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从“万里长江第一隧”起步 他设计全国80余座水下隧道

12月2日,浙江宁波北仑区与舟山定海区金塘镇之间,金塘水道运输繁忙。水下60余米处,世界最长海底高铁隧道——甬舟铁路金塘海底隧道建设如火如荼。这条海底隧道的设计者,是中国工程院院士、铁四院总工程师兼中国铁建首席专家肖明清。

肖明清的人生轨迹,刻着中国隧道工程的“深潜”印记。从长江隧道到海底隧道,从高铁隧道到城市地铁,他主持了全国80余座水下隧道、近千公里山岭隧道、600余公里城市隧道的研究和设计。

同事眼中,他是业务钻研“狂人”


1992年,肖明清从西南交通大学地下与隧道工程专业毕业,随即投身铁四院。一次偶然机会,他看到国内隧道专家刘建航院士主编的《盾构法隧道》,这是国内第一本专题介绍盾构法隧道设计、施工的书籍,他如获至宝,得空就读。

同事眼里的肖明清,几乎把所有时间都用来钻研业务,各种数据公式都烂熟于心、信手拈来。“他每次参加国际隧道协会年会,都背几大袋外文资料回来,看不懂就查资料。”同事如是评价。勤学、善习,他成为铁四院隧道专业第一个有注册结构工程师资格的人。

1993年,一项重大任务降临——原铁道部委托铁四院完成京沪高速铁路过江隧道方案研究,肖明清成为课题组一员。在全国勘察设计大师、铁四院原总工程师陈应先的带领下,他们开启了一项史无前例的研究——在长江底下打隧道。

“每个设计节点,都面临着前所未有的挑战。”肖明清回忆。尽管京沪高铁最终因种种因素采用了大胜关过桥方案,但肖明清和同事们的提前钻研与积累,为中国隧道设计的发展储备了宝贵技术。

“万里长江第一隧”的设计者


武汉长江隧道,被誉为“万里长江第一隧”。肖明清,便是其总设计师。

二十世纪八九十年代,英吉利海峡隧道、日本青函隧道的建设推动了人类地下空间开发的迅猛发展,而中国地下隧道,尤其是水下隧道领域,几乎还是一片空白。

1998年,武汉市正式筹备武汉长江隧道项目。彼时,各方顾虑重重。不少外国专家质疑,中国人是否有能力攻克高水压、强透水、超浅埋等水下盾构掘进的世界级难题,能否在长江江面下50多米深处,一次性成功穿越长江江底2500米?

“外国人可以做到的,为什么中国人不可以?”那年,28岁的肖明清发出质问。他回忆,当时参与隧道设计的人员平均年龄不足30岁,开挖武汉长江隧道的每一个施工阶段,几乎都伴随着世界级技术难题的攻关。国内没有现成经验可借鉴,只能自己摸索研究,寻求技术突破。

四年工期,肖明清带领团队昼夜值守现场,解决一个又一个难题:首次提出并采用“管片衬砌与非封闭内衬叠合结构”技术;在国内首次提出并采用“大直径盾构通用楔形环管片”技术、“盾构隧道管片接缝双道密封垫防水”技术、“盾构隧道段顶部排烟与底部疏散结合”技术……最终,成功破解5大设计施工难题,取得10多项国家专利。

2008年12月28日,武汉长江隧道通车运营,中国实现了“隧穿长江”的梦想。肖明清感慨:“它最大的意义在于打破了人们思想上的禁锢。”

以自主创新攻克高铁隧道难题

2011年12月26日,广深港高铁通车运营,由肖明清设计的世界首座高速铁路水下盾构法隧道——狮子洋隧道同步建成。

狮子洋隧道三次穿江越洋,是国内最长的盾构隧道,也是世界上铁路行车速度最高的水下隧道。其地质条件复杂至极,要在软硬交错地层中,用盾构机一次掘进超5公里,且在60米深水下实现精准对接,这在世界隧道建设史上尚无先例。

自2007年11月首台盾构机掘进起,肖明清便为几大技术难点而忧心。为确定最适配高铁的水下隧道设计参数,他带领设计小组反复计算。

最终,肖明清与建设、科研部门联合攻关,攻克“高水压、强渗透”地质下掘进机水下带压换刀等多项世界难题,成功穿越深水、淤泥和超浅埋地段,实现盾构机水下精确对接。“这是铁四院真正靠自主创新完成的水底隧道,后来我们越来越得心应手。”他说。

“隧道初期支护究竟能承受多大的荷载?如何证明隧道设计是安全的?”肖明清一直思索着这个问题。

经过10年的学习思考和2年多的深化完善,肖明清提出了“隧道支护结构设计总安全系数法”,突破了钻爆法隧道设计技术瓶颈,为隧道支护结构由传统“类比为主、计算为辅”向“计算为主、类比为辅”的设计转变奠定了基础。

湖北日报全媒记者 左晨


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