成晓青:在盾构科研战场不断“掘进”
2022-03-01王碧清
王碧清
近一年,成晓青总是步履匆匆,电脑放入行李箱后,便可立即出发。自2021年3月,中交隧道工程局有限公司(简称“中交隧道局”)迁至南京后,作为大盾构研究院主任研究员,她不时往返于南京、北京等城市,在项目一线推进研发。
2015年入职以来,成晓青先后在中交隧道局科技研发中心、中交一公局集团科学技术质量部、隧道局大盾构研究院,从一名技术员,成长为研发主管、主任研究员。尤其在盾构施工技术创新方面,她屡有突破,发表多篇论文,负责编写国家重点专项等各级申请书10余项,梳理总结多项科技创新成果,并牵头建立统筹申报机制等,获评一公局集团首届科技先进工作者。近期,她又入选中交一公局集团第三届“十大杰出青年”。
项目部、工程现场、宿舍,成晓青的工作节奏规律、密实。目前,她正在北京东六环改造工程4标项目施工现场驻勤。该项目是全国超大直径盾构连续掘进最长的隧道,一次连续掘进最长距离达4770米,采用的超大泥水平衡盾构机开挖直径达16.07米。项目前期,成晓青和团队已针对线路复杂地貌,梳理掘进线路上115处重要环境风险源。
1月上旬,施工现场正处于应急状态。“马上要下穿运潮减河,掘进控制很关键,不能发生渗漏和坍塌”。及时跟进出现的技术问题,整理科研所需一手数据和资料、准备汇报方案、参加专家论证会,成晓青工作压力不小。她喜欢钻研化解一个个技术难题,有所突破时,内心满足而踏实。
到现场去
对现场,成晓青并不陌生。在南开大学读研时,许多记忆里,她都在现场一线。相比于本科专业——安全工程,硕士期间的“安全科学与工程”专业,更偏向于研究水环境、地下水资源。研究生课题中,她曾沿着渤海湾,去不同测试点取水样,以评估每年海水倒灌地下水的实际数据。
实验阶段,她常常白天采样,晚上处理样品、分析整理数据。一次,成晓青跟着国家科考队的船一起做实验,只要到达采样地点,无论什么时间,必须立刻采样处理。一个月时间,她只上过一次岸、完整地休息过一个晚上,她称那段时间“噩梦一般”。不过,那台研究海水倒灌地下水的分析设备,成为成晓青成长的伙伴和见证。当时,这台“高精尖”仪器在全世界数量屈指可数,我国仅三所高校各拥有一台。成晓青的研究生导师评价,“她是世界上除设备仪器发明者外,最懂这台仪器原理的人”。
读研尾声,成晓青发表三篇高质量学术论文,也找到内心对科研的确信和答案。“科研就是一个归纳、推理,然后不断总结、验证、提升的过程”,她觉得“挺有意思”,说自己“坐得住”。她喜欢按照项目整体规划,一步步实现它的过程,有一种复杂、不易而又规整的美感。
2015年3月,中交隧道局科技研发中心成立。7月,成晓青成为第一批入职的应届毕业生。此时,北京地铁8号线三期永定门外站施工现场,还处于艰难探索阶段。与成晓青同期入职的,还有天津大学毕业的高志玉。上岗报到第一天,高志玉心里想:女孩子来施工单位,有勇气,有魄力!
看着新入职的一张张年轻面孔,中交隧道局科技研发中心负责人(现任中交一公局集团技术中心主任)孙建平告诉他们,一定要到现场去,夯实基础,不能好高骛远。刚一报到,成晓青、高志玉被分配至北京地铁8号线三期永定门外站项目部。大型机械与施工板房交织的工地现场,是另一番全新挑战。成晓青第一次在工地上看到一幅幅地连墙由成槽机、铣槽机垒砌而出。
成晓青回忆,这项工程全程“都特别有挑战性”。通常地铁车站建设,是在施工线路开挖、建筑起结构后,再进行车站建设。然而,永定门外站施工难点在于:线路所经之处,有大量地下水,且地层致密,坚硬程度是普通地质情况约2倍,原本的挖掘机無法工作。即使可以开挖,达6个杭州西湖、约8000万立方米的巨大水量,也无法抽干。如果一边开挖,一边抽水,又会造成地面沉降。
为研制出符合水下开挖条件的设备,在中交隧道局支持下,技术团队与中国地质大学联合开发,将一项用在采煤行业的设备重新改造。成晓青全程跟踪参与技术攻关、设备设计。仅设备调研,就投入约一年时间。他们多次到高校、设备工厂开展调研,研制出射流反循环设备,再加上旋挖钻、重力抓斗等,成功实现水下开挖作业。
高志玉记得,当时他们主要负责水下开挖的科技研发,并不负责现场施工方面工作,“但她每天坚持到施工现场学习施工工艺,风雨无阻,让人钦佩”。
项目团队不仅需要研制新设备,还要解决因作业空间有限的设备平台问题。由于开挖基坑工程体量大,成晓青等人将基坑又进行细分设计,分割为16个方块,分仓浇筑混凝土。这当中又分为水下浇筑、水上浇筑,墙体结构、材质又大为不同。为严格按照工期进行施工,成晓青协同项目总工李辉,与混凝土供应商多次沟通,确定适用于水位线以上的新型混凝土材料,有力保障工程效率。
现场值班、填写钢筋入库资料、整理技术方案、进行实验结果分析、参加方案论证会……一年时间忙碌而充实,成晓青渐渐找到在施工一线开展科技攻关的工作节奏。
最佳表现
2016年7月,成晓青完成一年现场实习,由一线回到科技研发中心。虽然多在办公桌前伏案,但所有研究依据和基础都来自一线,尤其在技术攻关阶段,她也会赶往不同城市,以求不断验证、修正、完善、升级工法和理念,再进一步指导实践。
孙建平常和他们讲:“成果总结就像做菜,前期工程建设是在培育各种原材料,如何做一道丰盛美味的菜,就讲究技术和功底了!”
北京地铁8号线三期永定门外站项目,是全国首例水下开挖和封底车站,工艺复杂、技术难度高。成晓青全程组织开展成果总结、评价鉴定及申报等工作,最终项目授权发明及实用新型专利共16项、行业工法2项,核心技术成果分别获评中交科技进步奖一等奖、中交技术发明奖二等奖。该项目节约投资达6亿元,开创我国地下工程“不降水、少降水”的绿色建造模式,得到钱七虎、陈湘生、张喜刚三位中国工程院院士高度认可,经中国公路学会评价,达到国际先进水平。
在南京纬三路工程项目中的梅子洲风井建设期间,中交隧道局也采用了相似的水下开挖工艺。永定门外站水下开挖,就是从当时风井项目中汲取灵感和经验,并进行新技术攻关。可以说,南京纬三路工程项目的“果实”已成熟,成晓青也将过往项目的亮点一一“采摘”,梳理总结。
在研发中心,成晓青面向重点项目进行技术攻关、技术咨询,以及技术服务。2017年7月,她同时承担起中交隧道局科技论文评审、科技奖项申报等工作。她给出两个关键词:服务、指导。
刚负责科技奖项申报工作时,成晓青发现,管理的流程和收集的资料不够清晰,不能很好地对新项目进行指导。当时,她住的地方距离办公室不远,她每天早上7:30到办公室,夜里近10点钟下班,一周时间内,将中交隧道局近10年科技成果全部梳理完成。现在工作中,只要问起哪一个工法、哪一项专利,找成晓青,总没错。
2017年底,成晓青任公司技术交流刊物《地下与轨道工程》(《交通工程通讯》前身,季刊)执行主编,负责改版后制作及发行。征稿、初审、专家审稿、排版校对,她一一把关,制定规范和流程。一次,成晓青看到一篇论文内容很好,但表达思路有改进空间,她和作者聊文章结构、谈论文写作,一个下午很快过去……
一本142页的学术类杂志,在成晓青全力推进下,不仅实现流程规范化,更实现内容优质化呈现。兼任杂志执行主编那两年,为搭建公司技术人员学习交流的学术平台,所有文字,成晓青会逐字逐句推敲确认,力求精益求精。成晓青说:“既要解决我们现场施工问题,又要对后续的建造技术发展有思考,同时还收录已有的优秀技术成果、总结经验。”
2018年,中交一公局集团由原中交一公局与中交隧道局战略重组而成。8月,成晓青任中交一公局集团科学技术质量部研发主管,在部门经理鞠加元信任与支持下,全面统筹中交一公局集团科研相关的管理工作。
为打破“为做文件而做文件,为完成资料而做资料,对于成果质量重视程度不够”的问题,成晓青决定先选取典型,重点突破,再扩大范围,牵头建立科技成果统筹申报机制,严把质量关。
2018年,中交隧道局南京中心研发的土压平衡式盾构机穿越长距离、高强度复合地层施工技术研究课题,由成晓青负责成果总结和申报。她多次与工程建设者、合作科研单位沟通,反复确认,半年时间,提炼出三大创新亮点,获得中国交建科技进步奖一等奖。
至2019年组织申报中国交建科技进步奖时,将近30份材料,成晓青对每一份都仔细研究,不仅对于推荐亮点清晰明了,还提出可以提升的方向,并一一与每一个课题组负责人沟通、调整,一步步提升申报的内容质量。这一年,成晓青的付出得到回报,2019年是中交一公局集团在中国交建获得科技进步奖最好的一年,“量”与“质”均创造历史最佳表现。
2020年,成晓青带领各课题组再创捷报,完成7项优秀成果评价,6项达到国际先进水平;获中国交建科技进步特等奖1项、二等奖3项、三等奖3项,技术发明三等奖1项,优秀专利奖1项,获奖等级和数量,达到一公局集团历年之最。成晓青也统计过数字,2020年全年,她写了59份材料。
达至专精
2019年底,成晓青将更多精力放在北京市南水北调配套工程团九输水工程(二期)。经项目总工刘泓志介绍情况,她很快明白建设难点。这里地质条件极为复杂,施工场地有限,施工难,组织施工也面临挑战。
在盾构机完成井下组装后,项目部对反力架的刚度和可靠性有所迟疑。成晓青等人组织验算,根据结果提出了加固措施,保证了当时北京最深的盾构顺利启航。
在相邻标段场地,进行水泥盾构的泥浆筛分方面,成晓青及时跟踪现场发现,泥浆输送管道路程较远、磨损严重,通过管路震动分析,提出针对性更换管道,减少了施工成本,确保现场施工效率。
由于施工沿途地质情况复杂,掘进过程中,刀具磨损严重,有时甚至发生崩刃。成晓青提出,建立动态施工管理,每一环的盾构由上一环的盾构结果进行指导,并进行参数分析,建立计算模型,确定掘进参数,来判定在某一地层条件下,哪一项掘进参数起主要作用,或共同作用。最终,她全面总结“富水砂卵石地层泥水盾构分体始发、高水压高渗透砂卵石地层中变化地下水压对泥浆的影响”,总结形成中交工法1项、省部级工法3项,申请发明及实用新型10余项。
长期埋头于繁杂的文件、材料,以及事务性工作,成晓青一度感到迷北京地铁8号线永定门外站水下封底浇筑前准备失,“有点找不到自己的方向和目标”,也在想“要不我就转行”。与领导积极沟通,2021年6月,成晓青调至隧道局大盾构研究院。与此同时,一公局集团盾构工程研发中心、中国交建长大隧道掘进技术分中心同步运作,三个平台,一个团队,由一公局集团拨付专项经费,支持“大盾构”品牌发展;在总结过往优秀、问题案例中,对施工工艺进行总结和固化,并瞄准国内外前沿技术,开展理论研究和工程应用研究,建立大直径盾构系统化核心技术体系。
成晓青的工作状态又回到从前在北京地铁8号线时的样子,主要负责技术攻关和技术服务。2021年12月,隧道局主编的大直径盾构领域五项工艺标准,获得中国公路学会立项审批。隧道局大盾构研究院同事回忆,评审会阶段,原定五项标准分别由5人进行答辩,采取语音汇报方式。距离汇报还有两小时,隧道局接到通知,要求统一由一人汇报。成晓青临危受命,独当一面,两个小时内对五项汇报材料进行梳理。40分钟汇报结束,汇报评审专家、全国工程勘察设计大师蒋树屏对成晓青的汇报非常赞许,坚持让会务组接入视频,对她提出认可和表扬。
因改革而强,因创新而兴,为了向更高标准更高质量进发,成晓青等科研先锋始终勤恳努力,孜孜以求。过往的成果梳理总结,不断推动在建工程建设,在北京东六环改造项目中,正应用了之前南京和燕路过江通道右线隧道始发工法,成功保证北京东六环改造工程盾构始发“零渗漏”。
近期,成晓青已着手梳理穿行复杂建筑物、城市敏感环境施工的技术总结,从北到南,涵盖哈尔滨、长春、大连、北京、青岛、上海、兰州、广州、福州等不同城市的地质条件分析,计划形成一本系统的“工程活字典”,为施工顺利开展提供参考和依据。
伴随“国之重器”“超级工程”,成晓青以奋斗定格青春,为成长的时光铺进坚韧底色。永定门外站,是她投身工程建设领域开展科研的起点,如今每每经过车站,看着站内各项功能流畅运转,“那种自豪感没有办法取代”。成晓青记得,2019年12月,北京地铁8号线三期永定门外站验收通过,所有参与过的伙伴都在朋友圈庆祝欢呼。成晓青内心很激动,虽然只在现场“交付”了一年时光,但“有幸见证,很荣幸参与,为认识这群努力的人骄傲”。
工作这些年,成晓青笑言“头发少了”,时间允许的话,每周会跑步三到四次来减压。她希望,未來能锻造一流科研实力,在盾构技术领域,留下自己的名字,做到行业里的“决策支持”,为擦亮“大盾构”品牌砥砺深耕,笃行致远。
责任编辑 赵汉琪