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                      點贊!中國橋梁工程師林鳴攻克世界難題

                      日期: 2013-12-11
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                      點贊!中國橋梁工程師林鳴攻克世界難題


                      ? ? ??舉世矚目的港珠澳大橋是橋、島、隧一體化的世界級交通集群工程,其中,中國交建承建的6 . 7公里長的海底隧道,恰似超級工程皇冠上的一顆“明珠” 。其技術復雜性、施工難度、施工風險都極具挑戰,從開工之日就備受世人的關注。然而,在“勇破紀錄” 、“解決世界級難題”和“建造世紀工程”的壯志背后,還存在著沉管隧道施工經驗相對缺乏、國外天價的技術咨詢難以承受、設計施工鏈條上技術難題不可預知等情況,每一個環節都考驗著林鳴帶領的建設團隊。   “要用中國人自己的勇氣和智慧,去攻克世界級難題,在‘唯一’中創造‘第一’ 。 ”在港珠澳大橋建設中,林鳴率領著他的團隊,憑著不辱使命、敢于擔當的責任意識,突破常規、敢為人先的創新能力,夜以繼日、忘我奉獻的拼搏精神,始終腳踏實地奮戰在工程建設一線。

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                      ? ? ? 島隧工程是港珠澳大橋的控制性工程,建設者需要在軟弱地基上建成當今世界上最長、埋深最大的海底沉管隧道,并在水深十余米且軟土層厚達幾十米的海中建造兩個離岸人工島,實現海中橋隧轉換銜接。國外公司認為,建成島隧工程至少需要10年,中國建設者卻要在6年之內完工,很多國際知名的工程承包商望而卻步。在林鳴看來,要建設好這項超級工程,只有創新才是唯一的出路。    
                      ? ? ? 兩個10萬平方米的人工島,如果按照傳統的拋石填海工法施工,工期少則2年,多則3年。在通航繁忙的伶仃航道附近水域安排大量船舶作業,安全風險極高,而且需要開挖800萬立方米的海底淤泥,其方量可以堆砌3座146米高的胡夫金字塔,這必將對海洋環境造成很大的污染,也不利于中華白海豚的保護,因此必須找出一個快速成島的辦法。   
                      ? ? ? 早在2008年,林鳴就提出利用大型鋼圓筒進行外??焖僦u的設想:將一組巨型鋼圓筒直接插入并固定在海床上,然后再填砂形成人工島。2009年,他向全國設計大師、四航院原總工程師王汝凱正式提出這個方案,請他從否定的角度研究方案是否可行,從而為方案的最后確定提供了支撐。

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                      ? ? ? 筑島所需的鋼圓筒直徑為22米,截面積幾乎和籃球場一樣大,最高達50多米,差不多是18層樓的高度,單體重約550噸,體量和一架A 380空中客車相當。這樣一組龐然大物,如何進行制作、運輸和振沉,對中國工程師來說還是從未有過的嘗試。中國交建強大的資源整合能力給林鳴帶來了信心,他提出聚合中國交建系統內上海振華重工和各航務工程局的優勢資源,把鋼結構制造、運輸、安裝與水工、疏浚結合起來,形成完整的產業鏈,快速推進人工島建設。就這樣,鋼圓筒在振華重工長江口長興島基地開工制作,然后裝船運送至1600公里以外的伶仃洋施工海域;為了完成鋼圓筒振沉,還聯合國外公司研發制造了目前世界最大的八錘聯動振沉系統。   
                      ? ? ? 2011年5月15日,西人工島第一個鋼圓筒在八錘聯動振沉系統的強大動力下,穩穩插入海底30多米深處,垂直精度完全達到設計要求。一個好的開端,讓鋼圓筒筑島施工一路前行。  
                      ? ? ? 2011年12月21日,東人工島最后一個鋼圓筒振沉完成。建設團隊僅用了221天,就將120個巨型鋼圓筒圍成了兩個海上“小長城” ,使“當年開工、當年成島”的愿景提前成為了現實。攻下這一難關,讓林鳴有些激動,今天回憶起來,他對自己當初的堅持感到十分欣慰:“壓力真的很大,那么多質疑反對的聲音,我和團隊堅持了下來,才沒能留下遺憾。 ”
                      ? ? ? 外海沉管隧道施工核心技術一直掌握在為數不多的幾家外國公司手里,他們在工法和裝備技術上處于壟斷地位。港珠澳大橋島隧工程除具有規模大、難度大、風險大和工期緊等特點外,還有一個顯著特點是“第一次” :外海大型深水沉管隧道施工在中國是第一次;重達80000噸的混凝土預制構件工廠法施工在世界是第一次…… “第一次”意味著工程實施的每一步都需要去探索。   
                      ? ? ? 港珠澳大橋沉管隧道是當前世界上唯一的深埋沉管隧道,目前的剛性、柔性沉管結構體系都僅適用于淺埋隧道,如應用于本項目,必須在管頂回填輕質填料,大約增加近1年工期和數億投資。林鳴和他的團隊需要尋求新的路子。    
                      在經過一系列實驗和研究后,技術團隊于2012年12月提出半剛性沉管結構方案。林鳴說,第一次提出這個概念,立即被外國專家批得體無完膚。外國專家毫不掩飾表達了他們的反對:“沒有經驗,你們有什么資格來創造一個新的結構? ”事實證明,采用半剛性結構預制完成的沉管隧道基礎沉降、水密性都達到了世界最好水平。
                        

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                      ? ? ? 2006年,林鳴就曾帶領工程師到韓國釜山考察,國外施工單位僅安排他們乘坐交通船,在距離釜山沉管隧道拋石整平船數百米遠的水域繞了一圈,根本不允許登船參觀。大家滿懷希望來到韓國釜山,前后花費了一周時間,最終卻是“海灣一游” ,帶回了一張整平船的遠景照片。 ? ? ? 伶仃洋海況比韓國釜山巨濟島海況更加惡劣,島隧工程隧道基床寬度和面積比釜山隧道更大,碎石基床精度要求更高。面對技術封鎖,林鳴決定:靠我們自己的力量研發大型專用設備,并借此提升中國海工裝備制造能力和水平。于是,他把目光轉向了在中國交建內部進行資源整合,依托振華重工的研發制造能力,生產出高性能平臺式拋石整平船“津平1” ,很好地克服了水流波浪的影響,成功滿足了沉管基床施工“毫米級”精度要求。   

                      ? ? ? 中國交建從2007年開始與歐洲一家頂級沉管隧道技術公司洽談合作事宜,希望引進他們的技術和經驗,解決港珠澳大橋沉管隧道建設的技術難題。在工程投標后期,林鳴與這家歐洲公司就具體合作事宜進行協商,他們同意提供20多人的團隊,負責沉管浮運安裝施工技術咨詢,并要求支付1億多歐元的咨詢費,按照當時匯率相當于10多億人民幣。  

                      ? ? ? “天價的咨詢費買不回核心技術” ,林鳴堅信:只有走自我研發之路,才能掌握核心技術,才能攻克這一世界級難題。   

                      數年的努力,林鳴帶領團隊于2011年研究完成了沉管工廠法預制技術,集成開發了鋼筋流水線生產、大型自動化液壓模板、混凝土控裂、管節頂推等成套技術;于2012年創新采用了復合基床+復合地基的基礎設計方案,構建了沉管基礎施工監控管理體系,研制了深水拋石整平船、雙體式沉管安裝船、定深精挖船、清淤船、沉管精調系統、拉合系統、沉管沉放水下測控系統等十幾項國內首創、世界領先的先進技術和大型專用設備,使島隧工程建設如虎添翼,步伐快捷。
                      ? ? ? 凌晨1點56分,“吧嗒”一聲,辦公室燈滅了,隨之而來的是關門的聲音,林鳴拖著疲憊的身體走向宿舍。    
                      ? ? ? 2012年,林鳴視之為島隧工程的關鍵和創新之年,他帶領團隊在全面推進人工島建設和沉管預制的同時,也在著手進行一項世界級難度的技術攻關——外海沉管隧道施工成套技術。   
                      ? ? ? 2012年2月6日,是個值得記憶的日子。林鳴主持召開了第一次《外海沉管隧道施工成套技術》施工方案周會,成立了總體組和編寫小組。他將自己辦公室周圍的幾間房臨時騰出,作為編寫小組的辦公地點。小組成員大部分是青年技術員,擺在他們面前的只有一張沉管隧道產品宣傳單頁,這是3年前一家荷蘭公司在網上公開發表的沉管隧道施工資料,這就是團隊工作的起步。沒有先例可循,沒有成熟經驗可借鑒,林鳴苦笑:“這簡直是壓在肩上的一座大山” 。   
                      ? ? ? 有壓力才有動力,面對困難從不服輸是他的性格。林鳴從國外請來了沉管隧道的建設專家,集合了中交系統內外的精兵強將,聯合設計單位組成“智囊團” 。就這樣,這幾間辦公室成了《外海沉管隧道施工成套技術》方案的孵化地,他們開始了“從無到有”的攻關之路。房間既是辦公室,也是會議室。每當研究有一點兒進展,他們就立即開會討論,編寫的過程很艱難,討論的過程更加激烈。每次討論,總有意見分歧,會場經常變成“戰場” ,大家各持己見,爭論得面紅耳赤,而他必須要做出決策。    
                      ? ? ? 在林鳴辦公室有一個小白板,上面密密麻麻貼滿紙條,還有一些外人看來像是涂鴉的圖形和符號。他喜歡把自己的分析研究和需要解決的問題備忘在小白板上,雖然現在電腦辦公很方便,但是他還是習慣用這種簡單方便的“笨”辦法,可以及時提醒未辦事宜。林鳴笑言,在編寫方案的那段時間,“小白板”可真是立了大功。
                        

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                        關在屋里寫方案,并不代表“閉門造車” 。期間,林鳴不斷組織對國內外裝備和系統的調查研究,以期將全球資源的整合發揮到最佳狀態。整平船、安裝船的設計建造,大抓力錨的選型,沉管精調、拉合系統的研發,沉管止水產品的調研,他選擇與國內外實力雄厚的頂尖企業合作。配合著海流流速、流向測量以及各種力學、物理模型試驗等,為方案編寫提供數據支撐。   
                      ? ? ? 林鳴帶著團隊進行了300多次的討論,大大小小的各項方案由薄變厚,又由厚變薄,理論工藝逐步成熟,細節經過無數次優化, 2012年5月13日, 《外海沉管隧道施工成套技術》方案0版出爐,這是林鳴帶領團隊百天攻關的寶貴成果。問起感受,林鳴表示,那段時間幾乎是連軸轉,他很感謝團隊成員的全力付出,看到整個攻關小組經常挑燈夜戰,特別是百天內沒有一晚在24時之前休息,他也會滿懷感激。在林鳴看來, 0版的方案只是初稿,離真正可實施還有距離。后來經過一次次的修改、優化,通過了3次大型專家評審會的論證,方案逐步升版并最終審批通過。林鳴特意設宴感謝團隊成員,“大家都很開心,付出后的收獲是最幸福的感覺” 。至今,林鳴都很懷念那段日子,“ ‘小屋子’雖然沒有了,但是我們收獲了沉甸甸的成果,從概念到方案到具體施工,從研究到設計到實施,正是經歷了一次次的論證、一次次的否定、一次次的優化,才實現了技術、施工的重大突破和超越,實現了我國外海沉管安裝技術的突破。 ”
                      ? ? ? 2013年5月2日,港珠澳大橋沉管隧道第一節沉管(即“E1”沉管)出塢浮運,世界最大的海底沉管隧道施工開始了“首場秀” 。在E1沉管最后一輪沉放后,檢測結果卻顯示管艏與暗埋段匹配端高程誤差竟然達11厘米。   
                      ? ? ?“要相信我們的能力,沉管安裝施工方案經過了多次專家會論證,理論上肯定是可行的。第一次大體積的沉管安裝,肯定有挫折。這次安裝不成功,大不了我們拉回去重來。 ”關鍵時刻,林鳴展現了他的大將之風。    
                      ? ? ? 林鳴帶領決策組迅速分析情況,查明了基床上的淤泥是造成沉管對接誤差的原因,在4日凌晨1點就安排潛水員進行清淤作業。林鳴又像往常一樣,端了一個凳子靜靜地坐在安裝船甲板上,雙目凝視著海面,久久紋絲不動。在場每一個人都清楚,從5月2日上午沉管出塢開始,林鳴都一直盯在施工現場,和現場指揮、操作人員討論編隊、浮運、轉向、系泊、沉放等每一細節,下達各種指令,沒有合過一次眼。大家都勸他休息一下,他拒絕了,“我盯在這里大家都踏實一些,也順便在腦子里過過電影,想想究竟還有什么做得不足的地方。 ”5月6日上午10時,經過96個小時的鏖戰, E 1沉管順利安裝就位,世界最大的沉管圓滿完成了與西人工島的“海底初吻” ,創造了中國外海沉管隧道的先河。   
                      ? ? ? 2013年年底,正處于籌備E 8沉管安裝的關鍵時期,林鳴因勞累過度鼻腔大出血,四天內實施兩次全麻手術之后,他醒來的第一件事便是詳細了解沉管安裝準備工作進展情況,未等身體恢復,便回到工作崗位。E 8沉管晝夜連續施工全過程中,他始終在沉管安裝船上指揮、決策,為此,醫院安排了主治醫生隨船觀察。直到沉管順利完成沉放對接,林鳴才下船復查。   
                      ? ? ? 2014年3月,港珠澳大橋海底隧道E 10沉管安裝中遭遇深水深槽問題,水深40多米、槽深30多米內的海流呈現出新的現象,沉管對接出現新的難題,世界范圍內沒有先例。為了大橋120年的使用壽命,沉管安裝施工被迫停止,林鳴帶領建設團隊直面深海難題,聯合了國家海洋預報中心及中航304所,集成國家海洋及航天專業技術,經過4個月的攻關,成功研發沉管對接窗口預報保障系統和運動姿態實時監測系統,確保了深槽內沉管的順利安裝。   
                      ? ? ? 2014年11月至2015年2月,E 15沉管安裝在遭遇基槽異?;赜偌斑吰禄赜傥锘那闆r下,三次浮運、兩次回拖,工程的不順利直接考驗著林鳴的信心及能力。這一特殊困難時期,林鳴帶領團隊不屈不撓,科學應對,堅定信心,奮起攻關,迅速組織了國內最具權威的泥沙和水文專家,研究問題,發現原因,尋找措施,最終在各方的大力支持和共同努力下,于2015年3月完成了E 15沉管精確對接安裝。    
                      ? ? ? 到目前為止,建設者們已經完成第16節沉管的浮運安裝,建成沉管隧道長度達2745米。在過去的幾年,林鳴和他的團隊敢為人先、不斷創新、攻堅克難、挑戰極限,奮力推進工程建設,取得了舉世矚目的階段性成果。面對成績,他心存感激,感謝國家改革開放帶來綜合國力的強盛,感謝港珠澳大橋給予了創新的平臺,感謝全體參建員工付出的智慧和汗水。   
                      ? ? ? 這對以林鳴為代表的中國工程師而言,“建設超級工程,是一個解決世界級技術難題的新體驗。在外國公司的技術封鎖下,我們不得不依靠自己的力量攻克了這些難題。這不只是創造新的紀錄的問題,更重要的是可以推動國家及行業科技創新的實踐,展示中國實力。 ”


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