港珠澳大桥海底隧道如何防火? 他拖着真车到隧道内点火燃烧试验!
△蒋树屏
世界最大规模的沉管隧道——港珠澳海底隧道他带领团队设计减灾防灾系统;世界第二长的公路隧道——秦岭终南山隧道,他是技术负责人……他就是招商局重庆交通科研设计院有限公司项目科技总监/顾问、全国工程勘察设计大师、2018年重庆市科学技术奖——科技突出贡献奖获得者蒋树屏。
变身科学家
为墨脱通公路持续攻关8年
采访蒋树屏,永远不会找不到话题,近四十年奋战在勘察设计一线,主持承担863等计划并取得60多项科研成果。港珠澳海底隧道、秦岭终南山隧道、重庆方斗山隧道、白云隧道、西藏墨脱嘎隆拉隧道等1000多座重大隧道工程中攻克技术难题。
冰雪、滑坡、泥石流、崩塌等自然灾害频发的墨脱,地质条件复杂,在2013年11月前,曾是我国唯一没有通公路的行政县。修一条与外界连通的公路是墨脱人的梦想。然而由于地质条件复杂,“新中国成立后,这条路修过三次均告失败。”蒋树屏说,失败的原因就是自然环境恶劣、灾害频发。
2009年,国家再次启动西藏扎木至墨脱县城公路新改建工程。作为工程的技术负责人,蒋树屏带领团队进行“科考”,“当时资料完全匮乏,我们是土木工程师,也是科研人员。所以我们就进行了’科考’,对植物、气象进行了调查。”
调查发现,全线长117.3公里的新改建工程,滑坡、崩塌、泥石流、水毁、雪崩等各种灾害有369处,平均每公里3.1处,分布广泛。
经过8年的持续攻关,他们攻克了喜马拉雅山地区隧道建设、新构造运动活跃区公路地质灾害调查和防治、恶劣环境下山区公路设计方法与技术、雅鲁藏布江峡谷自然保护区环境观测和保护4项关键技术,为墨脱公路实现全年通车提供了科技支撑。
敢为天下先
拿到国家科技进步一等奖
作为秦岭终南山隧道的主要技术负责人,蒋树屏还带领团队攻克了隧道安全、结构、节能等问题,建立了纵向送排式组合通风模式,并为此拿到国家科技进步一等奖。
原来,全长18.02km的终南山隧道,是世界第二长的公路隧道,其建设规模居世界第一。正是因为隧道太长,导致通风和防灾难度很大,“当时我国已通车最长的公路隧道仅4km左右,最突出的难点是运营通风、防灾救援、交通监控、管理技术。”蒋树屏说。
“敢不敢建那么长,有很多方案。比如路线高一点隧道就短一点,隧道的安全性会好一点,但两边的引线要在雪线以上。我们最后定下的方案是在最底部,那些雪线、自然灾害就没有了,可是就面临线路最长的问题,通风跟防灾的技术难题就来了。当时有横向通风、纵向通风方案,通过大量的模型实验、数字分析,最终确定三个竖井。”蒋树屏说。
围绕秦岭终南山等几十座特长隧道的结构、安全、节能等问题,蒋树屏及其团队首次建立了纵向送排式组合通风模式、计算方法和试验装置,解决了通风控制级档、紊流与回流、通风-防灾-监控复杂系统技术接口等问题。2010年,蒋树屏因秦岭终南山项目获得国家科技进步一等奖。
为做防灾试验
亲临隧道烧燃现场采集数据
即将通车的世界上最长的跨海大桥——港珠澳大桥,也有蒋树屏和团队的“身影”。大桥中一条6.7公里的海底隧道,是世界最长的沉管隧道,重庆交通科研设计院承担了这条海底隧道的防灾减灾研究,设计确保港珠澳大桥的120年使用寿命。
作为“离岸特长沉管隧道防灾减灾关键技术研究”课题研究的技术负责人,蒋树屏带领团队研制了长150米、内宽14.6米、内高7.1米的港珠澳大桥沉管隧道1:1足尺防灾减灾试验平台和交通行业最大的高温试验炉,并开发了燃烧、排烟、逃生等综合试验技术。这在国内外也是首次以构建1:1实验隧道来解决沉管隧道的技术难题。
此后,他们做了上百次中巴车、小轿车、货车燃烧、油池火等不同火源类型的火灾试验,拖着真车到隧道内点火燃烧,而研究人员还必须穿着厚厚的防火服在隧道内采集相关研究数据。
2015年2月8日,他们在隧道内进行最后一次真车燃烧火灾试验。“为了这一次试验,我们烧了一辆辆真车,56吨柴油,还有10吨木垛。”
正是这一次次火灾试验,让他们摸清了隧道内火灾场景的温度分布和烟雾流态,不仅可以有针对性地给管节特别是管节接头的橡胶体防火隔热材料,防止混凝土酥松开裂,并测试喷淋灭火装置的有效性。还可以制定有效的人员疏散逃生方案。
港珠澳海底隧道项目中,蒋树屏及团队的项目成果还推广至广东、福建、重庆等地隧道,经济效益约2.5亿。
带队攻关克难
驯服1000多座公路隧道
在重庆的建设工程中,蒋树屏也带领团队攻关克难。在参与我市三环十二射高速公路网的建设时,蒋树屏及团队解决了围岩变形和坍塌的随机性预报、轨道地下车站修建问题,开发了大跨半隧道技术与结构、环保型洞口工法等等。
对于较场口、临江门、大坪、红旗河沟等轨道地下车站修建问题,蒋树屏开发了浅埋微拱暗挖、明暗混挖和多洞相交等技术,不仅保护了超高建筑,还疏解了城市交通。
“当年修2号线的时候,在解放碑的左侧,世贸大厦下面有一个车站叫临江门车站,离世贸大厦的基础只有4米,非常近,弄不好就会伤害到世贸大厦,当时就有说法把车站搬到临江门魁星楼那里,用桥梁的形式做车站。但这样一来,老百姓到重百去购物要多走两三百米路。”为缩短这两三百米距离,“车站就必须放在原地,但这就对我们的技术提出挑战。”
为此,蒋树屏及其团队就开发了浅埋微拱暗挖、明暗混挖和多洞相交等技术,并且加固车站的围岩,解决了难题。
近四十年来,蒋树屏带领团队攻克1000多座重大公路隧道工程技术难题。
上游新闻·重庆晨报记者 罗薛梅 实习生 罗艳
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