黄毅（中）在类矩形盾构作业面与工作人员交流。受访者供图
◎科技日报记者 何 亮
隆冬时节，浙江省宁波轨道交通6号线市郊出入段线地下15米，一条钢铁“长龙”正在加速掘进。
这台大型装备是“阳明号”类矩形盾构机。宁波市轨道交通集团有限公司（以下简称“宁波轨道交通集团”）首席专家、高级工程师黄毅及其团队用时仅9个月，就造出这台我国自主研发、世界上隧道断面利用率最高的类矩形盾构机。10年来，他们不断对其迭代升级，获得42项国内外专利、4项省部级科技进步奖，填补多项国内技术空白。
坚定研发信念
2012年，黄毅获得上海同济大学土木工程博士学位，入职宁波轨道交通集团。当时，公司里有博士学位的员工不多，黄毅被大家称为“黄博”。与其他工程师不同，黄毅非常喜欢跑工地，在施工现场跟着前辈学习。
“我们搞工程的，整天在办公室可不行，要把技术成果带到工程中。”黄毅说。
2015年，黄毅接到一个艰巨的任务——参与宁波轨道交通4号线顶层设计，并在一年半内完成该线路区间隧道建造工作。
宁波轨道交通4号线，起于宁波市江北区慈城镇，止于鄞州区东钱湖。其部分隧道穿过老城区，沿线民房密集。如果采用传统两条圆形隧道盾构施工方案，大量拆迁不可避免。
如何安全穿过老城区，成了一道难题。当时，负责施工的上海隧道工程有限公司给出了方案：采用双圆盾构机掘进。
一个星期后，该方案被推翻。因为测算结果显示，采用双圆盾构机掘进，会使宁波软土地层地面产生较大沉降。于是，宁波轨道交通集团决定采用当时国际最先进的异形盾构技术。此时，距离项目开工不足1年。在如此短的时间内，研制出符合施工要求的异形盾构机，几乎不可能。
关键时刻，黄毅临危受命。曾有人劝黄毅慎重，万一研制失败得不偿失。但他没想那么多，接下了研制任务，并被公司派至当时盾构技术先进的日本学习。
不过，这次学习经历并不愉快。黄毅回忆，日方不允许他们看盾构机组装过程或参与盾构机施工演示。
“我们经历过好几回这种事，虽然心里憋屈，但没有办法。”黄毅感叹，“核心技术是买不来的。”
回国后，黄毅暗下决心，一定要研发出中国人自己的异形盾构机。
破解外形难题
选择什么样的盾构机外形是研制过程中遇到的难题之一。
施工单位建议，将盾构机做成矩形，黄毅没有采纳。“若采用这个方案，会增加盾构机掘进的风险。”他说。
彼时，黄毅与团队成员经过多轮可行性论证后发现，包括矩形盾构在内的众多现有技术都不适用于宁波轨道交通4号线施工。
“能否考虑椭圆形盾构结构？用4段不同弧度的曲线，拼接成横放的鸭蛋形状。这种类矩形结构受力更合理、抗压能力更强。”黄毅说。
在众人一筹莫展时，黄毅提出了类矩形盾构技术方案，并最终通过了验证。
“要敢做第一个吃螃蟹的人，哪怕承担巨大的风险。”黄毅回忆。
2015年9月，拼装完成的类矩形盾构机进行第一次整机调试试验。试验成功后，在场所有人欢呼，黄毅却惊出一身冷汗。
在掘进试验中，类矩形盾构机刀盘连杆处出现了近一公分的裂痕。现在回想起来，黄毅依旧后怕。
“如果试验时间再长一点，连杆必定被拉断，整个盾构机的刀盘体系可能全部报废。”黄毅说。
试验结束，黄毅带领团队分析裂痕出现原因，进一步完善类矩形盾构机的刀盘设计。“出现问题不可怕，问题一直没被发现才可怕。”他说。
此后，他们全力以赴，仅用9个月就造出世界上首台最大断面的类矩形盾构机，宁波市将其命名为“阳明号”。
持续改进升级
作为全新的技术装备，“阳明号”从出厂到规模化应用，需要通过初试和中试。为确保万无一失，黄毅和团队成员整整一年吃住都在工地上，在宁波轨道交通3号线高塘桥出入段线施工现场完成了试验。
2017年4月，“阳明号”类矩形盾构机进入宁波轨道交通4号线施工现场。黄毅带领团队用它一气呵成打通了位于宁波轨道交通4号线翠柏里站至双东路站的超窄地下段，且不拆房不扰民。
此外，自“阳明号”类矩形盾构机问世后，黄毅与团队成员不断对它进行迭代，使其从1.0版升级到5.0版，掘进速度由原来的每天2米至3米提高至如今的10米。
前不久，整个团队移师宁波轨道交通8号线。
在宁波轨道交通8号线丽园南路站存车线建设过程中，施工方为抢工期决定让单圆盾构机与“阳明号”类矩形盾构机同步相向掘进。但这种施工方式可能导致盾构轴线出现偏差，影响施工安全。模拟计算结果显示，偏差可能超过12厘米。
当众人认为要纠偏12厘米施工时，黄毅却说，纠偏3厘米即可。“这个纠偏数值远低于测算估值，大家将信将疑。”宁波轨道交通集团盾构部工程师刘腾说，最终在实际操作中，黄毅的方案解决了盾构轴线偏差问题。大家喜出望外，对黄毅叹服不已。
“所有的计算结果都是参考，工程师要根据现场情况和经验作出合理判断。”黄毅说。
黄毅介绍，目前他和团队正在进行“阳明号”类矩形盾构机6.0版的迭代工作。
采访中，回忆攻克技术难题的艰辛，黄毅很平静，语气中透着坚定。“没有团队的默契配合，项目就不可能推进得如此顺利。最难忘的就是和团队成员一起并肩作战的时刻。未来，我们将为实现装备中国造继续‘掘进’。”他说。
