采訪嘉賓:李李
畢業(yè)于北京科技大學(xué)土木工程專業(yè),現(xiàn)任職于中鐵十四局集團(tuán)大盾構(gòu)工程有限公司,與“地下巨龍”為伴,從事地鐵、高鐵等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)工作。
穿山越嶺的高鐵線路、連通兩國的海底隧道,這些為人們的生活帶來極大便利的工程是如何被打造出來的?本期少年記者會(huì),小π 邀請到一位和“地下巨龍”一起參與“地球改造計(jì)劃”的工程師,和大家分享工程背后的故事。
Q “地下巨龍”是什么?
A (少年記者 段宜)
這條隱藏在地下的“巨龍”真名叫作盾構(gòu)隧道掘進(jìn)機(jī),簡稱“盾構(gòu)機(jī)”,長度一般有100 多米。它擁有在所過之處“自動(dòng)生成”一條隧道的“超能力”,即前進(jìn)時(shí)一邊吞掉擋路的泥沙、石頭,一邊為成形的隧道鋪上一層具有支撐作用的“盾”。這種修建隧道的方法一般被稱為“盾構(gòu)法”。
比起傳統(tǒng)的炸藥爆破,盾構(gòu)機(jī)更加安全、高效,可以用于地鐵、公路、鐵路等交通建設(shè)以及部分水利工程上。正是因?yàn)橛兴?,我們才能在重慶和長沙之間,開工修建全國第一條穿越長江的高鐵隧道。
Q 有了超級(jí)機(jī)械幫忙改造地球,是不是就能“所向披靡”?
A"(少年記者 杜子博)
超級(jí)機(jī)械可以極大地提升施工效率,幫助我們完成以前做不到的事,但它們并不是萬能的。以開鑿隧道為例,盾構(gòu)機(jī)作為地下工程的利器可以起到挖掘、支撐、擋水等作用,但我們在施工時(shí)依然可能遇到很多挑戰(zhàn)和難題,例如復(fù)雜特殊的地質(zhì)條件,巖溶、破碎帶、煤層瓦斯區(qū)等。怎么防止漏水、結(jié)構(gòu)不穩(wěn)等意外,杜絕巖層中有害氣體“出逃”,避免地下水流失、水庫水體污染,這些問題超級(jí)機(jī)械無法解答,都需要工程師想辦法攻堅(jiān)克難。
Q 土木工程專業(yè)是什么?是和泥巴、木頭打交道嗎?
A"(少年記者 徐宇新)
簡單來說,土木工程專業(yè)就是學(xué)習(xí)建造各種工程設(shè)施。土木工程離不開工地,但也不是大家想象中的“搬磚”“和水泥”。在平時(shí)的學(xué)習(xí)中,我們會(huì)學(xué)習(xí)很多理論性的知識(shí),包括材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、地質(zhì)學(xué)、土力學(xué)、鋼結(jié)構(gòu)等,是不是每一門聽起來都很難?如果成為一名工程師,就需要駐扎工地,到施工現(xiàn)場進(jìn)行勘測、管理、統(tǒng)籌等技術(shù)含量比較高的工作。
Q"為什么古人修建的超級(jí)工程中,有很多水渠和運(yùn)河?
A"(少年記者 孔涵)
首先,我國地形復(fù)雜,且受季風(fēng)氣候影響,導(dǎo)致降水在空間和時(shí)間上分布不均勻,水災(zāi)、旱災(zāi)時(shí)有發(fā)生。其次,華夏文明是典型的農(nóng)耕文明。從長江中游出土的世界上最早的栽培稻標(biāo)本,到長江下游發(fā)現(xiàn)的世界最早的攔洪水壩系統(tǒng),古人在大江大河邊留下的許多文明痕跡,都證明了水對于古人生活、生產(chǎn)的重要意義。既然水這么重要,那人們肯定要下工夫,因此如何治理水、利用水一直是古人的重要課題之一。
Q"沒有大型機(jī)械的幫助,古人是怎么做到手工“修”地球的?
A"(少年記者 于妍)
既然古人在水利工程方面取得了很多偉大的成就,我們不如就從水利施工簡單講講。修建水利工程需要完成測量、樁基工程、土方施工、導(dǎo)流截流、疏浚河道等工序并具備相應(yīng)的技術(shù)。人們在實(shí)踐中摸索出方法后,會(huì)將其詳細(xì)地記錄在冊,以便后人學(xué)習(xí)。例如先秦時(shí)期就已經(jīng)出現(xiàn)了記載施工經(jīng)驗(yàn)的文獻(xiàn)《管子·度地》《考工記·匠人》等??梢哉f,古人能夠手工“修”地球的重要原因之一,就是善于思考并總結(jié)“技術(shù)指南”。第二個(gè)原因,則與古代制度相關(guān)。古代水利工程一般有工程量大、施工相對簡單的特點(diǎn),需要大量勞動(dòng)力完成運(yùn)輸、修筑的工作。恰好中央集權(quán)的封建帝國具有雄厚的物質(zhì)基礎(chǔ),還可以統(tǒng)一指揮,使用“人海戰(zhàn)術(shù)”。如果沒有這樣的統(tǒng)一調(diào)度,可能無法完成施工時(shí)間長、耗費(fèi)人力物力的宏大工程。我們應(yīng)該知道,偉大工程成就的背后是勞動(dòng)人民的智慧與汗水。
課堂內(nèi)外·初中版(科學(xué)少年)2025年1期