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深耕地下铸重器 智筑通途践初心
——记全国五一劳动奖章获得者刘永胜

□掘进机国重 张蕾

  在中铁隧道局,有这样一位技术专家:办公室里常年摆放着从隧道施工现场带回的岩芯样本,手机里存着数十个隧道施工现场的联系电话,从业二十余年,坚守在隧道及地下工程科研与施工最前沿,一项项原创性成果,推动我国隧道建造技术从“跟跑”到“领跑”,用实际行动诠释了新时代科技工作者的使命担当。他便是全国五一劳动奖章获得者——隧道掘进机及智能运维全国重点实验室执行主任刘永胜。

攻克超大跨洞库世界级难题  

  2019年深秋的一个夜晚,某地下洞库项目部的会议室灯火通明。刘永胜和团队成员围坐在图纸前,已经进行了数小时的讨论,桌上散落着十几份被反复修改的设计方案,白板上画满了力学分析图。“超大跨度,扁平率还极小,这在国际上没有先例。”一位年轻工程师低声说道,语气中带着疑虑。刘永胜知道,这不是一场简单的技术攻关,而是一次向世界级难题发起的冲锋。
  70米级超大跨扁平地下洞库,跨度是常规洞库的几倍,矢跨比小于0.2,围岩应力集中,结构体空间效应突出。这超出了既有洞库设计理论、经验的适用范畴,工程建设和运维面临极大的技术挑战。他们从零开始,创立了全新的洞库场变控制理论和围岩评价体系,首创“三洞-两柱”纵向推进、“预锚-变跨”横向成洞的施工工法,并构建了全生命周期的智能监测预警平台。 2021年,全球首座超大跨扁平地下洞库建成,一举超越了挪威奥林匹克山地下运动场保持的国际最大跨度纪录,而且建设工期缩短了20个月,创造了显著的经济效益。该成果荣获省级科技进步一等奖,9位院士一致评价“总体达到国际领先水平”,在多领域重大工程中推广应用。

攻坚高原深埋隧道技术壁垒

  从城市地下洞库到雪域高原,刘永胜的战场永远在最艰险的地方。2021年,中铁隧道局成立高原铁路技术创新中心,刘永胜主动请缨担任技术创新中心副主任,带着团队挑战“生命禁区”。
  高原项目,海拔将近4000米,隧道埋深超千米。高原高寒环境、断层破碎带、高地震烈度活跃区,是隧道施工中最难啃的“硬骨头”。更严峻的是,这里还存在岩爆、大变形、突涌水、高地温等多重灾害叠加的极端工况。
  “他第一次进洞勘察时,高原反应很严重,头疼欲裂,但他坚持要走完整个掌子面。”一位现场技术人员回忆道,“出来的时候,他脸色发紫,却笑着说看到了真实情况,心里才有底。”三年时间里,刘永胜一次次深入隧道掌子面,获取第一手地质资料和施工数据。他的笔记本上密密麻麻记录着各种参数:围岩等级、地应力数值、涌水量、温度……这些看似枯燥的数字,在他眼中都是破解工程难题的钥匙。
  面对千米级埋深隧道的世界级难题,刘永胜带领团队取得三项关键突破:创立高原深埋隧道场变理论与韧性支护技术、研发高韧支护材料、在色季拉山隧道实现高韧喷锚替代钢拱架,隧道施工创造了月进尺181米的纪录;研发岩爆、大变形等灾害智能感知与控防技术,及拱锚一体化台车、新型TBM物料运输设备等重大装备,为应对极高地应力、高温热水等难题提供支撑;建立TBM卡机预测与防控成套技术,成功应用于高原铁路复杂地质段,保障施工安全,相关成果有力支撑了超级工程建设。相关成果获得河南省科技进步二等奖等奖项,为高原铁路的顺利推进提供了坚实的技术支撑。

精研数智赋能隧道新发展  

  2024年,全球最大直径高铁盾构隧道崇太长江隧道施工现场,盾构直径超过15米,穿越长江底部复杂地层。传统的盾构施工依赖操作手的经验,遇到复杂地质时往往被动应对。刘永胜带领团队在这里做了一个大胆尝试:研发行业首个盾构隧道智能管控平台。刚开始,现场的老盾构司机不太相信机器能比人判断得更准。项目技术人员回忆道:“刘总带着团队24小时守在控制室,逐条分析数据,优化算法。有一次,系统提前3小时预警掌子面前方的富水砂层,避免了可能的涌水事故。从那以后,大家更加坚定了智能建造的信心。”这个平台搭建了涵盖智能感知、智能决策等九大模块的智能建造体系,实现了盾构掘进效率提升超200%,创造了超大直径盾构月掘进718米的世界纪录。
  刘永胜在隧道智能建造领域成果斐然,他带领团队突破群组装备多要素业务互馈技术,建成国内最大盾构TBM工程大数据平台,服务众多线路,积累海量数据;在智能掘进系统开发上,基于“云-边-端”架构,突破多项关键技术,建立运行参数优化决策方法,研发地质反演系统,实现“有人值守、无人操控”常态化掘进;牵头研发国内首个隧道与地下空间领域垂直大模型,创建专业数据集,开发算法库,构建全生命周期技术体系,形成总体解决方案;牵头发布《中国盾构/TBM隧道智能建造蓝皮书》,组建了汇聚164家单位的盾构/TBM大数据挖掘共同体,发表论文5篇、授权专利5项,为我国隧道智能建造技术引领发展贡献卓越力量。

深耕一线培育行业栋梁 

  把实验室搬到工地、把论文写在隧道“掌子面”,是刘永胜对团队成员的核心要求。他主张科研要紧密对接国家重大战略需求,具备扎实的理论基础、前沿的创新思维能力、应对和解决复杂问题的能力。在他的带领下,实验室近几年先后获得30余项省部级以上科技进步奖,青年研发团队获得中国青年五四奖章集体,2个课题组获得全国技能大赛优胜奖,2人获得中国中铁首届“先锋杯”创新大赛二等奖,1人获得全国劳模,1人获得第十八届全国职工职业道德建设标兵,2人获得工程建设科技创新人才万人计划青年拔尖人才,1人获得郑州市优秀青年科技人才。
  刘永胜不仅是卓越的科研工作者,也是一位深受爱戴的导师,为隧道行业培养后备力量。自2016年起,他在郑州大学、河南理工大学等多所高校任导师,将个人丰富的工程经验与专业知识倾囊相授,并以身作则,引导学生将个人理想融入国家发展大局,鼓励他们在工程实践中建功立业。他推动郑州大学与中铁隧道局构建“产学-产研-产用”联动的创新和产业化模式,建立博士后联合培养流动站、深度参与工程硕博联合培养、联合申报科研项目,深入推进产教融合和校企合作,为行业输送了大批高素质人才。
  隧道人都有一个信念:隧道尽头是光明。从地下洞库到高原铁路,从长江水下隧道到高原水电工程,刘永胜的足迹遍布祖国的大山深处、江河之下。也正是带着这样的信念,他在超宽、超深、智能化的隧道建造技术高峰上不断攀登,他用智慧和汗水,在黑暗的地层中开凿出一条条光明通道;他用创新和坚守,推动中国隧道建造技术走向世界前沿。


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