为中国天眼打开“瞳孔”

发布时间:2019-09-30 09:50   来源:贵阳网-贵阳晚报  

  沈志平

  当人造卫星飞临到地球北纬25°64′与东经106°85′上空时,便可直拍到“500米口径球面射电望远镜”(FAST)的图片。这双穿透137亿光年的“中国天眼”,让世界记住了贵州,天眼如此庞大、复杂的设计开挖系统,让世人记住了这个卓越的团队:贵州正业人。

  回顾过往,FAST工程从初步的设想、选址、勘察、设计、施工至投入使用,历经20余年,几十家单位的协作和配合才得以建成使用。

  在这个复杂庞大的工程中,岩土工程设计十分重要。

  “我们的工作就是为FAST‘打地基’,让开挖系统达到高水准,为后面的建设提供保障。”贵州正业工程技术投资有限公司董事长沈志平说。

  FAST建在四周环山的大窝凼里。该如何在岩溶发育的大窝凼里确定天眼的中心点?这是沈志平和他的团队面临的第一个难题,也是最关键的问题。

  窝凼底部到山顶,有300多米高,以坚硬白云岩为主的山体近乎垂直。从窝凼底部到顶部,膝盖有毛病的沈志平,用了4个多小时,才能走一个来回。为选择最佳开挖点,设计好施工方案,他和团队的年人们,不知在这些崖壁上爬了多少个来回。

  “开挖中心的位置相当于天眼的‘瞳孔’,它关系到望远镜运行30年的安全问题,只有确定好位置后,才能进行后续的排水、隧道、道路等工程项目。”沈志平说。

  BIM技术,简单来说就是建立涵盖项目整体信息的三维仿真模型,为项目的质量、工期、经济指标等提供参考帮助。沈志平和他的团队正是利用这一技术,通过模拟不同台址的开挖中心,以测评FAST工程的整体稳定性及安全度。

  “比如,我们在这个系统中通过测试发现,不同形态的斜坡稳定性存在内在的联系;同时,也通过系统测试得知,选择不同的中心点,需开挖的土石方量差距很大。”他说。

  在大家的不懈努力下,团队用最短的时间确定了天眼的中心点,即现在的馈源舱检修平台所在地。此次BIM技术在贵州的首次应用,为FAST的建造节约了50%的开挖系统投资,节约经费近一亿元。

  中心点的位置选择问题虽然得到顺利解决,然而,在开挖过程中,更多问题才真正显现出来。据沈志平介绍,FAST台址洼地内地形起伏大、坡度陡,密布着众多大型岩堆、溶蚀峰林、溶蚀裂隙,工程地质及水文地质条件及其复杂,这在当时的国内,尚无可以借鉴的经验。

  “天眼的建设道路,也是不断探索的道路,在FAST开挖系统设计中,我们使用了开挖中心选择技术、下拉索促动器基础坐标解析技术、岩土工程信息平面表达技术等10余项新型技术,后来统计,团队获得的发明专利有12项。”沈志平说。

  经过现实检验,这些技术的运用达到了国际领先水平。其中,国家发明专利“一种岩溶洼地排水系统”技术,在历经4年的考验后,证明其排水性能良好,台址区未发生任何水患问题;而开挖中心选择技术则实现了台址开挖量最小,地质灾害治理费用最低等综合优化目标。

  不仅如此,沈志平和他的团队在自主创新过程中形成的大量关键技术,已经汇总并出版为专著——《FAST开挖系统关键技术及安全性研究》;FAST工程台址开挖岩土工程设计被中国勘察设计协会评为2015年全国优秀工程勘察设计奖工程勘察一等奖;“FAST开挖系统关键技术及安全性研究”项目成果通过了国家一级行业协会鉴定。

  从2009年9月进入工程现场,再到2012年12月撤出工程现场,团队中的多数人,只休息了不到两个月的时间。“每次我们的员工在电视上看到有关FAST的新闻时,都发自内心地为今天的成就感到高兴。”

  今年4月,以沈志平为代表的贵州正业工程技术投资有限公司FAST项目班组,获得了“全国工人先锋号”的荣誉,他们用实力展示了国家科技设施建设中的贵州力量。

  贵阳日报融媒体记者罗林

  责任编辑:杨博文

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