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钢“牙”利“齿”武装国产隧道掘进机——记全国职工职业道德标兵,中铁隧道局盾构及掘进技术国家重点实验室课题组组长杨延栋

来源: 时间:2024年07月09日 浏览次数: 【字体: 打印

  近日,全国总工会评选出全国职工职业道德建设标兵个人20个,中铁隧道局盾构及掘进技术国家重点实验室课题组组长杨延栋在列,获此殊荣。
  杨延栋长期在引汉济渭、大瑞铁路、滇中引水等国家重大隧道工程一线开展科研工作,致力于攻克复杂地质隧道掘进装备与施工技术难题。近年来,他主持河南省科研项目2项,主持中国中铁、中铁隧道局以及其他隧道建造相关企业科研课题10余项,获得河南省科学技术奖4项、行业协会科学技术奖4项、中国中铁科学技术奖4项;授权发明专利66项,发表科技论文57篇,主编学术专著2部,参编国家标准1项,先后荣获全国青年岗位能手、河南省职工职业道德建设标兵个人、中央企业青年岗位能手、全国职工职业道德标兵个人等荣誉。
  扎根一线打牢基础
  2014年7月,杨延栋从西南交大硕士研究生毕业,进入盾构及掘进技术国家重点实验室工作。刚入职,他就主动申请到广州7号线9标见习。在这里,他第一次见到了真正的盾构机——中铁116号和118号。正是这两只庞然大物,开启了他隧道科研的非凡之路。
  8月份的广州,烈日炎炎、湿热难耐,8人间的板房热得像蒸笼,这与杨延栋原本以为的风吹不着、雨淋不到的高大上的国家级科研平台的工作环境有着天壤之别。白天打黄油、拧螺丝、换盘根,晚上熬夜看盾构图纸,第二天再对照实物一一确认,这些枯燥又繁琐的工作,他一干就是半年。也正是对盾构的满腔热情,让他很快对盾构的构造了然于胸,为之后的科研工作奠定了坚实的基础。
  创新解决“疑难杂症”
  见习期刚满,杨延栋又接受了更大的挑战,也是他的第一个科研任务,调研陕西引汉济渭秦岭隧洞岩石隧道掘进机(TBM)掘进低效、滚刀高耗问题。“秦岭到处都是坚硬无比的花岗岩,TBM掘进速度特别慢、滚刀磨损特别快,TBM‘牙口’不好,啃不动‘硬骨头’。进度慢、成本高不说,我们还得看老外的脸色。”时任项目刀具工程师夏明的一番话,激起了杨延栋科研攻关的斗志。
  为了攻克这一难题,他和团队成员白天钻隧道检查刀具、记录数据、收集岩样,晚上统计分析数据、挖掘磨损规律、研讨方案。他们先后从数十个隧道项目取回近千组岩石样品,“引汉济渭”“广州地铁”“厦门地铁”……实验室堆满了种类繁多的岩石样本。
  起初,滚刀耐磨性没有统一的评价方法,他便和团队成员加班加点,开发了岩石磨蚀性伺服实验仪、滚刀复合磨损实验平台,并获得发明专利,建立了行业标准。夜以继日的“磨石头”是无趣和乏味的,但功夫不负有心人,在开展了上百组钢针摩擦、岩石压剪、矿物检测等室内实验后,终于摸清楚了滚刀与岩石的匹配关系,他不仅延长了滚刀使用寿命,而且提升了掘进工效。
  国产滚刀刀圈的性能达不到使用要求,他便联合多个滚刀厂家开展现场对比与优化试验,通过不懈努力,突破国产滚刀对进口滚刀的平替,进而降低了滚刀使用成本。该研究成果让他收获了第一个省级科技奖,也更加坚定了他在隧道科研这条道路上不断前行的决心。
  助力“大国重器”腾飞
  TBM在引汉济渭这样的极硬岩中掘进困难,在大瑞铁路高黎贡山隧道这样的极软弱地层中掘进更是如同“在豆腐渣里打洞”。高黎贡山隧道穿越的横断山脉一直被视为TBM施工的“禁区”。杨延栋作为课题执行人参与了依托该工程实施的国铁集团重大科研课题“复杂地质条件新型TBM研制及应用研究”。
  在引汉济渭工程中的经历,使他发现了国外TBM装备超前处置的局限性和支护施作的滞后性。为了弥补TBM装备这两大缺陷,他与团队成员反反复复通过模拟仿真与结构优化,突破了隐藏式超前钻机与前置式湿喷机械手等关键技术,助力国产“彩云号”TBM成功研制,该TBM被评为当年“央企十大国之重器”之一。
  “彩云号”TBM虽然研制成功,却在高黎贡山隧道的应用中面临了重重困难,隧道围岩破碎坍塌导致TBM屡次受困。杨延栋当即组织团队,利用TBM施工窗口期,在距正洞开挖面前方30米的位置,从平导洞施作16个合计深度400米的钻孔,并同时预埋几十个传感器。时间紧、任务重,5天4夜的连续奋战,为之后连续3个月围岩扰动的持续监测创造了条件。此次现场监测的实施,为不良地质隧道围岩控制与TBM卡机预测预警提供了珍贵的第一手数据。
  研发改造实验平台
  科研技术需要不断创新,实验设备更要与时俱进。为了实验设备传感器的优化布置,杨延栋微胖的身体似乎已经超越了刀盘狭小空间的限制,竟能够在发现问题的第一时间灵活穿梭其中。
  在他和团队成员的不懈努力下,实验室的TBM掘进综合模态实验平台、滚刀岩机作用实验装置等专用实验设备也在不断更新换代,并成功完成了盾构侧穿建筑桩基、下穿高速公路、横穿隧道管片等极端工况的模拟试验。专业的实验数据为多家企业、高校和科研院所提供特色技术服务30余次,扩大了盾构及掘进技术国家重点实验室的行业影响力。 (张蕾)