何川教授荣获国家科学进步奖

    11月22日，中国科学院网站、中国工程院网站分别发布公告，公布2023年院士当选名单。其中，中国工程院2023年院士增选共选举产生74位中国工程院院士，西南交通大学何川教授当选。

    2000年，在孙永福院士的指导下，我和盾构专家李建斌共同主编《中国大盾构——中国全断面隧道掘进机及施工技术发展史》（北京：科学出版，2019.11）一书，特邀何川教授担任编委会副主任，何川教授欣然允许并积极参与了书稿的编写工作，提出了许多宝贵的意见。那本书大咖云集，院土专家众多，何川教授是其中之一，他非常谦虚，修改稿件非常认真。与他合作非常愉快。在这本书的附录中，登载了30位专家的小传，何川教授的小传是我和他的博士生刘四进（ 何川教授2010级直博生，2010～2017，桥梁与隧道工程专业，现任中铁十四局集团大盾构与地下空间科技发展研究院副院长， 高级工程师。） 联合整理并经本人审阅的。下面即是书中的何川小传。

李建斌、才铁军主编《中国大盾构》ISBN 978-7-03-063334-7北京：科学出版，2019.11

何川：多彩的盾构隧道研究
 

首批中国盾构学者

    何川，1964年生，西南交通大学首席教授、副校长，交通隧道工程教育部重点实验室主任，国家杰出青年科学基金获得者、长江学者特聘教授、国家“万人计划”科技创 新领军人才、教育部创新团队学术带头人。获何梁何利基金科学与技术奖、詹天佑铁道 科学技术成就奖、茅以升铁道科学技术奖等荣誉。何川先后任川藏铁路建设专家咨询委员会成员、国务院学位委员会学科评议组成员、 863 计划领域主题专家、国家铁路局专家委员会专家、交通部西部科技项目咨询专家、国 家开发银行专家委员会专家，盾构与掘进技术国家重点实验室等 6 个国家级实验室 / 中心学术委员。中国岩石力学与工程学会常务理事、中国铁道学会高速铁路专业委员会副主任、中国土木工程学会隧道及地下工程分会副理事长、中国公路学会隧道工程分会副理事长。何川长期致力于大型及复杂隧道工程的结构分析与结构安全控制研究，解决了多项 关键技术难题，尤其在城市地铁盾构隧道、大型水下盾构隧道、复杂艰险山区隧道的结 构设计与施工安全控制技术方面贡献突出。主持完成 973 计划、863 计划等国家计划及重 大工程建设科研课题 70 多项。发表科学引文索引（SCI）/ 工程索引（EI）收录论文 200 余篇，出版专著 7 部，获授权发明专利 30 余项，主 / 参编国家地方与行业规范标准 6 部。获国家技术发明奖二等奖 1 项（排名第一）、国家科学技术进步奖二等奖 3 项（排名第一、 第一、第六），获省部级科技奖 20 多项。培养毕业博士 30 余名、硕士 80 余名，指导博 士后人员 10 名。

结缘盾构隧道

    谈及盾构隧道，可以说何川是“因缘机遇识盾构”。

    1984 年他考入西南交通大学土木工程系桥梁隧道及结构工程专业，在麦倜曾教授和 关宝树教授的指导下攻读硕士学位，开始从事隧道工程领域工作。1987 年硕士研究生毕 业后留校任教，在其后的八年时间里，其教学科研工作都是以传统的矿山法为主，和盾 构隧道没有关系。可是因缘机遇，出国读博的机会让他接触到盾构隧道学科，开始与“盾构隧道”结缘。

    1994年，他入选国家教育委员会的公派留学计划，获日本政府奖学金资助赴日本早稻田大学留学。在选择专业方向和导师时，他看到了盾构法施工隧道的快速发展形势及 其优点，尽管国内极少采用盾构隧道，但是按日本的城市化发展道路和国内的经济增长， 盾构隧道必定会在中国城市发展等方方面面扮演重要角色。考虑到这些，他毅然选择在 日本早稻田大学学习盾构隧道技术，师从国际著名学者小泉淳教授，从此与盾构隧道结 下了不解之缘。

    1995年，他正式进入早稻田大学学习盾构隧道。选择了盾构隧道领域，意味着一切 就要从零开始，有关盾构装备、管片结构、盾构掘进等太多的知识点对他来说都是陌生的。选择博士论文题目时，他以当时日本阪神地震中凸显的盾构隧道抗震问题作为自己的毕 业论文题目。经过艰苦的努力，完成了题为“シールドトンネル縦断方向の地震時挙動 に関する研究”（A Study on the Seismic Behavior in the Longitudinal Direction of Shield Tunnels）的博士论文，并在 1999 年，通过了博士学位论文答辩，成为小泉淳老师的第一 位留学生博士。

    2000 年初，何川从日本回国，回到西南交通大学继续从事隧道领域的教学科研工作。远远超出想象的是，随着中国经济的迅猛发展，以北京、上海、广州、深圳、成都、南 京等城市为代表，中国大规模地铁建设帷幕已正式开启，盾构法受到业内人士的高度关注。但当时大多数建设业主、设计施工单位对盾构隧道的知识储备基本处于空白状态，人们 对盾构技术的渴求十分急迫，甚至在他回国当天，尚未出浦东机场就接到了中铁二院负 责人的电话，咨询成都地铁有关盾构隧道的技术问题。从这个时候开始，委托技术研究、邀请学术讲座应接不暇，这无疑得益于他在国外 有近 6 年的专业学习盾构隧道经历。至此，他与盾构隧道结缘并将这份缘分继续加深。

与地铁盾构隧道的交集

    随着中国城市地铁大规模建设的帷幕开启，盾构法以其安全、高效的突出优势迅速 受到业内人士的关注，并成为重要的可选方法，他和团队成员抓住机遇，主动出击，承 接了大量来自设计、施工和建设管理单位的城市地铁盾构隧道的技术研究课题。当时在盾构隧道设计领域，国内仅有上海的一家单位具有设计经验，且业绩也仅限 于上海地区的软土地层条件，而对于日后国内其他城市和地区地铁建设中遇到的砂卵石、 黄土、风化岩层、软硬复合等地层条件均未曾涉及，现在国内盾构隧道设计领域影响比 较大的多家设计院在当时均还没有盾构隧道的工程设计经历。何川和他的团队在地铁盾构隧道领域开展技术研究，主要在盾构隧道的结构分析、 结构关键参数优化、地表下沉控制、临近建构筑物安全控制等方面开展研究工。合作单 位有中铁二院、中铁第四勘察设计院、广州地铁设计院、北京城建设计研究总院、中铁 十六局、中铁十四局、中铁隧道局、南京地铁公司、成都轨道集团公司、西安地铁公司、 武汉地铁集团公司等好多单位。在 2000 ～ 2006 年前后这段时间，他和他的团队参与了 国内当时建设的绝大部分城市的地铁盾构隧道的结构计算分析。通过结合工程实践不断 深化的认识，结合中国的实际情况进行创新，将先进的盾构工程理念推向实际工程第一线， 为中国城市地铁盾构隧道的建设服务。

何川教授（刀盘前）向专家介绍盾构技术

    几个代表性城市的地铁盾构研究工作。针对北京地铁 5 号线盾构隧道（雍和宫试验段，是北京地铁首次采用的盾构隧道），他们采用考虑接头位置与刚度的三维计算模式，精 确分析了在不同埋深、土体和地下水压下，隧道主体结构受力特征，开展了相似模型试验， 以掌握盾构隧道主体结构与周围土体的相互作用关系，并探明理论分析中不能表征的破 坏特征。这对早期从事盾构隧道设计的技术人员而言应该是十分宝贵的第一手资料了。针对成都地铁全域富水砂卵石地层盾构施工，他们提出“排出为主，破碎为辅”处 置理念，优化刀具刀盘配置、改进螺旋出土器、调整掘进参数，有效解决了刀磨耗问题， 将月掘进进度从 50 米左右的提高到 200 米以上，大幅降低了成本，并保证了结构安全， 开创了富水砂卵石地层大规模建设盾构隧道的国际先例。还与中铁二院组成设计联合体 直接参与了成都地铁 1、2、3 号线的设计工作，将研究成果直接应用实际工程，成都市 已成为全世界地铁盾构机施工台数最多的大型城市，2018 年度高峰期 172 台盾构机同时 施工。以南京地铁 1 号线为依托，确定了南京地铁区间盾构法施工对环境的影响范围及重 点影响区域，探明了盾构隧道下穿大型地面与地下结构的施工力学行为及相互影响关系；解决了在软弱地层、高地下水位及复杂困难条件下盾构法施工的关键技术问题。从深圳地铁一期工程 7 标盾构隧道结构计算分析入手，他们解决了通用管片环的结 构计算分析方法，首次提出了通用管片环的空间优化布局和控制拼装方式，实现了采用“楔 形通用管片环”一种管片环即可对隧道直线及平 / 纵曲线进行拟合与结构纠偏，成功在地 铁盾构隧道使用。他们参与解决西安地铁黄土地层等复杂地质条件下地铁区间隧道的盾构机选型与设 备配置问题，并在建筑物密集的繁华地区，对地层移动严格控制的国家级文物地区盾构 法施工地铁区间隧道对周围环境的影响问题也做了踏实的研究。此外，他们还承担完成了多项技术研究课题，如泥炭质土、高压缩性软土、软硬不 均复合地层及城市密集区地铁盾构隧道修建技术、高烈度地区盾构隧道的抗震研究等。至今，中国已经有近 40 个城市使用盾构技术来修建地铁，盾构技术在中国快速发展 并不断进步，从最开始时“能不采用就不采用，尽量回避”，到现在“能采用则优先采用”， 已成为城市修建地铁优先考虑的工法。在这个过程中何川教授及其团队的贡献是十分突出的。

    2004 年前后，以武汉长江隧道、南京长江隧道、上海长江隧道等大型水下盾构隧道 的开工建设为标志，中国迎来越江跨海通道建设的新高潮，同时，盾构法在公路、高铁、 市政、能源、水利等众多领域也得到了非常广泛的应用。国家亟待从基础理论与应用技 术两个层面开展研究工作。从城市地铁盾构隧道研究积累的前期基础与经验使得何川团队又获得了新的机会，10 多来年，他们主持承担了多项国家与行业重大科技计划，代表 性重大研究课题有：国家自然科学基金项目“大型跨江海盾构法隧道施工期流固耦合问 题研究”；铁道部科技计划课题“高速铁路水下盾构法隧道关键结构技术研究”；铁道 部科技计划课题“铁路隧道管片衬砌结构力学特性及设计理论研究”；国家自然科学基 金重点项目“复杂条件下盾构修建煤矿巷道 / 斜井的衬砌结构设计基础理论”；863 计划 课题“大型跨江海隧道结构力学特征及整体化设计方法研究”；973 计划课题“复杂环境 作用下地下结构的长期安全性及其预测方法”；国家科技支撑计划课题“特殊复杂地区 高速铁路隧道修建及结构安全保障技术研究”。这期间，他们还主持了针对国内多座大 型与复杂盾构隧道的设计施工方面的重大科研课题，研究工作取得了显著的成效，解决 了多项工程实际难题，推动了中国盾构隧道技术的进步。

何川教授介绍泥水盾构高水压模拟掘进装置

    何川带领团队参加科技攻关的代表性盾构隧道工程有：武汉长江隧道、南京长江隧道、 狮子洋水下隧道、南京地铁 10 号线过江隧道、重庆主城排水长江隧道、神华集团有限责 任公司新街台格庙矿区和神东补连塔矿区煤矿斜井、苏埃通道工程、武汉市大东湖核心 区污水深隧排水系统工程。这些盾构隧道工程项目可以说是五彩缤纷，很多工程在国际隧道工程界也具有重要 影响力。经过多年的积累，何川主持完成的“大型及复杂水下隧道结构分析理论与设计 关键技术”获 2011 年国家科学技术进步奖二等奖，参与完成的“高水压浅覆土复杂地 形地质超大直径长江盾构隧道成套工程技术”获 2014 年国家科学技术进步奖二等奖， 主持完成的“砂卵石地层盾构隧道施工安全控制与高效掘进技术”获 2015 年国家技术 发明奖二等奖。他为国家的建设做出了贡献，为中国盾构技术的发展起到了积极的推动作用。

    本文转自“中国地方铁路协会”微信公众号。