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中国地铁60年 | 王梦恕院士:地铁暗挖工法的先驱者

中国地铁60年 | 王梦恕院士:地铁暗挖工法的先驱者 城市轨道交通网CCRM
2018-05-15
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导读:王梦恕,隧道及地下工程专家,中国工程院院士。1964年毕业于西南交通大学(时称唐山铁道学院)。


地铁暗挖工法的先驱者

   王梦恕院士   


早期北京地铁有两条,一条是绕内环路的马蹄型环线地铁,一条是从北京站到苹果园方向的直线地铁。为了环线能环起来,直线与环线能联通,就必须在复兴门修一条地铁折返线。1986年以前,若提出地铁的修建方法,人们的脑海里只有明挖的概念,就是把地面“开膛破肚”。除此之外,还能有什么方法呢?


那个时候,很少有人知道修建地铁还能用暗挖方法。所谓暗挖,也就是说,不破坏地面任何结构和地下任何管线、建筑物,地面照常运营,地下照常施工。暗挖方法就像穿山甲在地下挖洞。暗挖原理是不是由仿生学而来,不得而知,但用这个比喻,却十分恰当。


1986年初的一天,正在主持大秦铁路军都山隧道黄土地层双线浅埋隧道施工实验的王梦恕去铁道部办完事,走在长安街上,看到不少人在忙着测量路面,圈地刨树。他好奇地上前询问,人家告诉他:“准备在这里修建地铁折返线了,附近的树木都要刨掉,立交桥都要拆迁。”王梦恕一听,当时就急了:“什么年代了,还要明挖修建地铁?”痛心疾首之中,王梦恕想起了刚参加工作时的那段时光。


那是1965年,王梦恕刚刚研究生毕业。正赶上我国第一条地下铁道工程——北京地铁一线工程开始修建,王梦恕来到北京地铁公司报到上班。


北京地铁曾经是(前)苏联援建项目,由于众所周知的原因,专家撤走了,所有设计图纸也全部拿走了。为争一口气,中国人从头开始,自己干。能参加这项工程建设,为首都建设出力,王梦恕感到兴奋而自豪。专业正对口,在这里工作,可以一展才华,实现自己的抱负和理想。


同样令王梦恕回忆而感到快慰的是,在那个年代,那些学术界泰斗不仅没有为面子而伤和气,反而更加看重它这个年轻人。这使王梦恕感慨万分。他感到,中国人就是中国人,专家就是专家,他们那种严谨的治学态度永远值得自己学习。


王梦恕在日常的工作中,经常把学习和提问看得很重,多问几个为什么就可找出真知,就可在生活中找到碰撞的火花,就会有新的想法和创新,他从不愿套用规范去工作,而用思考去解决问题。他经常讲规范是可以随时提高、充实而改变的,只有否定过去的不足才会有创新和发展。他不愿意满足现状,他凭着对事业的责任感,经常自己给自己找拼搏的机会,给自己压担子。



弹指20年,往事历历在目。 想不到20年后,还用那种远远落后于时代的老办法修建地铁。泱泱大国的中华民族怎么还在20年前的水平徘徊?而且,经过20年的发展,长安街上已是高楼林立,长安街下已是管线密布,这些建筑岂能忍心拆掉? 强烈的民族自尊心使得王梦恕痛心疾首。


王梦恕联想到新的施工方法、施工原理已经成为运用于大瑶山隧道、军都山隧道,显示出无与伦比的优越性,军都山隧道黄土浅埋暗挖实验也已取得成功,为什么不能应用到地铁修建中,搞出一种暗挖新方法?


不能再容忍了。强烈的事业心和责任感催促王梦恕立即赶到北京地铁总公司,找到公司领导,痛陈明挖之弊端,细数暗挖之优点,极力游说采用暗挖技术修建地铁。人家说:“晚了,工程都已发包出去了。我们也不想明挖,可北京的地质全是粉细沙松散结构,早在50年代,(前)苏联专家就已论证过了,北京地铁只能明挖,不能暗挖。”


王梦恕不甘心,回到军都山,把正在进行的黄土段浅埋暗挖实验与北京地质情况仔细地作了对比,进行了一系列的可行性研究。手里有了这些宝贵的资料,心里也就有了充分的把握。王梦恕决定,再找北京市有关领导。


这次,王梦恕约上隧道局的领导一起到北京,找到北京地铁总公司的领导,有根有据地宣传采用暗挖技术修建地铁的种种好处以及采用暗挖技术的可行性。


“暗挖比明挖优越得多。采用暗挖法施工,不占地,不拆迁,不扰民,不破坏道路,不影响交通,无环境污染,无尘土噪音,投资少,收益多......”王梦恕滔滔不绝地说,并详细加以解释,希望以真诚感动上帝。


“想想吧,我们中国这么大的国家,现在已经是80年代了,还要用明挖方法修建地铁,而且是在首都,这不令世界耻笑我们吗?”王梦恕越说越激动,末了,竟着急地说:“这样吧,你们如果还不相信,就请你们到我们施工的工地现场考察考察。”


在王梦恕绘声绘色的宣传鼓动下,北京地铁总公司领导答应去看看。路上,王梦恕忍不住动情地说:“在首都长安街上‘开膛破肚’修地铁,我作为一名隧道和地下工程技术人员,感到丢脸!”


谨慎、务实的北京地铁总公司领导来到军都山隧道工地后,耐心地听取了有关黄土段浅埋暗挖实验的情况汇报,仔细查阅了有关地质资料,仍不放心,就到现场参观考察。当察看了实验现场后,他们震惊了:军都山黄土段与北京市的地质情况极其相似,630米长、12米宽大跨度的黄土段洞子平均埋深只有10米多,最浅埋深仅有3米,洞内无一根木支撑而洞子却安然无恙,简直是奇迹!



他们似乎不敢相信自己的眼睛,于是又详细询问了初期支护的原理。尽管得知采用的是最先进的施工理念、施工技术原理,他们仍然对眼前的事实感到不可思议。在此之后,北京市先后组织7批专家前往军都山隧道浅埋黄土段考察,专家们对这种以及这种方法所创造的奇迹称赞不已。


北京地铁总公司领导召开专题会议,对这一奇特的施工方法进行研究讨论。大家一致认为,这种暗挖施工方法具有无比的优越性。然而,事关重大,且工程已经发包,若改弦易辙,恐怕不大妥当。经过反复斟酌,很快,一份翔实的报告材料呈送到北京市政府


领导看到这份报告材料后,十分重视,当即批示要对暗挖方法进行认真研究。随后,带领市委、计委、建委、科委、北京地铁总公司等有关领导前往实地考察。考察完后,对军都山黄土段暗挖施工方法大加赞赏。


一石激起千层浪。已经拿到施工标书、正紧锣密鼓进行前期施工准备的那家施工队伍,冷不防半路杀出个程咬金来抢夺他们的饭碗,顿时紧张起来。此时,王梦恕心急如焚。能否让北京地铁公司改变主意,只有天知道。


春天的脚步悄悄来临,工地上,树木已开始吐芽,小草已开始萌绿。王梦恕一次次向京城翘望,希望春天能带来好消息。也许是这份虔诚感动了上帝,也许是执著的敬业精神打动了北京地铁总公司。王梦恕终于盼来了回音:请专家论证暗挖施工方案,如果可行,可以考虑重新招标。这无疑是天大的喜讯!


王梦恕喜出望外,立即将这一消息报告隧道局领导。局领导连夜组织有关人员召开紧急会议,会议研究决定:由王梦恕负责,迅速准备详细的暗挖技术资料和暗挖施工方案,有关领导负责做好服务及其他相关事宜“此举只许成功,不许失败!”会议结束时,局领导下了死命令。专家论证会在北京举行。王梦恕在会上作了详细汇报,并进行了激昂的演说,当他讲到要用中国人自己的能力结束中国地铁明挖的历史的时候,博得了一阵又一阵的掌声。


王梦恕精心准备的暗挖方案获得了专家们的一致肯定。北京地铁总公司决定:重新招标!招标会上,评审委员会又进行了多次评审。最终,王梦恕拿出的暗挖施工方案,征服了所有评委。



1986年5月24日,北京市计委、建委、市政管委三家联合拍板:北京地铁复兴门折返线工程交由隧道局采用暗挖法设计、施工!1986年8月15日,北京地铁复兴门折返线工程隆重开工修建。宛如一颗璀璨明珠,折返线工程受到世人关注。


地铁复兴门折返线,处于长安街复兴门立交桥正东方,位于长安街国宾大道之下,每天有5万辆汽车、30万辆自行车以及百万人次通过。庞大的人流、车流,构成了车水马龙的壮观景象。


地面上车水马龙,而地面下则管线密布。复兴门折返线,全长358米,包括南北正线、渡线和各种洞室,需要开挖隧洞1098米,加宽断面31种,最大跨度14米,埋深9-12米,地质为第四纪冲、洪积砂砾层。在结构如此复杂、埋深浅和地质条件很差的情况下,首次在北京地铁使用浅埋暗挖法设计、施工,并不允许地面有大于30毫米的沉降量,这毕竟是史无前例的,其风险可想而知


“长安街上无小事”,别说是坍方,就是地面沉降几厘米,那也是爆炸性的新闻。这可不是闹着玩的,一旦出事,可能还要负政治责任。时任铁道部部长的丁关根,来到工地仔细察看了现场,又详细了解了施工方案的每一个细节明确指示:“不能坍方,不能下陷;只能成功,不能失败;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,作为指挥部副指挥长、总工程师的王梦恕已没有退路。“人生能有几回搏?拼将此生破险关!”抒发着这样的豪情,王梦恕带领30多名工程师在工地,夜以继日埋头科研、指导施工,不敢有丝毫的疏忽,每道工序都经过了反复的实验,以确保万无一失。


开工不到两个月,王梦恕已劳累得整个瘦了一圈。每天一进隧道,就是十几个小时,常常连饭菜都是别人给他送到洞子里,只好和着粉尘、油烟吃。日复一日,身体明显有点吃不消了。一次,王梦恕的扁桃体急性发炎,高烧达40度,走起路来两腿发软,就这样他还坚持进洞工作。工地离一家医院只有200米,相距这么近,他都舍不得挤出时间去一趟医院。后来还是别人知道了,找来点消炎药给他吃。


洞子在小心翼翼中悄悄向前延伸。地质情况比预想的要复杂得多,难关一个紧接一个,王梦恕的心始终悬在喉咙口。一天深夜,雷电交加,暴雨倾盆,工程指挥部接到现场紧急电话报告:“洞子有一处变形严重,有坍方危险!”王梦恕和指挥长拔腿就往现场跑,全身淋透了也顾不上擦一把。跑到现场,立即组织抢险。找到问题的原因是开挖面的上下台阶留的太短,未能稳定住有水有泥的工作面,一直忙到天亮,险情终被排除。超短台阶不适宜软弱地层的结论由此得出,事实再一次证明了实践出真知。



功夫不负有心人。经过365个日日夜夜的艰苦奋战,王梦恕和他带领的科技攻关组探索并总结出一套科学而严谨的18字施工原则:“管超前,严注浆,短开挖,强支护,快封闭,勤量测。”这18字构成了浅埋暗挖法的精髓。就是这18字原则,保证了地铁复兴门折返线施工的绝对安全。


“静悄悄的”12个月过去了,北京地铁复兴门折返线工程胜利建成。车水马龙的复兴门长安街上,并没有出现车辆绕行、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。像梦幻一般,一点动静都没有地建成了。


施工期间,美、德、英、法、日等国的专家纷纷前来参观、学习、交流,他们称赞这种施工方法有独到之处,施工速度世界罕见,这个创造了不起。冥冥之中,他们感到中国的浅埋暗挖技术正在崛起,正在对他们的技术构成威胁。


的确,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,一举甩掉了中国地铁施工只能明挖的帽子,跻身世界地铁施工暗挖技术先进行列。复兴门折返线施工过程中,李鹏总理亲自到工地参观,正式通车时,李鹏总理亲自来剪彩。复兴门折返线工程,使隧道局的名气在北京在国内响亮起来;浅埋暗挖法的创始人王梦恕再次成为新闻人物。复兴门折返线建成后,北京市人民政府聘任王梦恕为北京地下工程技术顾问。


1989年12月4日,这又是一个令人难忘的日子。“80年代北京市重大科技成果展”在北京展览馆举行,中央领导人兴致勃勃地前来参观,江主席、李鹏总理在地铁复兴门折返线成果展览版前久久驻足。这个展览板共展出三项技术成果:采用“浅埋暗挖法”技术修建的地铁复兴门折返线工程、地铁车站实验段工程、粉细砂层注浆新技术。北京科委有关人员作了详细讲解后,江主席高兴地说:“浅埋暗挖技术了不起,以后修地铁再也不用大揭盖了。”参观结束后,江主席余兴未尽,对在场的人说:“看了这个展览,使人振奋,使人自豪!”


采用“浅埋暗挖法”修建的北京地铁复兴门折返线工程荣获国家优秀设计金奖、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、建国40周年科技优秀成果奖。


王梦恕撰写的《北京地铁浅埋暗挖法施工技术》论文与专著《浅埋暗挖法技术通论》在全国影响很大,在台湾、东南亚也很畅销;主持研究的“浅埋暗挖法”被评为国家一级工法。





人物简介:


王梦恕,1938年12月24生,隧道及地下工程专家,中国工程院院士。1964年毕业于西南交通大学(时称唐山铁道学院)。历任铁道部隧道局助理工程师、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,中铁隧道集团有限公司副总工程师,教授级高级工程师等职。现任北京交通大学土木建筑工程学院教授、博士生导师,北京交大中国隧道及地下工程试验研究中心主任。


《中国地铁60年---人和事》一书由中国土木工程学会轨道交通分会编辑出版。更多详细信息和人物故事请参阅此书。

(本文由城市轨道交通分会副秘书长梁青槐访谈整理)



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