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扎根一线 科技报国
□掘进机国重 张蕾
4月30日，在河南省劳动模范暨先进工作者表彰大会现场，河南省劳动模范、隧道掘进机及智能运维全国重点实验室高级工程师赵海雷在众人赞赏的目光中走上台宣读倡议书。“争做奋斗者，勇当排头兵”，洪亮而坚定的声音响彻人民会堂。
“很荣幸能够代表全省劳模和先进工作者宣读倡议书，这将激励我继续扎根一线，科研报国。”今年37岁的赵海雷说。
2016年硕士毕业后，赵海雷进入隧道掘进机及智能运维全国重点实验室工作，从事隧道掘进机（TBM）相关研究，这意味着他所奔赴的施工地点地质条件极其复杂，工作环境异常艰苦。多年来，赵海雷不是在施工现场，就是在实验室里进行数据计算、模拟测试，几乎每天都与土石作伴。
研制国产大直径硬岩TBM，助力“一带一路”工程建设
在赵海雷的经历中，云南大瑞铁路高黎贡山隧道可以说是最艰难的工程之一。这座隧道是大瑞铁路的控制性工程，处于喜马拉雅地震带，几乎涵盖了突泥、涌水、软弱围岩等所有隧道施工的不良地质条件，被称为TBM施工“禁区”。
“第一次到现场我就被震惊了，隧道的围岩极其破碎，仿佛是一个个碎石块堆起来的，洞里还像下大雨一样不停漏水。”赵海雷说，在这种条件下施工，就像在“豆腐里打洞”，面临着刀盘易被卡、换刀难度大、塌方风险高等种种难题。
为了研制出可以在“禁区”掘进的国产TBM装备，赵海雷作为核心成员，参与了隐藏式常态化超前钻探系统、前置式自动化湿喷系统、加强型大范围初期支护系统等研究，助力国产大直径硬岩TBM——“彩云号”成功研制。“目前隧道仍在施工，我们最新研发出的快速换刀技术已经在‘彩云号’TBM试验和应用，不仅能够有效提高换刀效率，还能保障施工安全。”他说。
扎根西南偏远山区隧道工程，破解岩碴回收利用难题，保护生态环境
针对我国西南片区山岭隧道工程岩碴运输困难，且堆积容易造成环境污染等问题，赵海雷主动请缨，组建现场岩碴回收利用科研小组。从2021年开始，他长期带领团队驻扎施工一线，穿梭于隧道、岩碴堆放场以及现场测试中心之间，经过近两年的夜以继日，通过对几十种配方反复尝试和几千个试块的性能测试，最终配制成功了部分岩碴替代粗骨料的生态早强喷射混凝土，用于现场隧道的初期支护。每年可为现场节约材料成本近2000万元，同时对我国西南地区脆弱的生态环境起到了良好的保护作用。
参与陕西引汉济渭供水工程，攻克高磨蚀地层滚刀磨损预测难题
引汉济渭工程秦岭隧洞岭南段岩石强度高，石英含量大，堪比“天然的磨刀石”，滚刀作为隧道掘进机的“牙齿”,很容易在此类地层中发生崩裂和异常磨损，导致刀具消耗量大、刀具更换时间长，严重影响了隧道掘进机的施工进度和成本。
为了攻克这一难题，赵海雷和团队成员白天钻隧道检查刀具、记录数据、收集岩样，晚上统计分析数据、挖掘磨损规律、研讨实验方案。他们先后从数十个隧道项目取回近千组岩石样品，“引汉济渭”“广州地铁”“厦门地铁”等等，实验室堆满了种类繁多的岩石样本。
起初滚刀耐磨性没有统一的评价方法，赵海雷便和团队成员加班加点，开发了岩石磨蚀性伺服实验仪、滚刀复合磨损实验平台，并获得了发明专利，建立了行业标准。
夜以继日的“磨石头”是无趣和乏味的，但功夫不负有心人，在开展了上百组钢针摩擦、岩石压剪、矿物检测等室内实验后，他们终于摸清楚了滚刀与岩石的匹配关系，不仅延长了滚刀使用寿命，而且提升了掘进工效。
国产滚刀刀圈的性能达不到使用要求，赵海雷便联合多个滚刀厂家开展现场对比与优化试验，突破国产滚刀对进口滚刀的平替，进而降低了滚刀使用成本。该研究成果在中铁一局集团城市轨道交通工程有限公司、中信重工机械股份有限公司及我集团等单位得到推广应用，荣获河南省科技进步二等奖。这更加坚定了他在隧道科研这条道路上不断前行的决心。
破解超特长隧 洞TBM施工运输难题，实现施工现场调度管理智能化
随着我国隧道工程突飞猛进的发展，超长距离隧道工程越来越多。然而在长距离隧道内，车辆会车一直是个难以解决的安全问题。面对难题，赵海雷于2019年成立了技术攻关团队，整天泡在幽暗湿滑的隧道里，测试信号和分析数据，平均每天徒步10千米以上，经过将近5年的努力，终于开发了深埋隧道车辆实时定位及通信技术，研制了隧道车辆无轨运输智能避让系统，有效地降低了长距离大坡度单车道无轨运输车辆行驶风险，为施工项目物料高效运输提供了技术支撑，经过不断的迭代升级，该系统已经升级到3代。目前该系统已在新疆YE供水项目、上海机场联络线项目、高原CZ铁路项目等得到应用，可提高单个项目综合经济效益2000万元。
从参与研制国产大直径TBM到破解岩碴回收利用和攻克高磨蚀地层滚刀磨损预测难题，再到研发隧道车辆无轨运输智能避让系统，赵海雷从未停止科研的脚步。他说：“我愿当好‘大国重器’盾构机的螺丝钉，潜心科研、勇攀高峰，为加快实现高水平科技自立自强而奋斗。”
4月30日，在河南省劳动模范暨先进工作者表彰大会现场，河南省劳动模范、隧道掘进机及智能运维全国重点实验室高级工程师赵海雷在众人赞赏的目光中走上台宣读倡议书。“争做奋斗者，勇当排头兵”，洪亮而坚定的声音响彻人民会堂。
“很荣幸能够代表全省劳模和先进工作者宣读倡议书，这将激励我继续扎根一线，科研报国。”今年37岁的赵海雷说。
2016年硕士毕业后，赵海雷进入隧道掘进机及智能运维全国重点实验室工作，从事隧道掘进机（TBM）相关研究，这意味着他所奔赴的施工地点地质条件极其复杂，工作环境异常艰苦。多年来，赵海雷不是在施工现场，就是在实验室里进行数据计算、模拟测试，几乎每天都与土石作伴。
研制国产大直径硬岩TBM，助力“一带一路”工程建设
在赵海雷的经历中，云南大瑞铁路高黎贡山隧道可以说是最艰难的工程之一。这座隧道是大瑞铁路的控制性工程，处于喜马拉雅地震带，几乎涵盖了突泥、涌水、软弱围岩等所有隧道施工的不良地质条件，被称为TBM施工“禁区”。
“第一次到现场我就被震惊了，隧道的围岩极其破碎，仿佛是一个个碎石块堆起来的，洞里还像下大雨一样不停漏水。”赵海雷说，在这种条件下施工，就像在“豆腐里打洞”，面临着刀盘易被卡、换刀难度大、塌方风险高等种种难题。
为了研制出可以在“禁区”掘进的国产TBM装备，赵海雷作为核心成员，参与了隐藏式常态化超前钻探系统、前置式自动化湿喷系统、加强型大范围初期支护系统等研究，助力国产大直径硬岩TBM——“彩云号”成功研制。“目前隧道仍在施工，我们最新研发出的快速换刀技术已经在‘彩云号’TBM试验和应用，不仅能够有效提高换刀效率，还能保障施工安全。”他说。
扎根西南偏远山区隧道工程，破解岩碴回收利用难题，保护生态环境
针对我国西南片区山岭隧道工程岩碴运输困难，且堆积容易造成环境污染等问题，赵海雷主动请缨，组建现场岩碴回收利用科研小组。从2021年开始，他长期带领团队驻扎施工一线，穿梭于隧道、岩碴堆放场以及现场测试中心之间，经过近两年的夜以继日，通过对几十种配方反复尝试和几千个试块的性能测试，最终配制成功了部分岩碴替代粗骨料的生态早强喷射混凝土，用于现场隧道的初期支护。每年可为现场节约材料成本近2000万元，同时对我国西南地区脆弱的生态环境起到了良好的保护作用。
参与陕西引汉济渭供水工程，攻克高磨蚀地层滚刀磨损预测难题
引汉济渭工程秦岭隧洞岭南段岩石强度高，石英含量大，堪比“天然的磨刀石”，滚刀作为隧道掘进机的“牙齿”,很容易在此类地层中发生崩裂和异常磨损，导致刀具消耗量大、刀具更换时间长，严重影响了隧道掘进机的施工进度和成本。
为了攻克这一难题，赵海雷和团队成员白天钻隧道检查刀具、记录数据、收集岩样，晚上统计分析数据、挖掘磨损规律、研讨实验方案。他们先后从数十个隧道项目取回近千组岩石样品，“引汉济渭”“广州地铁”“厦门地铁”等等，实验室堆满了种类繁多的岩石样本。
起初滚刀耐磨性没有统一的评价方法，赵海雷便和团队成员加班加点，开发了岩石磨蚀性伺服实验仪、滚刀复合磨损实验平台，并获得了发明专利，建立了行业标准。
夜以继日的“磨石头”是无趣和乏味的，但功夫不负有心人，在开展了上百组钢针摩擦、岩石压剪、矿物检测等室内实验后，他们终于摸清楚了滚刀与岩石的匹配关系，不仅延长了滚刀使用寿命，而且提升了掘进工效。
国产滚刀刀圈的性能达不到使用要求，赵海雷便联合多个滚刀厂家开展现场对比与优化试验，突破国产滚刀对进口滚刀的平替，进而降低了滚刀使用成本。该研究成果在中铁一局集团城市轨道交通工程有限公司、中信重工机械股份有限公司及我集团等单位得到推广应用，荣获河南省科技进步二等奖。这更加坚定了他在隧道科研这条道路上不断前行的决心。
破解超特长隧 洞TBM施工运输难题，实现施工现场调度管理智能化
随着我国隧道工程突飞猛进的发展，超长距离隧道工程越来越多。然而在长距离隧道内，车辆会车一直是个难以解决的安全问题。面对难题，赵海雷于2019年成立了技术攻关团队，整天泡在幽暗湿滑的隧道里，测试信号和分析数据，平均每天徒步10千米以上，经过将近5年的努力，终于开发了深埋隧道车辆实时定位及通信技术，研制了隧道车辆无轨运输智能避让系统，有效地降低了长距离大坡度单车道无轨运输车辆行驶风险，为施工项目物料高效运输提供了技术支撑，经过不断的迭代升级，该系统已经升级到3代。目前该系统已在新疆YE供水项目、上海机场联络线项目、高原CZ铁路项目等得到应用，可提高单个项目综合经济效益2000万元。
从参与研制国产大直径TBM到破解岩碴回收利用和攻克高磨蚀地层滚刀磨损预测难题，再到研发隧道车辆无轨运输智能避让系统，赵海雷从未停止科研的脚步。他说：“我愿当好‘大国重器’盾构机的螺丝钉，潜心科研、勇攀高峰，为加快实现高水平科技自立自强而奋斗。”