每次采访王老,都会有新的收获,都会有新的感动,王老的一生,都在与铁路打交道,共和国的山山水水都留下了他跋涉的足迹,时常感动我的还有他骨子里的那种浓浓报国情怀。王老的一生,是紧紧与共和国的发展同行,因为,万水千山总是情。王老的情怀都写在了祖国的山川河流里,因为,在他的心里,永远对祖国的是忠诚!王老的梦想,是让中国的高铁技术走向世界,当然,这也是中国梦。
年末岁初,京城的冬天虽然寒冷,但在王老的办公室采访,依旧是如此的温暖。
谨以此文献给像王老一样为在实现中国梦的伟大实践中默默奉献的院士们!
——采访题记
手指轻轻点下鼠标、按下手机键,便能订到火车与高铁的票,实现国内地域快速变换;持卡缓缓划一下或塞进卡槽,就能乘坐地铁实现城内地区迅速转换……这些高效便捷的生活方式,在穿山越岭、穿江过海、穿越地层的过程中,也正是火车、高铁、地铁的技术难点,需要诸多技术的支撑。
他是我国铁道部第一个桥隧系研究生;他长期战斗在地下工程学研究的第一线;他改变了中国铁路隧道的施工方法和技术水平;他像海燕一样在暴风雨中高傲飞翔,一次次向科学的巅峰发起斗士般的冲锋,攻克了一次又一次的科学难题……
王梦恕院士
他,就是王梦恕,隧道及地下工程专家,中国工程院院士。北京交通大学隧道及岩土研究所所长、隧道及地下工程试验研究中心主任,博导、教授。历任隧道局助理工程师、工程师、高级工程师、教授级高级工程师、科研所结构室主任、科技开发处总工等职,现任中铁隧道集团有限公司副总工程师,中国中铁股份有限公司副总工程师。多次荣获国家、省、部级科技进步奖,获得国家级、省部级特等奖两次,一、二等奖10余项。
我国铁路隧道发展现状:“三最”
俗话说“要致富,先修路”。在科技高速发展的今天,在生产集成化、机械化的年代,铁路作为对外输出的重要通道,它的发展决定着经济的发展。作为我国铁路发展的见证人,谈起我国铁路发展的现状,王梦恕院士有些兴奋:“简单概括就是三最,即铁路隧道最多、穿越地层最复杂、发展最快的国家。”
——铁路隧道最多的国家。据了解,我国长度在10000米以上的隧道20多座,长度在3000-10000米的隧道1万多座,其中,还有5座特长隧道,分别是京广线大瑶山隧道14公里、西康线秦岭隧道18公里、西宁格尔木线关角隧道32公里、南疆铁路吐库二线中天山隧道32公里、兰渝铁路西秦岭隧道29公里(采用硬岩TBM法)。而目前正在施工修建通往缅甸的隧道——长度为34公里。目前还有1万多公里隧道正在设计、建设。
王梦恕院士自豪地说:“世界加起来也赶不上中国铁路隧道的长度,这是大家公认的。”
——穿越地层最复杂的国家。我国地势西高东低,呈阶梯状分布;地形多种多样,山区面积广大。在这种十分复杂的地形中修建隧道,要穿越20多种最困难地层,难度系数可想而知。如在修建隧道穿越最突出的“川汉线”,该条铁路是清朝末年计划建设的一条铁路线,是孙中山在当铁路总监时规划10万英里铁路中的一条,全长约3000公里。“该条铁路隧道经过的大部分地域是喀斯特地貌山区,遍布大小岩溶、数百条暗河等不良地质,拥有世界上最复杂的地质条件。这其中溶洞很多,其中都是泥沙带水,这就很可能导致岩石稳定性极差,形成涌水的溶腔,一旦透水,一小时可能喷出几万立方米,后果不堪设想。出现过人员伤亡的情况,现在必须进行超前预报,用钻孔和声波等技术方法测量,实现了零死亡。”王梦恕严肃地说。
从100年前想修路,到100年后修建成功,中国铁路隧道修建穿越了诸多山川和地层,其货运量不断提高,技术不断改善,但也有诸多历史遗留问题有待解决。王梦恕说:“以往的修建主要以货运为主,客运较少,导致其技术条件太差,不具备高速条件。另外,目前国内6万多公里的老线路都是单线,因其同一时间只允许一趟列车运行,铁道部决定今后铁路修建不再修单线。现在正在增加复线,但改造固定成型的老线路难度比较大。也影响安全运行,6次提速很难实现,必须新建才可。”
——铁路隧道发展最快的国家。从京广线的大瑶山隧道——14294米,到西康铁路的秦岭隧道——18460米,再到西格线的关角特长隧道——32000米,一次次刷新了中国铁路隧道长度的历史记录,不难看出,中国铁路发展的速度。王梦恕用坚定的眼神说:“目前,国内铁路隧道的安全施工速度比较快,质量和应变能力也很强,任何地层的线路没有出现打不通的现象。”
王梦恕院士表示,正是这“三个最”,改变了中国铁路选线的整体标准,使得我国整体隧道技术处于国际领先水平,桥梁建设等技术达到国际先进水平。随着铁路隧道整体的“强健”,在铁路选线上,不会像以往一样考虑地质、山峦等自然环境而绕线,铁路线路拉直,100米以上大直径曲线就变成了可能。可实现铁路的高速和重载。
铁路隧道发展三部曲
千百年来,我国铁路修建标准一直受隧道技术而制约,受隧道技术的发展而改变。王梦恕院士介绍,新中国成立后至今,铁路隧道的技术发展主要有三个阶段,每一个阶段都有其代表性的铁道线路。
50年代第一阶段是建国后不久修建的宝成铁路。此时,尚处在国家经济发展起步的阶段,6年内能将2公里的铁路隧道打通,是件了不得的事。宝成铁路作为新中国第一条工程艰巨的铁路,是沟通中国西北、西南的第一条铁路干线。而要修建该条铁路干线,需要穿越几十座大山、丘陵,其中,线路选线时,在穿过秦岭隧道时,确定隧道长度为2公里,洞口两端进行展线,出现大坡度,小半径的线路,使铁路安全运营能力不高。
王梦恕院士坦言:“隧道的发展是整个铁路发展的重大障碍。当时铁道部成立了隧道公司,想培养这类专业人才,但人才成长较慢。宝成铁路建成之后到现在都无法改造,全年运量才900万吨,并且是单线。现在想从宝鸡改成15公里的隧道,长隧道穿越秦岭取代2公里长隧道,可大大提高线路标准和运量。
60年代第二阶段是修建成昆铁路。隧道施工环境和技术均发生了变化,凿岩引进了风钻,但隧道支撑还是靠原木,装渣运输依然是人拉肩扛,当时选线标准是隧道不能超过7公里,否则会影响全线通车。成昆铁路作为中国铁路主要干线之一,其穿越地质大断裂带,设计难度之大和工程之艰巨,均属前所未有。由于隧道长度和设计技术的提高,成昆线的选线标准高于宝成线,年货运量从900万吨,上升到3000万吨。
第三个阶段就是广东大瑶山隧道建设阶段。这时作业环境发生了很大改变,研究创新了新原理、新结构、新技术、新工艺、新设备、新仪器,实现了大断面机械化施工,取消了木支撑,实现了安全、快速施工,改变了百年修建隧道的历史。作为隧道局科研所结构研究室主任的王梦恕院士,功不可没,将落后国外30年的水平提高到国际先进水平。从工序上实现了机械化系统协同作业。该条隧道的修建成功使我国年货运量达到5000万吨以上,隧道建设的工期从8年减少到6年半,形成了10项重大配套技术。1992年获国家科技进步特等奖,王梦恕作为代表参加了授奖仪式和中央领导的接见。
“大瑶山隧道全长14.295公里,是目前国内特长的双线电气化隧道,它的长度在世界铁路隧道中名列第十位。从开始论证长度为14.5公里,到精确为14.295公里实属不易。外国专家来观察,说中国是肯定建不成的,当时铁道部领导坚信:我相信中国人一定能建成!”讲到这里,王梦恕有些激动。
他同时表示,没有隧道技术的发展,就不可能实现高速铁路的建成。“修建铁路线路技术专线需穿越大山,隧道长度平均是线路总长的50%左右。如兰渝线铁路总长800公里,其中隧道长度为600公里;贵州到广东600公里路程,其中隧道有400公里……”如此种种说明隧道工程在影响铁路、高铁的标准提高上是非常关键的。
忠诚,写在男儿报国时
温县,是东汉权臣司马懿的故乡,地灵人杰,名人辈出。离此地13公里的安乐寨——“黄河文化第一村”,是王梦恕出生的地方。高考恢复第一年,安乐寨就考中30多名大学生。
王梦恕的祖父王文郁,曾经做过孙中山先生的顾问,还是清朝宣统年间小有名气的才子。在那个动荡不安的年代,王文郁心系祖国的发展,跟随孙中山奔走于大江南北,探索救国之路。
王梦恕的父亲王崇和为探寻救国之道,学习法语多年,还打算前往法国留学,但最终未能实现救国之路梦,任职在陇海铁路。年少时的王梦恕,经常随父母在铁路上来回奔波,与铁路结下了不解之缘;而他看到祖父与父亲满腔的报国志与热情,深受感染并暗暗下定决心:一定要报国!
王梦恕院士在直径10.2 米北京地铁土压平衡盾构机模型前
在上研究生前期,王梦恕看到阻碍中国铁路建设发展的关键——隧道技术,心生忧患。原本学桥梁专业的他,毅然将自己的专业改为隧道工程建设,1964年在唐山铁道学院毕业,成为中国高校历史上第一批研究生。
1965年,我国考虑在北京修建第一条地铁。留校任教不到一年的王梦恕,觉得自己报效祖国的机会来了,申请并成为我国第一条地下铁道建设的年轻技术人员。在5年内,他建成了第一条自主创新、设备全部国产化的、能抗1700磅地毯式轰炸的地铁,并主持了盾构机的设计、制造、试验,也使得他的机械功底变得更为扎实。正当他踌躇满志,感觉终于到了“直挂云帆济沧海”的时候,文化大革命的干扰,命运却再次给他开了个玩笑。1970年,由于所谓的家庭背景等因素,他被迫离开北京,去往成都铁路局工作。
王梦恕的妻子学医后,被分配至峨眉铁路医院工作,王梦恕因学业和事业,5年没能真正照顾妻子的他,内心一直愧疚不已。因想照顾妻子,加上其他的一些原因,所以他主动提出,到峨眉燕岗内燃机务段工作,成为“废旧材料修理和利用班”的一名普通工人。
一次,班里要将一台发动机作“废旧”处理掉,王梦恕不忍心看着这台曾为工厂作出巨大贡献的机器就当废铁处理掉,便主动要求修理。学过内燃机原理、机械零件、电工原理的他,用了3天就修好了内燃发电机,使其正常发电。
这引起了领导的重视,并给予重任——建成新中国第一个内燃机车架修样板机务段。经过他不断试验,建成了柴油机流水线、电机流水线、柴油机反馈试验台等一批——当时在国内都是空白的检修试验设备,通过了铁道部验收,被评为“全国第一个内燃机车优秀样板机务段”,王梦恕也因此被评为“对铁路建设作出特殊贡献的先进个人”。
想起峨眉机务段工作的那段时间,王梦恕总是沉寂在幸福的回忆中,“那真是一段美好的时光,那时没有一点外界的干扰,我们全都是一门心思扑在工作上,人与人之间的关系也十分融洽和友爱。工人也不歧视当时所谓的臭老九知识分子。”
1978年,全国科技大会在北京召开,王梦恕与其他3人代表成都铁路局,参加济南铁路局的科技大会。邓小平同志在会上对中国知识分子的科学评价,在全国知识分子的心里引起了强烈的共鸣,王梦恕多年的委屈变成了泪水。
之后,成都铁路局科研所成立,王梦恕被调入组建队伍,并很快在内燃机柴油机爆缸试验中作出了成绩,获得了奖金,还被评为机械工程师。生活稳定、工作顺心、前途光明,然而这些又要离他而去,祖国又让他面临第三次选择。
同年,处于国防考虑,国家将修建一条原子弹炸不穿的黄河水底隧道,因此成立了铁道部4501工程指挥部,即第四个五年计划的第一项重大工程。为解决国家重点地下工程的技术难题,王梦恕接受了调往洛阳的调令,做起了老本行,拾起多年中断的地下工程建设与研究。
忠诚,写在艰苦创业时
从建国后,我国铁路隧道技术远远落后与发达国家,到如今我国跻身于世界隧道大国,施工水平处于国际先进水平。发展的速度和质量令人惊叹,让世界为之震撼。作为亲历者王梦恕院士,从一线踏步走来,半个世纪的风雨兼程,他无不播洒着青春与热血,创造了一个又一个奇迹。
1980年,铁道部隧道局奉命从洛阳南下广东,承担衡广复线坪石至乐昌11座隧道和3座大桥的施工任务。其中,全线控制工程大瑶山隧道全长14.3公里。论长度,当时位居国内第一,亚洲第三,世界第十;论断面,为双线隧道;论等级,为电气化隧道;论施工方法,拟采用大型机械化施工……无论从哪个角度看,在国内都史无前例。
宏伟的大瑶山隧道工程,包含的科研项目几十项,属于国际先进、国内领先的大项目20项。作为隧道局科研所结构研究室主任王梦恕,他心里十分清楚:建设如此长、大的隧道国内没有经验可借鉴,而采用传统的开挖、支护方法,在8年内建成是不可能的,地质条件的极其复杂性,随时会发生生命危险。
“根据地质资料,大瑶山隧道有9条大断层破裂带,有横七竖八的溶洞,有瞬间可能爆发的突泥,有超大的涌水,这些都像凶猛的野兽,正盘踞在大山深处虎视眈眈。”王梦恕郑重其事地说。
根据设计与施工要求,王梦恕与其他领导、铁道部第四设计院、铁道部隧道工程局专业人员,制定了10项大规模配套技术,以及43项技术难点的攻关项目。这些新的技术不仅是国家级技术难题,更是世界级的技术难题。王梦恕表示,“这些关键性的技术难题,堪称我国隧道史上的一次重大技术革命,攻克这些技术,将彻底改变我国隧道建设100多年的历史,具有划时代的意义。”
为确保工程万无一失,隧道局领导经过反复比选,最终确定:要试验,先试雷公尖。这种试验是新方法、新原理、新结构、新材料、新仪器、新工艺全方位理论与实践相结合的研究。
1980年,王梦恕带领科研所24名技术人员组成的技术攻关组,带着自己的设计、制造,以及国内组合的实验仪器、设备和有关技术资料,赶赴雷公尖隧道施工地。王梦恕回忆说:“我们的主要任务是,如何利用新奥法施工的原理,结合现场实际进行长大隧道新工法快速施工的试验。而实验的关键是:研究深孔掏槽全断面光面爆破技术能否成功;取消木撑技术采用大断面喷锚支护技术;首次研究试验采用复合式衬砌的可能性;如何将隧道周边变位测量与反馈技术开发出来,应用于隧道工程安全施工;机械化快速施工配套技术;斜井防排水及施工等。”
纵观我国隧道建设史发展的前两个阶段,无论是宝成线的秦岭隧道,还是成昆线的沙木拉达隧道,如果继续采用风枪钻爆、小断面开挖、木撑支护施工方法,隧道的修建将永远处在原地踏步走的状况。
首先研究确定采用钻爆法进行开挖,对松动围岩的支护,不用木料支撑,而是采用喷射混凝土和地层的锚杆,将不稳定的岩石吊压在未破坏的围岩上,喷射混凝土将松动的岩石裂缝堵死,形成承载拱受山体压力。这种支护形式为隧道施工提供了很大的空间,从而可以进行大型机械化施工作业。
采用新奥法原理,国内无先例,国际上可借鉴的资料几乎没有,将原理变成方法就必须进行创造性的实验,而雷公尖的实验成功与否,决定着大瑶山隧道成功建设的时间长与短。
想起30年前隧道发生大塌方,8人死亡,王梦恕发誓:倾尽所学,也一定要改变这种落后的施工方法,让工人兄弟们不再受苦受累。这让他更加坚定了攻克技术的难题,虽然也遭到失败与打击,但他依旧矢志不渝,带领团队常年吃住在工地,对每到工序进行参数确定和试验,攻克一个个技术难题。同时他也投入了巨大的时间和精力,只为减少人员的伤亡,只为改变中国传统隧道技术的施工方法。
功夫不负有心人,经过很多次的实验、总结再实验,雷公尖的实验终于成功了。它的成功标志着我国隧道和地下工程施工技术,进入到一个新阶段,被誉为我国隧道建设史上的第三块里程碑。
“雷公尖的实验成功,使原计划8年贯通的隧道,减少了近两年的修建时间。为大瑶山隧道全面进行安全、优质、快速施工提供了宝贵的经验。”王梦恕欣慰地说。
1987年5月,经过万余名隧道工人的共同努力,大瑶山隧道胜利贯通。这次修建彻底改变了中国近百年来铁路隧道的修建方法,大大缩短了我国与国外先进水平的差距;将钢阡大锤的传统作业方法变为“中国隧道修建法”,开创了我国隧道施工的新纪元。王梦恕参加主持研究开发的“大瑶山长大铁路隧道修建新技术”,在1990年荣获铁道部科技进步特等奖,1992年荣获国家科技进步特等奖。
“国家授奖时,当时我在工地,给我打电话让我参加,第二天,我衣服穿的是一个假皮夹克,我没有西装,但参加会议的都是穿西服,那时我还没买过西服,有一个参会者带了两件西服,要借给我,但我个子高穿不了。”王梦恕乐呵呵地说他拿国家特等奖的一些“插曲”。第二天《人民日报》头版头条永远定格了一个穿夹克与江泽民握手、似乎有些不拘小节的领奖者王梦恕。
从大瑶山开始,王梦恕的隧道及地下工程事业,一步又一步地走向辉煌。
忠诚,写在无私奉献时
浅埋暗挖法,是在距离地表较近的地下进行各种类型地下洞室暗挖施工的一种方法。目前已成为铁路隧道、地下铁道领域的通用方法,该方法为中国城市地下空间的开发,作出了重大的贡献。
1984年,王梦恕接到隧道局通知,要求组织技术人员对进口黄土地层不准明挖进行实验,确保大秦铁路军都山隧道施工不搬迁、不扰民,并安全从革命老区村庄居民房屋下通过。
“铁道部领导要求:只能成功,不能失败。我带着团队进入现场研究开挖方法、支护结构和超前预支护等7大配套技术开始试验,经过长期实验研究,总结出了一套科学严谨的施工原则,即‘管超前,严注浆,短开挖,强支护,快封闭,勤量测’这18个字是浅埋暗挖法的精髓。”王梦恕说。
对大秦铁路军都山隧道630米黄土段浅埋暗挖的实验成功,标志着我国地下隧道工程施工领域在软弱、有水、浅埋、不稳定地层设计、施工又创造了——浅埋暗挖法。而在王梦恕主持大秦铁路军都山隧道施工期间,他出差到北京办事,走在长安街上,看到不少人在测量路面、圈地刨树。好奇心驱使着他上前询问,“因为要修地铁,附近的树木都要刨掉,立交桥也要拆掉。”这一问可让他万分着急。“长安街上高楼林立,地下管线密布,车流量很大,明挖不但造价高,且势必影响地面交通。”现在说起这件事,王梦恕情绪依然激动。
按照当时人们所熟知修建地铁方式,即是“开膛破肚”的明挖法。其具体做法就是刨开路面,在沟底修建地铁隧道区间、站台,建设好再埋土重铺路面。该种修建方法不仅耗费了大量的人力、物力、财力,其效率也十分低,环境破坏严重。
“我当时在想,浅埋暗挖施工方法与原理,已成功运用到军都山隧道工程上,也显示出了居多明显的优越性,为什么不能用到地铁建设中?于是,我就拉上隧道工程局局长一起去找北京地铁总公司的领导,用自己单位的车接他们到军都山隧道考察。他们看到后震惊了,觉得该方法非常好,地铁总公司的领导立即就组织了北京市委、建委、科委、交委等相关单位共170多人,进行考察论证,最终决定重新招标。”王梦恕意味深长地说。
原本8000万元的拆迁费,使用浅埋暗挖法,却只花了1万元钱搬一棵树;工程费原计划要花费3500万元,到王梦恕这却只需要1609万元。经过评审专家论证,王梦恕的浅埋暗挖法通过了评审专家一致认可。1986年5月,北京市委、建委、市政管委联合决定:北京市地铁复兴门拆线工程,由铁道部隧道工程局采用浅埋暗挖法,进行设计与施工。同年8月,北京地铁复兴门隆重开工修建。仅用1年时间顺利建成。
时任铁道部部长的丁关根明确指示:“不能塌方,不能下陷;只许成功,不许失败;不能砸国家的牌子,不能砸铁道部的牌子,也不能砸隧道局的牌子!”面对如此压力,作为指挥部副部长、总工程师的王梦恕,没有退路,唯有迎难而上。
王梦恕带领30多名工程师在工地上,夜以继日地埋头科研,不敢有丝毫疏忽。开工不到两个月,他已劳累的整个瘦了一圈;日复一日,身体明显吃不消了,一次,他急性扁桃体发炎,高烧达40度,走路两腿发软的他还是坚持到了隧道洞里。他每天一进隧道就十几个小时,饭菜都是送进去的,只好和着粉尘吃。“由于一直吃住在工地,我母亲去世的前几天都没来得及回家探望。”谈及此处,他眼睛有些潮湿。
静静的12个月过去了,北京复兴门拆线工程顺利完成。车水马龙的复兴门长安街上,没有出现车辆绕行、房屋搬迁、尘土飞扬的场面,人们一点也没有察觉到这里曾进行了一项大规模的施工。王梦恕主持创造的“浅埋暗挖法”,为地铁修建开辟了一条新路,甩掉了中国地铁施工只能明挖的帽子,使中国跻身于世界地铁施工先进行列。该方法还被评为国家一级工程法,“浅埋暗挖法地铁综合配套技术”获得了国家科技进步二等奖、北京市科技进步一等奖和二等奖各一项。
21年来,地铁施工技术前进的每一步,都凝结着王梦恕的汗水和心血。他主持研究开发的浅埋暗挖系列工法在北京市的成功运用,随后,在全国城市地铁修建中,地下空间开发中得到了大量使用,如广州、深圳、上海、南京、青岛、重庆、成都、天津、大连等。在铁路、公路、市政等系统也得到了广泛应用。
忠诚,写在无悔的人生里
早在20世纪50年代,人们就试图穿越秦岭,由于技术和条件的限制,当时开凿了全长仅有2364米的隧道——宝成铁路秦岭隧道。由于其曲线太多,多向盘旋爬坡,年运量不足900万吨。在此后几十年中,我国铁路勘探与设计科研人员,又对穿越秦岭先后提出10余种方案,终因条件限制被搁浅。
20世纪末,国家痛下决心:为提高西南地区铁路运输能力,拉动经济增长,决定修建西康铁路。其全线的咽喉地区就是秦岭隧道,长度为18460米,当时国内第一。采用工具即是当时发达国家广泛采用的硬岩掘进机法——TBM(敞开式全断面硬岩掘进机),而国内对掘进机技术的了解还处于初级阶段。
在此前,王梦恕曾对穿越秦岭做过准备,“考虑到秦岭的地质情况及修建隧道的长度,建议采用TBM技术进行修建。”他还将这一构想撰写成论文——《铁路单线隧道快速施工的出路》发表。
铁道部、隧道局随即展开了修建秦岭隧道的工作,派出一批批精英到国外学习TBM技术。“我当时听到一个消息,说新秦岭隧道要请外国专家指导TBM修建,资费共400万美元,来14人,每月给这些外国专家高达16万元,相当于当时我国100名技术人员工资的总和。这让我感到很生气,难道中国就不能自己修吗?”王梦恕有些愤怒。
这没有让王梦恕气馁,而是冷静找方法。他立即致信他在台湾的一个师兄,请其帮忙了解了外国那家公司的情况。来信说:“这家公司水平不高,还致使台湾平岭隧道进步缓慢,出现大塌方……”后来平岭隧道业主多次邀请王梦恕到工地帮助解决。随后,王梦恕将这位师兄的来信致信铁道部有关领导,请求由中国人采用TBM自己修建秦岭隧道。
1997年,王梦恕终于如愿,铁道部没请专家指导TBM修建,而是投标由德国和中国设计,中国监制、德国制造了两台敞开式TBM,分别分配给隧道局和国内另一家铁路施工队伍,两家施工队伍从隧道两端同时掘进。他长舒了一口气。接下来,他把全部身心都投入到TBM施工技术研究上。他暗暗下定决心:一定要让中国人掌握TBM技术,一定要让中国人在TBM技术领域昂首挺胸!
王梦恕随后提出一个宏伟构想,研究要在三个方面获得突破:要在秦岭特长隧道创造全新的施工模式;创造独特的衬砌方法;取得一批世界领先的科研成果。
经过一番艰辛的努力,王梦恕带领科研团队攻克了一系列的技术难题。2000年,秦岭隧道提前15天竣工,年底顺利通过国家验收。
王梦恕介绍说:“大瑶山隧道采用钻爆法施工,打通14300米的双线铁路隧道,用了6年时间,已是奇迹;如今,采用TBM技术修建18460米的秦岭单线铁路隧道,只用了3年时间,是在科研充分的基础上,是在采用TBM配套技术,以及采用TBM加上钻爆法,混合施工技术才得以快速完成修建的,是隧道施工的一次技术革命。”
秦岭隧道的成功修建,使得其被誉为中国隧道施工的第四个里程碑。王梦恕呕心沥血研究的“秦岭特长隧道TBM施工技术”荣获国家科技进步一等奖;“TBM敞开式在铁路特长隧道特硬岩、软岩地层的施工技术”荣获国家科技进步二等奖。建成后的秦岭特长隧道,荣获国家重大工程一等奖、中国土木工程詹天佑工程大奖。
经过王梦恕对TBM的研究并创新,盾构工法以及钻孔咬合桩等工艺,得到了地铁领域的推广和实行,它不仅使困扰我国多年的沿海城市地铁施工难题得以破解,还使软弱地质条件下的地铁施工进度不断加快。
年逾古稀再出发
随着现代经济的快速发展,对海洋运输提出了新的更高的要求。特别是在海峡短途运输中,海上运输的船只暴露出诸多弱点。与公路、铁路相比,海上运输除了运量有限,运输时效性也较差。
环渤海地区不仅是我国政治中心的所在地,而且是重要的经济区域,在整个国民经济中具有举足轻重的地位。但由于交通限制,它的发展瓶颈问题越来越突出。
“建设渤海湾海峡跨海通道,将有缺口的‘C’型通道,变成四通八达的‘D’型交通,进而形成纵贯黑龙江到海南11个省、自治区和直辖市,全长5700千米的中国东部铁路交通大动脉,具有重要的战略意义。对促进环渤海地区经济全面协调一体化发展,发展东北区域经济,振兴东北老工业基地,加强对外经济合作、国防建设,解决300万平方千米海域资源的开发问题,以及5000多公里海域的安全问题等,都有着重大的现实作用。”谈到前期研究近20年的渤海海峡通道,王梦恕意犹未尽地说。
王梦恕于2012年担任“渤海湾海峡跨海通道战略规划研究”课题组组长,这项由中国工程院、国家自然基金委设立的重点咨询项目,是“世界最长海底隧道”项目,预计全长123公里,连接辽宁大连和烟台。目前,国家发改委决定将该项目列入“十三五”发展规划中。
“目前,福建翔安隧道已经顺利运行,国内现有的技术完全可以保证渤海湾海峡隧道的顺利开通。现在已经完成了资料收集、现场考察调研,以及海峡通道的必要性、方案、投融资方式等研究,研究报告有10份,包括对渤海海峡跨越通道登陆点比选及接线规划、桥隧方案比选、施工技术、风险评估等。”王梦恕透露。
据王梦恕介绍,渤海湾海峡隧道竖井设置线路,将穿越的岛屿有:北隍城岛、南隍城岛、大钦岛、砣矶岛、北长山岛、南长山岛。渤海湾海峡隧道断面形式,将综合坡度选择、纵断面选择、隧道最小埋藏来考虑。主隧道、服务隧道陆域浅埋段、海底段断层破碎带,采用钻爆法施工,其余采用TBM法施工,主隧道TBM至今11.2米,服务隧道9.5米。而施工总部署共分为5个施工区段,共15台TBM,工期约8到10年。
渤海湾海峡跨海通道建设,是事关全局、事关长远的重大重大政治意义、经济意义、军事意义,不容低估。尽快实施修建显得尤为重要。
中国铁路技术的未来走向
展望我国未来的高铁发展之路,王梦恕的构想极具现实意义:“主要分三个出口对国外疏通,即我国东北、西北、西南,如果修建成功,铁路将富国强民、改变国家发展。”
——东北口。沿欧洲北部途径西西伯利亚、莫斯科、芬兰、北欧等地。“这其中有一个矛盾,就是俄罗斯的列车轨距是1500毫米,我国和欧洲的都是1435毫米。目前正在谈,建议其与世界接轨。”如果该条铁路线路得到国家批复,人们到东北的一些国家,即可实现从飞机到高铁的转变。王梦恕表示,目前进展比较慢。
——西北口。沿欧洲南部从新疆经过吉尔吉斯斯坦、乌兹别克、土耳其、伊朗、德国等国家。如果建成将改变整个大西北地区的经济发展,对全国经济的发展都有着助力作用;在运输上,运输量将会加倍,运输时间将大大减少。
“仅仅依靠海运非常危险,我国90%的油都是海上运输,如果不多条护航通道,一旦运油遇到突发情况中断,就十分危险。如果这条通道修建成功,海上海底双重保障安全性就比较高了。”王梦恕面容堪忧地说。
——西南口。此条线路是从大理开始,到缅甸、东盟、新加波、老挝、柬埔寨、马来西亚、泰国等。据悉,该条线路即将开工动土。国内通道今年正在准备阶段,其中一个高丽贡山34公里的大隧道已在论证,2014年将开工。王梦恕介绍,“如果修通不仅解决了国内的就业问题,也疏散了人口,促进经济快速发展。”
目前由于我国企业要走出国门,许多大型设备从西北、东北铁路口岸运出,可以大幅度节约资金和时间;当前,长安号国际货运班列开行,唤醒了丝绸之路的汽笛声,引领了郑州——欧洲,蓉欧、渝新欧,以集装箱火车方式,也在开通应用。所以加快三条外出通道的建设已进入必要性和紧迫性时期。
“像我国的煤炭资源,国内一年需求要39亿吨,如果仅靠国内煤炭资源补贴,40年国内资源将耗尽。所以现在大量进口煤炭,而修建高铁运煤,运输量将大大增加,运输时间也会成倍缩小。”谈起对外铁路修建的重要性,王梦恕娓娓道来。
王梦恕关于对外输出高铁技术的理念,令人耳目一新。“外国人要用我们的高铁设备和技术,我们不要钱,用高铁换粮食、油资源、矿资源等。”
对铁路建设建言献策,王梦恕有话要说:“从铁路的发展史,能看到整个管理水平和技术全靠中国人自己,机车车辆买的不是车,买的是工艺,买车时要将工艺图纸拿回来。是站在巨人的肩膀上,引进消化吸收再创新。”“目前铁道部改组,导致出现了一些不良的风向标。铁路与运营分家的分散管理,导致办事效率低,而以盈利为目的的铁路兴建,导致铁路能收回成本的就修,收不回的就不修,资金的缺口让其很难去考虑国家的需要,让人实为担忧。未来10年将是欧亚经济大陆整合的战略关键期,是抢占制高点的关键时期。而高铁、火车作为重要的输出工具,不容小窥。”
铁路建设的必要性和急迫性,是王梦恕经常向国内外介绍的报告内容,他希望在2040年铁路总运行量达到孙中山百年前要求——17万公里,本世纪末要超过美国的27.2万公里。这个要求并不高,因为中国有14亿人口。
潜心“钻”隧道 精心育人才
十年树木,十载风,十载雨,十万栋梁。
身为科研人员,王梦恕创造了一个个奇迹,收获了诸多的科研成果;身为一家之主,王梦恕坦诚地告诉记者,他没能尽到责任;身为教师,他培养了一批又一批学生,成为我国隧道及地下工程科研的中坚力量。
自1998年,王梦恕开始招收博士生、博士后以来,至今已培养了43名博士、博士后,正在培养的博士与博士后15名。而年逾七旬的他还计划在80岁时,送给自己一份礼物,那就是再培养出80到100名博士、博士后,并争取让中国隧道及地下工程试验研究中心变成国家重点实验室。目前,他培养出的毕业生,在国家建设的许多重点工程里,均挑起了大梁,成为总工程师或项目负责人。
每年,王梦恕都会组织1-3次“聚会”,称为不声张的学术研讨交流会。作为王梦恕的学生,每个人都要发言,并汇报一年来的工作情况,以及对隧道实验中心建设与发展的建议。而每年学生们都会不约而同地把大聚会的日子定在12月24日,这天不仅处于年关岁末,也正是恩师的生日。
培养人才,王梦恕一再教育学生:做学问要淡泊名利,利欲熏心是很难在科研上作出成就的;要有团队精神,只有和大家团结一致才能形成更大的力量为祖国作贡献。
每每看到自己的学生大展宏图,在不同的岗位上为祖国、为企业做出各种成绩时,王梦恕都会从内心里感到高兴。“而每当学子们在刚出校门遇到困难,处于进退两难时,我也感到焦虑不安;我总是自觉不自觉地牵挂着、倾听着每个学子的一切;我不愿表露内心的喜和愁……我要求学生们心中永远装着祖国、装着人民、装着母校、装着企业和集团的荣誉,永远无愧于自己所从事的事业……”一名学子送给王梦恕生日礼物——《隧道与地下工程技术及其发展》书中的序这样写道。
莫道桑榆晚,为霞尚满天。他用责任和信仰书写着夕阳美景,他用忠诚和余热散发着耀眼的光芒,他用隧道梦想塑造着美丽中国梦的华丽乐章……已年逾古稀的王梦恕,正全身心地投入在渤海海峡跨海通道的建设上,与台湾同行规划着从大陆平潭岛到台湾新义市的铁路隧道的建设,在为我国隧道及地下工程的两岸人民不断奉献着,他仍一如既往阔步前行着。
编后:“他的一生命运跌宕坎坷,在攀登科学高峰的路上充满艰辛,尤其是在对地下工程学的研究中,多少成果都是用献血甚至冒着生命危险换来的。正是生活的磨难,岁月的洗礼,成就了他今日在中国地下工程学界的地位。”
——中国工程院院士施仲衡评王梦恕