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点赞!中国桥梁工程师林鸣攻克世界难题

发布人: 网络
发布时间: 2013-12-11
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点赞!中国桥梁工程师林鸣攻克世界难题


      举世瞩目的港珠澳大桥是桥、岛、隧一体化的世界级交通集群工程,其中,中国交建承建的6 . 7公里长的海底隧道,恰似超级工程皇冠上的一颗“明珠” 。其技术复杂性、施工难度、施工风险都极具挑战,从开工之日就备受世人的关注。然而,在“勇破纪录” 、“解决世界级难题”和“建造世纪工程”的壮志背后,还存在着沉管隧道施工经验相对缺乏、国外天价的技术咨询难以承受、设计施工链条上技术难题不可预知等情况,每一个环节都考验着林鸣带领的建设团队。   “要用中国人自己的勇气和智慧,去攻克世界级难题,在‘唯一’中创造‘第一’ 。 ”在港珠澳大桥建设中,林鸣率领着他的团队,凭着不辱使命、敢于担当的责任意识,突破常规、敢为人先的创新能力,夜以继日、忘我奉献的拼搏精神,始终脚踏实地奋战在工程建设一线。

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      岛隧工程是港珠澳大桥的控制性工程,建设者需要在软弱地基上建成当今世界上最长、埋深最大的海底沉管隧道,并在水深十余米且软土层厚达几十米的海中建造两个离岸人工岛,实现海中桥隧转换衔接。国外公司认为,建成岛隧工程至少需要10年,中国建设者却要在6年之内完工,很多国际知名的工程承包商望而却步。在林鸣看来,要建设好这项超级工程,只有创新才是唯一的出路。    
      两个10万平方米的人工岛,如果按照传统的抛石填海工法施工,工期少则2年,多则3年。在通航繁忙的伶仃航道附近水域安排大量船舶作业,安全风险极高,而且需要开挖800万立方米的海底淤泥,其方量可以堆砌3座146米高的胡夫金字塔,这必将对海洋环境造成很大的污染,也不利于中华白海豚的保护,因此必须找出一个快速成岛的办法。   
      早在2008年,林鸣就提出利用大型钢圆筒进行外海快速筑岛的设想:将一组巨型钢圆筒直接插入并固定在海床上,然后再填砂形成人工岛。2009年,他向全国设计大师、四航院原总工程师王汝凯正式提出这个方案,请他从否定的角度研究方案是否可行,从而为方案的最后确定提供了支撑。

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      筑岛所需的钢圆筒直径为22米,截面积几乎和篮球场一样大,最高达50多米,差不多是18层楼的高度,单体重约550吨,体量和一架A 380空中客车相当。这样一组庞然大物,如何进行制作、运输和振沉,对中国工程师来说还是从未有过的尝试。中国交建强大的资源整合能力给林鸣带来了信心,他提出聚合中国交建系统内上海振华重工和各航务工程局的优势资源,把钢结构制造、运输、安装与水工、疏浚结合起来,形成完整的产业链,快速推进人工岛建设。就这样,钢圆筒在振华重工长江口长兴岛基地开工制作,然后装船运送至1600公里以外的伶仃洋施工海域;为了完成钢圆筒振沉,还联合国外公司研发制造了目前世界最大的八锤联动振沉系统。   
      2011年5月15日,西人工岛第一个钢圆筒在八锤联动振沉系统的强大动力下,稳稳插入海底30多米深处,垂直精度完全达到设计要求。一个好的开端,让钢圆筒筑岛施工一路前行。  
      2011年12月21日,东人工岛最后一个钢圆筒振沉完成。建设团队仅用了221天,就将120个巨型钢圆筒围成了两个海上“小长城” ,使“当年开工、当年成岛”的愿景提前成为了现实。攻下这一难关,让林鸣有些激动,今天回忆起来,他对自己当初的坚持感到十分欣慰:“压力真的很大,那么多质疑反对的声音,我和团队坚持了下来,才没能留下遗憾。 ”
      外海沉管隧道施工核心技术一直掌握在为数不多的几家外国公司手里,他们在工法和装备技术上处于垄断地位。港珠澳大桥岛隧工程除具有规模大、难度大、风险大和工期紧等特点外,还有一个显著特点是“第一次” :外海大型深水沉管隧道施工在中国是第一次;重达80000吨的混凝土预制构件工厂法施工在世界是第一次…… “第一次”意味着工程实施的每一步都需要去探索。   
      港珠澳大桥沉管隧道是当前世界上唯一的深埋沉管隧道,目前的刚性、柔性沉管结构体系都仅适用于浅埋隧道,如应用于本项目,必须在管顶回填轻质填料,大约增加近1年工期和数亿投资。林鸣和他的团队需要寻求新的路子。    
在经过一系列实验和研究后,技术团队于2012年12月提出半刚性沉管结构方案。林鸣说,第一次提出这个概念,立即被外国专家批得体无完肤。外国专家毫不掩饰表达了他们的反对:“没有经验,你们有什么资格来创造一个新的结构? ”事实证明,采用半刚性结构预制完成的沉管隧道基础沉降、水密性都达到了世界最好水平。
  

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      2006年,林鸣就曾带领工程师到韩国釜山考察,国外施工单位仅安排他们乘坐交通船,在距离釜山沉管隧道抛石整平船数百米远的水域绕了一圈,根本不允许登船参观。大家满怀希望来到韩国釜山,前后花费了一周时间,最终却是“海湾一游” ,带回了一张整平船的远景照片。       伶仃洋海况比韩国釜山巨济岛海况更加恶劣,岛隧工程隧道基床宽度和面积比釜山隧道更大,碎石基床精度要求更高。面对技术封锁,林鸣决定:靠我们自己的力量研发大型专用设备,并借此提升中国海工装备制造能力和水平。于是,他把目光转向了在中国交建内部进行资源整合,依托振华重工的研发制造能力,生产出高性能平台式抛石整平船“津平1” ,很好地克服了水流波浪的影响,成功满足了沉管基床施工“毫米级”精度要求。   

      中国交建从2007年开始与欧洲一家顶级沉管隧道技术公司洽谈合作事宜,希望引进他们的技术和经验,解决港珠澳大桥沉管隧道建设的技术难题。在工程投标后期,林鸣与这家欧洲公司就具体合作事宜进行协商,他们同意提供20多人的团队,负责沉管浮运安装施工技术咨询,并要求支付1亿多欧元的咨询费,按照当时汇率相当于10多亿人民币。  

      “天价的咨询费买不回核心技术” ,林鸣坚信:只有走自我研发之路,才能掌握核心技术,才能攻克这一世界级难题。   

数年的努力,林鸣带领团队于2011年研究完成了沉管工厂法预制技术,集成开发了钢筋流水线生产、大型自动化液压模板、混凝土控裂、管节顶推等成套技术;于2012年创新采用了复合基床+复合地基的基础设计方案,构建了沉管基础施工监控管理体系,研制了深水抛石整平船、双体式沉管安装船、定深精挖船、清淤船、沉管精调系统、拉合系统、沉管沉放水下测控系统等十几项国内首创、世界领先的先进技术和大型专用设备,使岛隧工程建设如虎添翼,步伐快捷。
      凌晨1点56分,“吧嗒”一声,办公室灯灭了,随之而来的是关门的声音,林鸣拖着疲惫的身体走向宿舍。    
      2012年,林鸣视之为岛隧工程的关键和创新之年,他带领团队在全面推进人工岛建设和沉管预制的同时,也在着手进行一项世界级难度的技术攻关——外海沉管隧道施工成套技术。   
      2012年2月6日,是个值得记忆的日子。林鸣主持召开了第一次《外海沉管隧道施工成套技术》施工方案周会,成立了总体组和编写小组。他将自己办公室周围的几间房临时腾出,作为编写小组的办公地点。小组成员大部分是青年技术员,摆在他们面前的只有一张沉管隧道产品宣传单页,这是3年前一家荷兰公司在网上公开发表的沉管隧道施工资料,这就是团队工作的起步。没有先例可循,没有成熟经验可借鉴,林鸣苦笑:“这简直是压在肩上的一座大山” 。   
      有压力才有动力,面对困难从不服输是他的性格。林鸣从国外请来了沉管隧道的建设专家,集合了中交系统内外的精兵强将,联合设计单位组成“智囊团” 。就这样,这几间办公室成了《外海沉管隧道施工成套技术》方案的孵化地,他们开始了“从无到有”的攻关之路。房间既是办公室,也是会议室。每当研究有一点儿进展,他们就立即开会讨论,编写的过程很艰难,讨论的过程更加激烈。每次讨论,总有意见分歧,会场经常变成“战场” ,大家各持己见,争论得面红耳赤,而他必须要做出决策。    
      在林鸣办公室有一个小白板,上面密密麻麻贴满纸条,还有一些外人看来像是涂鸦的图形和符号。他喜欢把自己的分析研究和需要解决的问题备忘在小白板上,虽然现在电脑办公很方便,但是他还是习惯用这种简单方便的“笨”办法,可以及时提醒未办事宜。林鸣笑言,在编写方案的那段时间,“小白板”可真是立了大功。
  

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  关在屋里写方案,并不代表“闭门造车” 。期间,林鸣不断组织对国内外装备和系统的调查研究,以期将全球资源的整合发挥到最佳状态。整平船、安装船的设计建造,大抓力锚的选型,沉管精调、拉合系统的研发,沉管止水产品的调研,他选择与国内外实力雄厚的顶尖企业合作。配合着海流流速、流向测量以及各种力学、物理模型试验等,为方案编写提供数据支撑。   
      林鸣带着团队进行了300多次的讨论,大大小小的各项方案由薄变厚,又由厚变薄,理论工艺逐步成熟,细节经过无数次优化, 2012年5月13日, 《外海沉管隧道施工成套技术》方案0版出炉,这是林鸣带领团队百天攻关的宝贵成果。问起感受,林鸣表示,那段时间几乎是连轴转,他很感谢团队成员的全力付出,看到整个攻关小组经常挑灯夜战,特别是百天内没有一晚在24时之前休息,他也会满怀感激。在林鸣看来, 0版的方案只是初稿,离真正可实施还有距离。后来经过一次次的修改、优化,通过了3次大型专家评审会的论证,方案逐步升版并最终审批通过。林鸣特意设宴感谢团队成员,“大家都很开心,付出后的收获是最幸福的感觉” 。至今,林鸣都很怀念那段日子,“ ‘小屋子’虽然没有了,但是我们收获了沉甸甸的成果,从概念到方案到具体施工,从研究到设计到实施,正是经历了一次次的论证、一次次的否定、一次次的优化,才实现了技术、施工的重大突破和超越,实现了我国外海沉管安装技术的突破。 ”
      2013年5月2日,港珠澳大桥沉管隧道第一节沉管(即“E1”沉管)出坞浮运,世界最大的海底沉管隧道施工开始了“首场秀” 。在E1沉管最后一轮沉放后,检测结果却显示管艏与暗埋段匹配端高程误差竟然达11厘米。   
     “要相信我们的能力,沉管安装施工方案经过了多次专家会论证,理论上肯定是可行的。第一次大体积的沉管安装,肯定有挫折。这次安装不成功,大不了我们拉回去重来。 ”关键时刻,林鸣展现了他的大将之风。    
      林鸣带领决策组迅速分析情况,查明了基床上的淤泥是造成沉管对接误差的原因,在4日凌晨1点就安排潜水员进行清淤作业。林鸣又像往常一样,端了一个凳子静静地坐在安装船甲板上,双目凝视着海面,久久纹丝不动。在场每一个人都清楚,从5月2日上午沉管出坞开始,林鸣都一直盯在施工现场,和现场指挥、操作人员讨论编队、浮运、转向、系泊、沉放等每一细节,下达各种指令,没有合过一次眼。大家都劝他休息一下,他拒绝了,“我盯在这里大家都踏实一些,也顺便在脑子里过过电影,想想究竟还有什么做得不足的地方。 ”5月6日上午10时,经过96个小时的鏖战, E 1沉管顺利安装就位,世界最大的沉管圆满完成了与西人工岛的“海底初吻” ,创造了中国外海沉管隧道的先河。   
      2013年年底,正处于筹备E 8沉管安装的关键时期,林鸣因劳累过度鼻腔大出血,四天内实施两次全麻手术之后,他醒来的第一件事便是详细了解沉管安装准备工作进展情况,未等身体恢复,便回到工作岗位。E 8沉管昼夜连续施工全过程中,他始终在沉管安装船上指挥、决策,为此,医院安排了主治医生随船观察。直到沉管顺利完成沉放对接,林鸣才下船复查。   
      2014年3月,港珠澳大桥海底隧道E 10沉管安装中遭遇深水深槽问题,水深40多米、槽深30多米内的海流呈现出新的现象,沉管对接出现新的难题,世界范围内没有先例。为了大桥120年的使用寿命,沉管安装施工被迫停止,林鸣带领建设团队直面深海难题,联合了国家海洋预报中心及中航304所,集成国家海洋及航天专业技术,经过4个月的攻关,成功研发沉管对接窗口预报保障系统和运动姿态实时监测系统,确保了深槽内沉管的顺利安装。   
      2014年11月至2015年2月,E 15沉管安装在遭遇基槽异常回淤及边坡回淤物滑塌的情况下,三次浮运、两次回拖,工程的不顺利直接考验着林鸣的信心及能力。这一特殊困难时期,林鸣带领团队不屈不挠,科学应对,坚定信心,奋起攻关,迅速组织了国内最具权威的泥沙和水文专家,研究问题,发现原因,寻找措施,最终在各方的大力支持和共同努力下,于2015年3月完成了E 15沉管精确对接安装。    
      到目前为止,建设者们已经完成第16节沉管的浮运安装,建成沉管隧道长度达2745米。在过去的几年,林鸣和他的团队敢为人先、不断创新、攻坚克难、挑战极限,奋力推进工程建设,取得了举世瞩目的阶段性成果。面对成绩,他心存感激,感谢国家改革开放带来综合国力的强盛,感谢港珠澳大桥给予了创新的平台,感谢全体参建员工付出的智慧和汗水。   
      这对以林鸣为代表的中国工程师而言,“建设超级工程,是一个解决世界级技术难题的新体验。在外国公司的技术封锁下,我们不得不依靠自己的力量攻克了这些难题。这不只是创造新的纪录的问题,更重要的是可以推动国家及行业科技创新的实践,展示中国实力。 ”



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