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钱七虎
1937年出生,1965年毕业于俄罗斯古比雪夫军事工程学院,获副博士学位。中国工程院院士、解放军理工大学教授。

成 果

长期从事防护工程和地下工程的科研与教学工作,中共十二大代表、全国政协第八、九、十届政协委员;现任军委科技委顾问;原总参科技委常委,国际岩石力学学会原副主席,中国岩石力学与工程学会理事长,中国土木工程学会防护工程分会理事长。主持多项国家和军队重点课题项目,出版《高等防护结构计算理论》等10余本专著,发表学术论文200余篇。获全国科学大会重大科技成果奖,获国家科技进步一、二、三等奖各一项。

专 访

  19世纪是桥的世纪,20世纪是高层建筑的世纪,21世纪是地下空间大开发的世纪,城市发展空间由地面及上部空间向下延伸,是城市发展的必然趋势。越来越多的地下空间开发项目开始走进了人们的生活,如:地铁、地下快速通道、地下商场、地下停车场、地下仓储和物流、地下河川、地下综合管廊……可以预见,地下城市已经在逐步实现。
 
  端午时节,《世界轨道交通》杂志迎来首届中国工程院院士、“泰斗级”防护工程及地下工程专家钱七虎。作为我国著名防护工程和地下工程专家,钱七虎曾率先倡导并开展了中国城市地下空间开发利用的研究,于2004年在国内首次提出了城市地上地下空间一体化的理念,依此构建我国城市地下空间规划理论,在北京、南京、杭州等20多个大型城市开展了地下空间开发利用的实践。他曾参与南水北调工程、长江隧道等国家重大工程,进行难题处置方案研究,并先后担任多个城市的地铁建设顾问。
 
  钱七虎告诉记者,2017年刚刚过半,他就已经参与了几个大型项目的研讨会、咨询会并亲临施工现场调研,提出指导意见。其中就包括:“港珠澳大桥海底隧道研讨会”、“白鹤滩水电站地下厂房洞室群岩石力学问题现场技术咨询会”等。虽然年届八旬,但钱院士依然在忙碌着,在他接下来的行程表里,工作几乎占满了他的全部时间。
 
  他一生严于律己,专注科研。本次专访,让我们一起走进他的工作轨迹,了解他眼中的“地下王国”。

 
  把经验引进来将技术国产化
 
  上个世纪末,钱七虎率先组织代表团远赴国外,多次深入考察俄罗斯地铁、波士顿地下空间等世界知名地下建设项目,并收集和学习国外先进技术。先后出版《俄罗斯地下铁道建设精要》、《地下空间科学开发与利用》等重要资料文献,为我国地下铁道建设和地下空间开发利用提供了宝贵的经验。
 
  随着国家城镇化和区域经济一体化发展战略的纵深推进,完善城市功能,发挥其集聚、辐射、带动作用,成为促进区域经济协调发展的重要内容,以主城区的大发展带动区域经济整体竞争力的发展,实现区域经济的转型跨越发展。“如何带动经济落后区域的发展?首要是发展轨道交通为核心的快速交通。”钱七虎表示,尤其是沿江、沿河城市,比如上海、南京、武汉、重庆、兰州等地,跨越江河修建地铁,这对工程施工建造技术提出了新的挑战。
 
  钱七虎告诉记者,南京地铁10号线就是利用盾构法施工建设的典型例子。据了解,南京地铁10号线长江隧道是目前国内地铁隧道最长、直径最大的,全长3600米,为单洞双线地铁隧道。在施工中,中国铁建十四局集团与德国海瑞克公司合作,采用盾构技术施工工艺,并对直径11.64米的大型泥水平衡式盾构机换刀技术进行改革,在世界同类型直径泥水盾构机中,首次在长江的地铁越江隧道中采用常压换刀技术。
 
  钱七虎介绍,过去在此类盾构机换刀方式上一直采用带压换刀方式,即潜水员要进入0.6MPa大气压的环境中进行换刀,不仅施工难度大、作业效率低,而且施工风险大。
 
  南京地铁10号线长江隧道按照常规和地质条件需换刀9次,每次需要1个月,每次耗费人民币高达600万元。
 
  鉴于上述原因,中铁十四局集团在与海瑞克公司签订购货合同时,便提出了变更换刀方式的要求,海瑞克公司采纳并采用了常压换刀的专用设计。盾构机成功始发进洞后,进过对换刀工具的完善和改进,将过去4至5小时换一把刀压缩为2小时换一把刀,将过去15至20天更换刀盘所有刀具压缩至6天。技术人员在常压下换刀与在高压环境下换刀相比,安全性、可操作性等都得到很大的提高。
 
  钱七虎说,南京地铁10号线长江隧道大型泥水平衡式盾构机常压换刀技术,对国内同类型施工具有借鉴意义,对提高工效、降低成本、保证安全都有很好的示范作用。
 
  “盾构机是一项个性化强、技术难度大、关联面广和市场需求量大的重大装备,伴随着国家地铁建设热潮的到来,盾构机国产化替代进口是本世纪以来的目标和主要任务”,钱七虎说道。
 
  据了解,本世纪初,我国大部分的盾构掘进机依赖进口,欧洲和日本等公司的盾构机在中国的盾构掘进机市场上占主导地位。近年来,我国地铁、水利工程、过江隧道等众多工程纷纷上马,国内各重型机械制造企业纷纷通过与国外盾构机制造商合作、合资或自主研发及并购国外公司,开始进入盾构机制造领域,中国制造的盾构机产品开始在市场上发挥重要作用。目前,国内数家企业进入盾构机行业,打破了国外盾构机独占市场的局面。有些企业已具有自主开发、设计、制造、成套以及施工的能力和水平,正逐步实现自主化、本土化、产业化、市场化。
 
  在地下空间施工技术中,钱七虎还提到了地下工程叠合整体式预制装配技术。他说,北京城建研究总院总工杨秀仁,在主持国内第一座预制装配车站设计时,开创了地下工程叠合整体式预制装配式的施工先河。与传统装配预制技术相比,该技术采用叠合板和叠合墙技术可以使侧墙和中板或顶板形成一个整体,有利于保证整体强度和结构防水效果;避免了使用灌浆套筒和灌浆作业,大大降低了施工控制难度,并降低了施工成本。与常规全现浇施工相比,该技术采用叠合板和叠合墙技术取消了模板和脚手架以及现场钢筋作业,大大减少了现场的工人用量,缩短了工期,降低了成本;采用叠合板和叠合墙技术,大大改观了结构侧墙和顶板的外观质量,可以免装修;叠合墙和叠合板技术可以将安装工程的预留预埋提前预制在叠合墙和板上,大大减少了后期安装时的开槽工程量,大大加快了设备安装的进度,并加强了环境保护;大大减少了现场现浇混凝土工程量,有利于文明施工和环境保护。
 
  钱七虎说,由于地下工程的高风险性和作业环境恶劣,装配式结构和机械化施工是一个必然发展趋势,地下空间的建设需要这种先进的建造技术和施工工艺。


 
  加快换乘枢纽建设实现地铁零换乘
 
  在《俄罗斯地下铁道建设精要》一书中,钱七虎提到了地下换乘枢纽的问题。他告诉记者,建设地铁路网的目的是提高乘客的方便与舒适,因此评定换乘枢纽与结构方案有效性的一个重要指标是节省乘客时间,特别是换乘时间,所以应力求最大限度地减少换乘枢纽站的不同线路车站站台中心之间的距离。
 
  钱七虎说,并行行驶乘客只需要穿过站台,花费10-20秒就可完成换乘,反向换乘则要穿过在站台中央或站端的过道来完成,约花费60-90秒,反向换乘占地空间大,约1万平方米。在国外的各城市换乘枢纽总量中,双线相交的最多占67.1%至88.3%(日本大阪为100%),三线相交其次,从11.7%至26.4%。四线相交的,巴黎为7.1%,伦敦为1.9%,莫斯科为4.8%。各地铁城市中绝大多数换乘站的93%到100%,为两条地铁线或三条地铁线相交的换乘站。随着地铁网长度和地铁线路的增加,换乘枢纽的数量以较快的速度增长。为了及时地拟制大城市的地铁发展总方案以及综合开发地下的方案,分析研究新的、在规划与结构方面有效的地铁换乘枢纽是必须的和紧迫的。
 
  他还表示,探讨新的换乘枢纽方案,首先要合理地指向保证两线或三线的换乘,这在很大程度上是适应了大城市地铁发展的趋势,为了增加城市土地的集约利用程度,合理地综合利用地下空间,减少地下开挖对岩土稳定性和地面沉陷的负面影响,特别在密集的城市建筑区和历史文化风景保护区,应研究设计紧凑型换乘枢纽。按照舒适性、安全性、节省换乘时间、紧凑性来讲,联合换乘枢纽是最方便的,在联合换乘枢纽里,顺向与逆向的乘行站台相容于一个统一的结构性。
 
  同时,城市综合开发利用地下空间的规划应高水平规划地铁线网,还应规划邻近枢纽的地下空间,并要考虑到建设城市新区或改造老城市中心区的前景。
 
  要“面子”更要“里子”
 
  过去,因为体制分割,许多城市的路面常常是“你挖了我填,你填好我再挖”,造成了大量浪费。表面光鲜亮丽的背后,是城市地下基础设施的短板。如何筑牢“里子”,撑起“面子”,谋划好城市建设的百年大计是目前需要解决的事情。钱七虎告诉记者,李克强总理在国务院常务会议上强调过,中国正处在城镇化快速发展时期,但地下管廊建设严重滞后,应该加快地下管廊的建设,很有必要!
 
  所谓地下综合管廊,就是在城市地下建造一个类似公共隧道的地下构筑物,让电力、通信、广播电视、给水、排水、热力、燃气等市政管线各个“成员”在里面“安家落户”,接受集约化建设和管理,实现地下空间的综合利用和资源共享。钱七虎介绍,上世纪以来,国内综合管廊先行城市上海、成都、北京等已建成一批地下综合管廊,但却一直存在“建而不入”“建后难管”的难题,这与国外先进城市的综合管廊建设管理经验形成鲜明对照。综合管廊的病根究竟在哪里?分头管理的市政体制与条块分割的部门所有制无疑是重要因素,而破除分头管理与部门分割的利器则是“法治”。
 
  依法执政,首先要有法可依,例如需要对综合管廊的所有权、规划权、建设权、管理权、经营权和使用权等作出明确完善的具体规定。在这方面,可以借鉴德国的《城市建设法典》、日本的《关于建设共同沟的特别措施法》和中国台湾的《共同沟管道法》《共同管道法施行细则》等现行法规;也可借鉴如上海的《上海市城市道路架线管理办法》和重庆的《重庆市管线工程规划管理办法》等。
 
  地下综合管廊是城市地下空间利用的一个有机组成部分,因此其规划应与城市地下空间规划以及城市建设总体规划同步协调进行。然而现实中,地下综合管廊的规划建设仍存在一些有争议的地方。
 
  例如,关于燃气管线是否应纳入综合管廊还存有争议,争论的焦点主要在于燃气管线易燃易爆,危害综合管廊安全。纵观以往的燃气管线事故,例如,济南和南京等地发生的地下煤气管线爆燃爆炸事故,黄岛发生的地下输油管线爆炸等,都是由于燃气(油)管线检查维护管理不到位,导致燃气(油)泄漏引发的。将燃气管线统一纳入综合管廊后,可以实现及时检查、维护和监控,从而能够避免事故的发生,因此将燃气管线纳入综合管廊中是合理可行的。雨洪排泄管道入廊是另一个争议性问题。首先城市要实行雨污分流,污水管道应纳入到综合管廊中。而将雨洪排泄设施纳入管廊,则因雨洪管的设计至少要按几年一遇洪水进行,体量较大,导致雨洪排泄设施入廊很难,故不宜入廊。为彻底解决城市内涝问题,雨洪的排泄设施建议参考日本经验,修建为城市地下河川;或参考吉隆坡的经验,将暴雨排洪设施与城市地下快速路相整合:无雨时快速路通车;中小雨时,路面下排泄雨水,路面上仍通车;暴雨时,则快速路禁止通车仅作排洪。
 
  钱七虎表示,应大力提倡综合管廊与地铁建设、地下街建设和地下快速路建设相整合,从而降低建设成本,减小社会干扰,避免重复建设、投资。修建地下快速路的趋势已经在国际上初露端倪,美国波士顿从1959年开始修建高架桥,到1994年开始拆除高架桥转而修建一条8-10车道的地下快速路和8车道的水下隧道,包括7.8英里的匝道和161英里的道路。俄罗斯为保护莫斯科市列尔托福区的历史文化遗迹和人文景观,在地下36米处修建了长4公里的地下快速路。在中国,地下空间开发规模也很庞大,例如,中国台北东西快速道路共同沟的建设,全长6.3km,其中2.7km与地铁整合建设;2.5km与地下街、地下车库整合建设;独立施工的共同沟仅1.1km,从而大大地降低了建设总成本,有效地推进了共同沟的发展。武汉地铁三号线宗关站,将电力管、排水管、通讯管等管道集结在一起,与2、3号出入口工程整合建设,既解决了“城市蛛网”埋设随意性较大、分布不合理的问题,也可避免检修时对城市道路重复“开膛破肚”;乌鲁木齐市在远景规划城市轨道交通线网中,也考虑了同步进行地下综合管廊建设。
 
  由于反复对马路开膛破肚,不仅消费了大量的资金,而且也严重影响了民众的出行,还容易出现道路垮塌等问题,人们对“马路拉链”现象早有非议,它也破坏了城市的环境和政府的形象。道路施工变“拉链”,其中固然有城市扩容迅速,发展规模超出预先估计等原因,但造成这种现象主要还在于城市规划的粗疏,以及城市市政建设中各自为政且缺少协调和监管所致。为了克服条块分割、分头管理的弊端,应尽快明确每个城市的综合管廊管理机构。建议成立城市综合管廊管理委员会,承担政府的建设管理责任。城市地下交通干线以及其他地下工程的建设,还应当兼顾人民防空需要和抗震要求,从而提高战时和平时管廊的防灾减灾能力。
 
  2017年5月,由住建部、国家发改委组织编制的《全国城市市政基础设施规划建设“十三五”规划》发布实施,明确“十三五”时期的任务中包括:加快推进海绵城市建设,实现城市建设模式转型;有序开展综合管廊建设,解决“马路拉链”问题等。
 
  钱七虎表示,管线事故马路成“拉链”、空中架线漫天蜘蛛网,有了综合管廊,这些影响城市安全和市容环境的问题将迎刃而解,未来地下快速路和地下物流系统的修建,可以很好地解决汽车尾气排放污染问题,地下河川的建设也可以起到保护水资源不受污染的作用,中国城镇化的发展既要“面子”,也要“里子”。
 
  关于人生
 
  “身体是革命的本钱”,钱七虎用八个字概述了他仍然活跃在一线参加科研工作的原因。钱七虎小时候身体不好,12岁那年得了血吸虫病,由于当时的医疗条件并不好,治疗后,身体一直很差。“上世纪50年代,毛主席要求青少年要三好,身体好,学习好,工作好,我就是从那时开始锻炼的。”钱七虎说。
 
  “坚持锻炼,坚持去做一件事情,这带给我们的不仅是一个好的身体,更是对意志的磨练,这将使一个人受益一生。”钱七虎说。少年时代的钱七虎喜欢读一本书,叫做《毛泽东同志的青少年时代》,从书中他领悟到,有一个强壮的身体和高尚的理想,才能更好地追求梦想。
 
  如今,80岁的钱七虎仍然活跃在工作岗位上,并且不断取得新的成就。他语重心长地告诉记者,学习永无止境,科研也永无止境,趁着身体健康,还可以继续发挥余热,为中国地下工程事业多做贡献。

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2018-08
出刊日期:08-30
出刊周期:每月
总481期
出刊日期:(2014 07 08)
出刊周期:每周