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工人日报 2025年01月13日 星期一

“博士工匠”黄毅向“新”掘进,破解城市地下超窄空间施工难题——

十年磨一“盾”

本报记者 徐新星 本报通讯员 丹辰
《工人日报》(2025年01月13日 05版)

“200年前,世界上第一个矩形盾构机是欧洲人发明的,而我的中国同行赋予了这项技术新的生命。”近日,在浙江宁波举办的宁波轨道类矩盾构技术成果评价会上,德国波鸿鲁尔大学副校长、德国科学与工程院院士贡特尔·梅施克如是评价黄毅团队的研究成果。

黄毅是宁波市轨道集团有限公司的高级工程师。他向“新”掘进,十年磨一“盾”,对标世界最前沿,带领团队研发类矩盾构。10年间,黄毅和团队获得42项国内外专利、4项省部级科技进步奖,填补多项国内空白。

受命:“阳明号”破土而出

2008年8月,宁波市开启“地铁时代”。宁波轨道采用圆洞单轨盾构技术,仅用4年时间便打通了3条城市地铁线路。不过,这种技术遇到狭小逼仄的空间便难以适应,2013年,宁波地铁4号线建设正是因此被卡住。

宁波轨道建设分公司党委书记黄贵彬回忆说,最初,想从国外买一台矩形盾构成品装备解燃眉之急,但被外商以“目前暂无出售计划”为由婉拒。于是,宁波轨道决定抽调精兵强将研发适用于宁波地质条件的矩形盾构。2012年入职该公司的同济大学土木工程专业博士黄毅成为技术负责人,一支由一流高校、专业机构组成的地铁盾构攻关团队迅速组建,建设工地变身科研现场。

彼时,黄毅与团队成员经过多轮可行性论证后发现,包括矩形盾构在内的众多现有技术对4号线都不适用。能否考虑椭圆形盾构结构?用四段不同弧度的曲线,衔接成横放的鸭蛋形状,这种结构受力更合理、抗压力更强,类矩盾构技术的创意由此诞生。

黄毅带领团队夜以继日地攻关,仅用9个月时间,宽11.83米、高7.27米,世界上首台截断面最大、掘进利用率最高的类矩盾构——“阳明号”就破土而出。

攻坚:掘进翠柏里

“新出厂的类矩盾构运抵施工现场后,大家心里都有些忐忑,毕竟从工厂模拟到现场实操变数太大。”上海隧道公司高级工程师潘涛回忆说。果然,首环试拼装便遭遇下马威。

按照设计要求,类矩盾构要将每环11片、每片重达数吨高强度钢砼管片,拼接成高7米、宽11米的类矩环空间,其精度需要控制在5毫米以内,大家耗费多时却未能如愿。

黄毅在现场观察了两天两夜,终于发现问题。原来,随着盾构掘进,管片出现了位移。为此,黄毅设计了限位器,将管片夹住定位,接着把拼装机原来各自运行的三个动作串联成环臂式一个动作,使管片拼装精准控制在误差缝隙之内,这才闯过起步难关。

初战告捷,整个团队移师4号线,一气呵成打通了位于翠柏里的超窄地下段,节省各类费用达11.4亿元,且不拆房不扰民。

宁波地处我国东部沿海软土地带,地下土层含水率高达50%,此前,有人用“在嫩豆腐上打洞”做比喻,认为宁波不适合建地铁。如今,黄毅团队运用类矩盾构系列化技术工法,有效破解了地下海泥层软土开掘作业的国际性难题。

创新:6次迭代升级

类矩盾构问世后,从1.0版到5.0版,黄毅与团队不断对其迭代升级,实施了一系列重大技术改革创新,掘进速度由原来的每天2~3米达到了如今的10米。

黄毅还千方百计创新类矩盾构的应用场景。

2024年8月,宁波8号线丽园南路站的会车线建设中,为抢时间需单双轨同步相向施工,这使得单圆洞与类矩洞容易出现互吸偏差。根据模拟预期,偏差可能超过12厘米,这一难题全世界也找不到参考先例。

黄毅建议,将盾构轴线向外侧偏3厘米。“这个纠偏角度远低于测算估值,大家有些将信将疑。”宁波轨道盾构部工程师刘腾回忆说,结果在实际操作中反弹值为4厘米,两相抵冲仅1厘米之差,安全通过了最危险的交叉段,大伙喜出望外,对黄毅叹服不已。

黄毅介绍,目前团队正在面向六代机加强技术研发与储备,努力在国际竞争的赛道上持续保持领军地位。

作为浙江省劳模,黄毅发起成立劳模创新联盟,集聚20余家单位的劳模、技术骨干,交流探讨技术,解决一线难题。目前联盟已形成标准化手册13份、QC成果24项、新工艺工法14项、论文30篇,获国内外专利60余项。

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