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攻难克险的“隧道人生”——访全国勘察设计大师、隧道专家李国良

     发布:2017/10/11   浏览:+ 放大字体 | - 减小字体

摘 要:提起中铁第一勘察设计院集团有限公司(以下简称“中铁一院”)副总工程师李国良,行业内的人都知晓这位著名的隧道专家,世界上最大断面的黄土隧道——秦东隧道,凝结着他的智慧;中国最长的铁路隧道——乌鞘岭隧道,洒下了他的汗水;世界高海拔第一长隧——关角隧道,融入了他的心血,几十年来,他参与和主持设计的隧道多不胜数。他孜孜追求,不断探索,获得国家科技进步奖2项,省部级科技奖11项,编写专著3部,发表论文数十篇,铸造了一批举世瞩目的精品工程,取得了一系列创新成果。

郑西高铁——破世界性难题

“上午吃泡馍,下午尝水席;上午游雁塔,下午看少林……”2010年,“郑西高速铁路”的开通,对陕豫两地人民来说,有着历史性的意义。这条时速超过350公里的高速铁路的建成,让豫陕之间的交流与沟通更为密切。郑州和西安的旅行时间由过去的6—8小时缩短至2小时。至此,陕豫两地人也能享受到和东部地区一样的“高速待遇”了。

郑西高铁作为我国“四纵四横”高速铁路网的重要组成部分,是我国中西部地区第一条高速铁路,它的建成为我国铁路发展史增添了浓重辉煌的一笔。郑西高铁是世界上首条修建在大面积湿陷性黄土地区的高速铁路,80%的地段处于湿陷性黄土地区,全线地质复杂,工程建设难度大。2006年始,李国良作为专业负责人,主持陕西段大断面黄土隧道工程的设计工作。陕西段共4座隧道,其中最长的为位于陕西省潼关境内的秦东隧道。长7686米,为双线黄土隧道,是郑西铁路客运专线的控制性工程。最大开挖断面达164平方米,也是目前世界上最大断面的黄土隧道,是我国特有的高原地质隧道。

李国良介绍,“陕西段隧道面临诸多设计难点,如黄土隧道结构松散、自稳能力差、开挖面积达170平方米,国内外尚无类似的工程实例。另外,隧道内铺设无砟轨道,工后沉降要求不大于15毫米;隧道洞口基底位于湿陷性黄土地层中,须采用有效基底处理措施,但隧道施工空间有限,施工难度及风险极大。同时,还需考虑郑西客专设计时速为350公里,列车在隧道内高速运行产生的空气动力学效应在洞口以微压波的形式进行释放,易对邻近建筑物和周边环境造成不利影响。”

通过科研攻关,郑西高铁顺利建成通车,填补了世界黄土隧道施工技术的空白,破解了多项世界性隧道施工技术难题。郑西高铁开挖断面由普速铁路60~110㎡提高至170㎡,实现了大断面黄土隧道修建技术的重大突破,并首次在湿陷性黄土地区建成了满足工后沉降不大于15mm 要求的高速铁路隧道工程。依托项目,李国良对黄土隧道空间变形机理、设计方法和施工技术等一系列关键技术开展科学研究,形成了大断面黄土隧道建设成套技术,对后续高速铁路的建设有巨大的指导和引领作用。研究成果形成国家级工法1 项,编制了《铁路黄土隧道技术规范》等两项标准。因此,该项目荣获了国家科技进步二等奖、陕西省优秀工程设计一等奖。

乌鞘岭隧道——天险化坦途

乌鞘岭位于甘肃武威市天祝藏族自治县,因地势险要,地理位置特殊,成为丝绸之路上的咽喉,往来者皆要翻山越岭,路途凶险异常。随着国家西部大开发战略的全面实施,乌鞘岭交通梗阻的现状成了制约中西部经济腾飞的“瓶颈”。

开辟新通道,以最短的距离穿越乌鞘岭,以最快的速度打通乌鞘岭!这是西部大开发战略作出的唯一选择。

作为设计总工程师,李国良主持了我国首条超过20公里长度的乌鞘岭隧道的设计,他使这条地质复杂的特长隧道仅用时40个月即建成,最终获得了中国铁道学会科技进步特等奖。

乌鞘岭隧道是目前我国最长的铁路隧道, 长20.5 km, 其地质条件复杂、工期极其紧张、工程规模巨大, 引起了国内外地下工程界的瞩目。施工人员更是形象地把这里誉为“地质博物馆”。之所以这样说,是因为隧道群地处内蒙古高原、黄土高原、青藏高原交汇地带,其地质构造发育、工程地质与水文地质条件复杂,且海拔高、昼夜温差大,降雨雪量较大。

2005年9月30日,经过两年多的艰苦施工,乌鞘岭特长隧道终于顺利全线贯通。作为兰新铁路最长的隧道,开通运营后,极大改善了陆桥通道的通行能力,打破了兰新铁路长期受制于乌鞘岭困难路段的制约,促进了以铁路为主骨架的综合交通运输体系的建设,显著增强了内地与西部省区的广泛交流与合作。线路标准得到极大提高,线路缩短30.4km,货运时间由6h缩短至4h,客运时间由4h缩短至2.5h,运输能力较既有线路提高4倍。兰新铁路开通三年即实现货流密度翻倍,客运能力增加60%的目标,年增加货运收入6.55亿元,客票收入8.83亿元。

乌鞘岭隧道是我国铁路跨越式发展的标志性工程,是我国铁路史上首次长度突破20km、工期最紧、辅助坑道最多、施工进度最快的一条铁路隧道,对今后铁路特长隧道的设计和施工具有很好的指导意义;乌鞘岭隧道的建成,彻底打破了影响兰新铁路运输的“瓶颈”制约,对发展、完善西北路网整体运输能力起到重要作用。

关角隧道——在天路开凿世界最长“天梯”

“关角”,藏语意为“登天的梯”。位于青海省天峻县和乌兰县境内的关角山横亘在天峻大草原和柴达木盆地之间,平均海拔3800余米,气候严寒,空气稀薄,四季飘雪,长冬无夏。

既有青藏铁路西格段关角隧道修建于建国初期,受当时国力和技术水平制约,采用的技术标准相当低,投入运营以来病害不断,一度限速15km/h运营。在青藏铁路西格段增建二线项目中,实施修建的关角特长隧道为两管单线隧道,单管长32.69km,投资28.5亿元。2014年投入运营以来,取得了显著的社会和经济效益。关角隧道的建成,使年输送能力达到9604万吨,大大缓解了铁路运输的供需矛盾。运营线路缩短37.7km,车站减少6处,列车运行速度达160km/h,平图能力达180对,通过时间由2小时缩短为20分钟,年节约运营费5000万元,运输能力和效率显著提升。

在新关角隧道的修建过程中,李国良针对高寒缺氧、地质条件极其复杂等难题研发的长斜井隔板风渠通风、高原铁路特长隧道防灾救援及运营通风技术经评审达到“国际领先水平”。并研究应用了多项创新技术,既很好的解决了建设中的技术难题,又在实践中培养了人才,使我国特长隧道的勘察设计、施工、监理和建设管理等方面取得了巨大进步。

至此,关角隧道成为青藏线上可以翻越的天梯。他的贯通,凝聚了无数铁路人的汗水和风险,面对世界技术的难关,李国良更用自己的肩膀撑起建设“世界一流高原铁路”的梦想。

隧道,缩短了时空,让困难的事情更加容易,让复杂的事情更加简单。“易简而天下之理得矣,天下之理得,而成位于其中矣。”在中国桥隧事业的发展中,李国良大师功不可没。在28年的勘察设计生涯中,李国良大师先后主持完成十余条铁路及地铁项目的设计,在大断面黄土隧道、特长隧道、TBM隧道、大变形隧道、高寒及地热隧道等领域形成了技术专长,建成了一批具有创新性和影响力的重大工程,攻克下了一个又一个世界之最。作为一位隧道专业的大师,他为我国的隧道建设做出了瞩目的贡献。

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