版，黄毅與(yǔ)团队成员不断深化研發(fā)迭代陞(shēng)級(jí)，实施了一(yī)系列重大技(jì)術(shù)的改(gǎi)革创新。最初推出的盾构刀盘体系，由两个“X型”大刀盘加一(yī)个“I型”小刀盘组合而成，3个刀盘同步作(zuò)业，形成全断麪(miàn)百分百切削，这也是其独特优越性。

此后运用互联网数字化技(jì)術(shù)，通过程序预設(shè)，盾构机能够自动调節(jié)运行速度(dù)與(yǔ)刀盘角度(dù)，增強(qiáng)了安全性可靠性。随着技(jì)術(shù)、工法(fǎ)的不断优化,盾构作(zuò)业效率也大为提陞(shēng)，如管片拼(pīn)裝(zhuāng)，最初每块作(zuò)业时間(jiān)需30分钟，后缩短(duǎn)为15分钟，現(xiàn)需僅(jǐn)5分钟。掘進(jìn)速度(dù)则由原来每天的2-3米，达到現(xiàn)今每天10米，增加了三倍多。对此丰碩(shuò)成果，黄毅说我是农家(jiā)子弟，深知一(yī)份耕耘一(yī)份收获，舍此别无他(tā)途。

咬定青山不计险终成“遥遥领先”

黄毅还千方百计创新“類(lèi)矩盾构”的应用场景，使其發(fā)挥更多的功能與(yǔ)效能。东钱湖地铁调度(dù)场线，原本采用明挖方案(àn)，不料动工时發(fā)現(xiàn)地下有条国防电缆，只得暂停下来。正当工程队一(yī)筹莫展之(zhī)際(jì)，黄毅闻讯赶来，建議(yì)改(gǎi)为“類(lèi)矩盾构”开掘，从电缆下麪(miàn)穿越而过。接着又將(jiāng)沙石建材堆成“人(rén)造山坡”，增加盾构施工要求的土层荷载，僅(jǐn)一(yī)个多月，就把几乎搁浅的调度(dù)场线顺利打通了。

甯(níng)波(bō)8号线丽园南路站的会车线，为争抢时間(jiān)需单双轨同步相向施工，这使单圆洞與(yǔ)“類(lèi)矩”洞容易出現(xiàn)“互吸”偏差(chà)。根据委托的地铁設(shè)计院模拟预期(qī)，偏差(chà)可能超过12厘(lí)米。

“这难题全世界也找不到先例可作(zuò)参考。”甯(níng)波(bō)轨道盾构部工程师刘腾去作(zuò)汇报，黄毅建議(yì)將(jiāng)盾构轴线向外(wài)侧偏3厘(lí)米。刘腾说这个纠偏角度(dù)远低于测算估值，我们有些將(jiāng)信將(jiāng)疑。结果在实際(jì)操作(zuò)中反弹值为4厘(lí)米，两相抵冲僅(jǐn)1厘(lí)米之(zhī)差(chà)，安然通过了最危险的交叉段，大伙喜出望外(wài)，又歎(tàn)服不已。

图为工程技(jì)術(shù)人(rén)员为首台“類(lèi)矩盾构”作(zuò)投产前(qián)检查调试

“類(lèi)矩盾构”不断创新的科研成果，在国内外(wài)业界产生了广泛影响，来自郑州、南京、杭州等众多城(chéng)市的地铁同行，纷纷幕名前(qián)来学习考察，推广移植的先進(jìn)技(jì)術(shù)、工法(fǎ)，亦广受欢迎好评。

在历时10年的不懈努力與(yǔ)坚守中，黄毅团队先后获得42项国内外(wài)专利，4项省部級(jí)科技(jì)進(jìn)步奖，填补了多项国内空白，占据了全球地铁盾构领域的制高(gāo)点，成为真正的“遥遥领先”。黄毅说，目前(qián)麪(miàn)向六代机，我们仍在加強(qiáng)技(jì)術(shù)研發(fā)與(yǔ)储备，努力使“類(lèi)矩盾构”这项高(gāo)新技(jì)術(shù)，在国際(jì)竞争的赛道上，持續(xù)保持领军者的地位。

作(zuò)为浙江省劳动模范、国内地铁行业有影响的技(jì)術(shù)新秀(xiù)，黄毅还發(fā)起成立了劳模创新联盟，聚(jù)参與(yǔ)甯(níng)波(bō)轨道施工、設(shè)计、科研等20余家(jiā)单位的劳模、技(jì)術(shù)骨干，交流探讨技(jì)術(shù)研及时解决一(yī)线难题，碩(shuò)果累累。

近日(rì)在甯(níng)波(bō)举行的阳明号“類(lèi)矩盾构”技(jì)術(shù)成果评价会上，麪(miàn)对众多来自国内外(wài)的权威(wēi)专家(jiā)学者，黄毅作(zuò)了一(yī)个多小时的演讲，各位“大咖”争相發(fā)言，对技(jì)術(shù)成果與(yǔ)主讲人(rén)深表赞许。中国科学院院士何满潮、中国工程院院士刘加平、周创兵、韩国工程院院士李寅模、新加坡工程院院士梁春辉等中外(wài)专家(jiā)学者一(yī)致认为，“類(lèi)矩盾构”作(zuò)为中国首创性、原创性、国際(jì)领先的高(gāo)端裝(zhuāng)备與(yǔ)施工工法(fǎ)，拥有不可替代的优势與(yǔ)广阔应用前(qián)景。

原国際(jì)隧道协会副主席、美国科罗拉多矿业大学教授JamaIRoStami说，黄博士牵头研發(fā)的这项先進(jìn)诱人(rén)技(jì)術(shù)，在欧美国家(jiā)也有需求，尤其在欧洲许多古老的小城(chéng)，道路狭小建筑密集，“類(lèi)矩盾构”可为城(chéng)市地下交通建設(shè)提供全新的解决方案(àn)。(作(zuò)者：丹辰(chén))

图片供稿：甯(níng)波(bō)市轨道交通公司集团有限公司

*本文内容来自网络，不代表本刊观点，不构成购买或投资建議(yì)。