穿山越岭三十载助建铁路数万里

庞贝

他们是大国崛起的脊梁

他们是中国创新的先锋

他们来自代表各行各业的科学家和基层科技工作者

我们用镜头和笔墨  立题记事

在《大国先锋》

讲他们动人的中国故事

看他们为之付出的不凡成就——

马栋，现任中铁十六局副总经理、总工程师，长期致力于隧道与地下工程施工技术研究，在艰险山区复杂地质隧道和城市地下大空间施工方面取得一系列成果，获国家科技进步一等奖1项、二等奖2项，省部级科技进步一等奖3项、二等奖8项，国家级工法5项，发明专利19项，发表论文40多篇，出版专著3部，参与多项国家、行业标准编修，获中铁建工程技术奖、铁道部重点工程建设功臣称号，享受国务院政府特殊津贴，入选国家百千万人才工程，被评为国家有特殊贡献中青年专家、全国优秀科技工作者和全国建筑企业优秀总工程师。

“背上了（哪个）行装扛起了（哪个）枪，雄壮的（哪个）队伍浩浩荡荡……”铁路男儿气如虹，这熟悉的旋律，总会勾起马栋对往昔铁路建设中挥汗如雨峥嵘岁月的回忆，激发他继续投身国家铁路建设新征程的豪情。

从1987年7月大学毕业到现在工作已有32个年头，在这期间马栋同志先后参与了大秦、京九、朔黄、渝怀、青藏、浙赣、宜万、广昆、西格二线、哈齐、蒙华、成兰、丽香、玉磨铁路，北京地铁王府井、国贸、东单车站等国家重点工程建设，长期致力于隧道与地下工程施工技术研究，还曾主持朔黄、宜万、广昆、成渝铁路，西格二线新关角隧道、青岛胶州湾海底隧道，西气东输和南水北调中线穿黄工程、首都机场航站楼捷运联络线工程、蒙华铁路崤山隧道、成兰铁路云屯堡隧道、成昆铁路吉新隧道等建造关键技术的应用研究，解决了施工现场诸多关键技术难题。

十年磨剑终成锋

马栋大学毕业后分配到中铁十六局四公司，开始了他与祖国铁路建设共奋进的精彩历程。从进入大秦铁路开始，他扎根一线，积极探索，刻苦钻研，不断锤炼。经过大秦铁路的历练，马栋同志快速成长，刚从大学毕业一年，他就出任福建水口電站库区公路改建项目总工程师，第一次担当全面负责技术工作的重任。在这半山腰上修路，山陡谷深、困难重重，这个年轻技术干部勇挑重担、敢于担当，带领部门技术人员多方搜集资料、总结施工经验，充分发挥专业技术特长，攻克了重重难关，确保了工程建设于1990年顺利完工，获得了局处两级领导的高度认可，他也因此被评为中国铁道建筑总公司先进科技工作者。这个奖项对马栋的影响甚为深远——不但促使马栋从一名青涩大学生华丽转身为术有专攻的技术人才，也成为他在科技创新之路上奋斗不息的动力之源。

随后，马栋投身到京九铁路老营盘隧道的建设当中，面对这座地质软弱破碎、条件复杂、风险极大的隧道，经过科学布局、合理筹划，马栋大胆采用当时的隧道施工新工艺——新奥法，“这是我第一次采用新奥法施工，困难很多，但都被我们一一攻克了！”

1996年8月，年仅33岁的马栋被任命为四公司总工程师。但是，他并没有因此停止一线探索施工技术的步伐，而是以更大的精力投入到当时四公司最困难的隧道——朔黄铁路长梁山隧道的建设当中，这是当时我国为数不多的长大电气化双线铁路隧道，全长12.78km，中铁十六局承建的进口段全长6545m，其中有13个断层，地质软弱破碎，四公司负责3号斜井及部分正洞的施工。在长梁山隧道施工困难重重、进度止步不前之时，马栋于1997年初兼任该项目总工程师，后又接任该工程项目经理，全身心投入到该隧道技术攻坚克难的工作当中去。

接任项目经理后，他一方面充分发挥自身的技术优势，着力优化施工方案，采取超前小导管注浆、设置钢筋混凝土托梁、墩柱加固交叉处、在正洞采用上半部开挖小导坑挑顶等综合措施，成功攻克了3号斜井与正洞交叉处的断层破碎带，安全通过了交叉口。

另一方面进一步强化施工组织和机械配套，充分调动大家的积极性和创造性，经常与一线施工人员交流沟通，每天都要去洞内查看施工情况两次。长梁山隧道3号斜井有828级台阶，上下一次相当于要爬上百层高楼，一般人上下一次就会气喘吁吁、大汗淋漓，上下两次，相当于每天要爬两百层楼梯。这无数次的上上下下，不仅练就了他铁一般的体质，也成就了他钢一般的毅力。

长梁山隧道3号斜井往正洞进口方向的掘进中，有一条长达240m的F12大断层，这里的裂隙水十分丰富，每昼夜涌水量达800m3，最多时高达2000m3，头顶水流如注，脚下急流成河。而隧道拱顶的上部是一个有着300多户人家的村庄，如果任凭涌水流淌，会使地表水下降、干涸，危及村民赖以生存的水源，并对周边的水保和环保造成破坏性的影响。为了治服涌水，马栋在深入调查、反复计算的基础上，根据实际情况大胆提出了改深孔帷幕注浆为浅孔帷幕注浆，这样便于操作，灵活简捷，最大的优点是可以成倍地提高掘进速度。他还在小导管浅孔注浆的基础上，又辅之以开挖后的环向补充注浆，使堵水率由80%提高到98%，这是当时我国隧道建设史上成功完成的最长地段全封闭浅孔帷幕注浆施工。

经过项目部全体人员不辞劳苦、顽强拼搏，长梁山隧道不仅提前18天贯通，还成功实现了扭亏为盈。

在保证顺利完成生产任务的同时，马栋积极思考，以认真严谨的态度对该隧道的施工技术进行总结整理。他把施工和科研紧密结合起来，依托长梁山隧道开展了“复杂地质条件下特长双线隧道综合施工技术”研究，经过他和其他施工技术人员共同努力总结，“复杂地质条件下特长双线隧道综合施工技术”得到了众多专家学者的认可，该科研成果获得了2002年度国家科技进步二等奖，在渝怀铁路金洞隧道、兰武二线铁路乌峭岭隧道等工程中推广应用，取得了显著的经济和社会效益。获奖后，马栋说，“这项科技成果我付出了非常多的心血。让我深感欣慰的是，自己没有辜负企业的信任和重托！”长梁山隧道通车后，该项目获得了铁道部火车头优质工程和詹天佑技术大奖。

在长梁山隧道建成之后，马栋又积极参与西气东输管道工程建设，十六局集团承建郑州段穿越黄河部分，管道全长3600m，有效内径为φ1800mm，一次顶进的距离达1259m（经查新为当时国内最长段），顶进精度要求极高。管道通过地层中存在大块石、砾石（超过30cm）、钙质结核层、大量树干等，还有粘聚力极高的钙化硬质粘土层，受超长的顶管距离、恶劣的自然环境以及频发的黄河洪峰等因素影响，该段工程施工难度位于“西气东输”工程之首，为全线控制性工程之一。马栋作为项目技术攻关组组长，带领技术团队，针对深覆土、大阻力、高水压、复杂地质等问题，围绕深大始发接收竖井、超长距离顶管施工保障开展研究，创新并实施了大渗透系数黄河地层沉井施工、顶管机进出洞加固止水、二次破碎和顶管注浆减阻技术，解决了富水砂卵石地层长距离顶管精度控制难、阻力大而泥浆易流失等难题，为“西气东输”工程按期供气奠定了基础。

“西气东输工程技术及应用”获2010年国家科技进步奖一等奖（重大工程类项目），中铁十六局集团作为成果完成单位之一，成果的获得是对马栋带领的科技团队取得的创新成果的充分肯定。

越是艰险越向前

2003年春，青藏铁路格拉段开工建设。马栋时任中铁十六局五公司总经理，由五公司承建的19标有36座桥，分布在海拔5000多米的唐古拉山上。为提高员工士气，克服大家对高原的恐惧，马栋带队到工地蹲点，为大家鼓劲加油。

“高原缺氧，头重脚轻，路都走不稳，饭也吃不下，睡觉前要先吸2个小时的氧，还常常在凌晨四五点时被憋醒。”马栋说，“就是在这种艰苦的环境里，我坚持每天开一次例会，给参建员工鼓劲，并针对高原冻土、生态脆弱和卫生保障等难题，展开了科研攻关。”

功夫不负苦心人。在马栋的正确组织和带领下，2003年8月，2.5万延米的钻孔桩全部完工，为之后展开桥梁大干奠定了坚实的基础。与此同时，他与其他参建技术人员共同研究、携手攻关，总结出高原高寒多年冻土区铁路路基施工、高原高寒多年冻土区铁路桥梁施工技术成果并形成工法，填补了国内高原冻土区施工领域的空白，具有广泛的推广应用价值和前景，青藏铁路工程获2008年國家科技进步特等奖，马栋做为青藏铁路建设的一分子，为此做出了应有的贡献。

2004年5月，五公司参建的宜万铁路Ⅰ级风险隧道——大支坪隧道遇到了岩溶地质，在详细调查地质情况后，马栋大胆提出绕行方案并获得成功，据此总结的“高压富水充填岩溶区隧道施工技术研究”获得北京市科技进步二等奖，形成的“岩溶隧道迂回绕避高压富水溶腔施工工法”获得中国铁道建筑总公司优秀工法二等奖。

2006年4月，靠着过硬的技术实力、优秀的施工管理能力，马栋被任命为中铁十六局总工程师，开始了他带领全局刻苦钻研、永攀科技高峰的新征程。

时光流转到2007年，青藏铁路西格段二线关角隧道（海拔3847m、正洞长度32.645km，是我国采用钻爆法施工的高海拔第一长隧）和广昆铁路秀宁隧道（当时国内最长的Ⅵ级围岩铁路隧道），成为集团公司的头号和二号重难点工程。马栋同志毫不犹豫地挑起了带领参建员工科研攻关的重担。

由他主持的青海省科技计划项目“高海拔特长隧道长距离施工通风技术研究”，主要围绕高原、超长独头通风和复杂路网条件下通风总体方案及设备选型配套展开研究，制定施工通风设计的原则、设计依据与参数，进行施工作业面风量计算，隧道掌子面及通风网络风流场的数值模拟与现场测试，通过通风系统参数和环境测试分析验证通风设计参数，最终优化通风设计方案。由于关角隧道的特殊性，研究成果对于国内外高海拔隧道施工均有较好的借鉴意义。

针对西格二线关角隧道施工距离长、海拔高、工程自然环境恶劣、地质条件复杂、地下水丰富、施工风险极大等特点，他主持展开“关角隧道快速施工与地质灾害防治技术研究”，着力解决高原高寒缺氧区特长隧道施工机械配套、施工通风、高地应力软岩大变形、岩溶发育带长距离大坡度斜井连续排水难题。研究成果为关角隧道施工提供了科学依据，同时对完善高海拔特长隧道修建技术，提高我国隧道施工技术水平具有重要意义。新关角隧道获2016年度国际隧道及地下空间协会（ITA）系列隧道奖项的最高奖——年度重大工程奖，标志着中国在高原高寒地区长大复杂隧道建设领域走在了世界的前列。

关角隧道的成功建成是十六局集团集体智慧和汗水的结晶。马栋常说，让他最为感动的就是长期奋战在关角隧道的参建员工。

“2009年到2012年，是关角隧道最为困难的时期，那时我基本一个月要上一次关角，一次就要待一个礼拜。一是鼓励他们坚定信心，二是与他们一道科研攻关。”马栋说，“看到孙胜臣、刘海荣、杨金歌、郭庆静、吉中青、钟灵、朱玉邦、毛祥周、杨志文、郭海雄他们，因缺氧手指甲上都是一个坑一个坑的，让我很是感动，也更坚定了我攻坚克难的信心。”

2013年，马栋成功入选“百千万人才工程”国家级人选，同时被授予“国家有突出贡献中青年专家”荣誉称号——中铁十六局在科技创新战线上高高树起了一面旗帜！

面对荣誉，马栋微微一笑：“能获得如此高的荣誉，全得力于企业的培养，我只是中铁十六局广大科技人员的一个代表而已！”与大家想象中整日板着脸、常常紧锁着眉头的科技专家形象大不一样，马栋和蔼可亲、平易近人。他是博士，正高级工程师，现任中铁十六局副总经理、总工程师，人们称赞他为企业科技进步的总设计师、自主创新的带头人，是企业施工生产组织的策划者、参谋长，更是广大技术人员的主心骨、勤务员。

在关角隧道加紧步伐建设的同时，马栋也兼顾统筹着广昆铁路秀宁隧道的科研技术攻关任务。秀宁隧道沿线地质条件极为复杂，隧道需要穿越总长超过5000m米的富水区、5个褶曲构造和8条断层（含一条区域性大断层），预测隧道最大涌水量为140，000m3/d。由于隧址区断层破碎带发育、岩溶突泥涌水、软岩大变形等不良地质问题多发，尤其隧道出口段地层为国内罕见的VI级富水断层角砾岩（糜棱岩），开挖施工难度极大，因此在建时曾被原铁道部确定为中国铁路十大高风险隧道之一。

馬栋针对秀宁隧道特殊情况，组织集团和高校联合进行科研攻关，积极采取措施应对秀宁隧道富水糜棱岩、下穿水库、高压富水断裂破碎带等情况，通过试验，对糜棱岩的工程特性进行较深入的研究，制定了“上堵下排”超前预注浆方法加固围岩和大管棚刚性支撑共同形成立体预支护措施，提高周边围岩及工作面稳定性，同时优化了开挖方法，改双侧壁为四台阶九步开挖，提高了施工效率，既保证了施工安全，又加快了施工进度，月施工进度由8m提高到30m。

针对秀宁隧道大部分地段处于地下水水平径流-深部滞流带中，地下水丰富，其中可溶岩地段、断层破碎带、背斜轴通过部位及可溶岩与非可溶接触部位为富水区，岩溶发育，且连通性较好，地下水具有涌水量大、涌水集中的特点，洞身地表分布有井泉点、龙潭和水塘、水库等，为当地居民主要生产、生活用水。地下水处治不当不仅对隧道施工带来各种不利影响，而且施工引起的地（下）表水漏失会还对隧址区水文地质产生很大影响，甚至对当地的生态环境造成破坏。鉴于此，马栋要求项目对隧道水处理时持“以堵为主，限量排放”的原则，对保护地表环境和确保施工安全的地段，采取超前帷幕注浆、超前局部注浆和开挖后径向注浆等形式，将大面积淋水或局部股流封堵，减少地下水流失。对环境影响较小的地段，则采取“以排为主，堵排结合”的处治措施，降低施工风险。

经过马栋及其科研团队的不懈努力，秀宁隧道于2013年12月通车运营，在5年多的施工中，建设者们与科研单位密切配合，先后战胜多次大型涌水、围岩坍塌变形等地质灾害，克服了出口段近距离下穿水库和穿越VI级富水糜棱岩地层的巨大困难，实现了单洞双线铁路隧道万米以上施工安全质量无事故的目标。

攻坚创新结硕果

此后，他并没有停止科研的步伐，依然活跃在施工一线。在中铁十六局在建的成兰铁路、丽香铁路、玉磨铁路、成昆铁路等重难点山岭隧道中时常都能看的马栋的身影，只要隧道有困难，他就会第一时间赶过去，组织科研攻关。在他的带领下，各重难点工程都在顺利施工。

32载漫长路，他与隧道和地下工程结下了不解之缘，带领科研团队，积极开展技术攻关活动，突破了施工难关，取得了多项国家级甚至世界级的先进成果：

一、提出了高压富水隧道突水防控技术。

高压岩溶裂隙水封堵技术：研究揭示了隧道施工突水机理，建立了基于水文特征的裂隙-溶隙掌子面、洞周、构造带掌子面、洞周等四种突涌水模型，提出了基于瞬变电磁法+水平钻孔准确探测赋水位置的顶水定点注浆方法，解决了山岭隧道岩溶裂隙水分布随机性极大、主通道难以确定等技术难题。

富水断层分水降压及上堵下排施工技术：采用平导超前主动排水，降低正洞周边水压力，为正洞掌子面注浆堵水和加固地层提供了条件;上半断面注浆加固围岩，下半断面钻孔排水，使上半断面变成低水压区，降低了施工风险。

大型充填溶腔消能减压施工技术：创造性地提出了“探测介质、确定边界、精准爆破、溃口处理”大型充填溶腔处理原则，和大型充填溶腔消能减压处治方法，突破高压富水隧道施工瓶颈，有效控制施工安全风险。

该项成果成功应用于青藏铁路关角隧道、青岛胶州湾海底隧道、广昆铁路秀宁隧道、宜万铁路大支坪隧道等工程。获2016青海省科技进步一等奖，2012年北京市、2014年云南省科技进步二等奖。

二、提出了软弱围岩隧道快速施工技术

提出了以强超前支护、大断面开挖、仰拱早封闭、机械化作业为核心的软弱围岩隧道大断面快速施工技术，配备程控多功能钻孔台车、智能混凝土喷射机、拱架安装机以及自行式仰拱栈桥并协同作业，实现了快速开挖、快速支护、快速封闭，有效控制隧道围岩变形，提高了施工效率。

研发了糜棱岩、风积砂隧道四台阶九步开挖法，控制台阶长度小于3m，采用玻璃纤维锚杆注浆加固掌子面，螺纹钢管锁定拱脚，形成稳定的支护体系，有效控制了掌子面稳定、减少了结构整体下沉，解决了软弱围岩稳定性控制技术难题。

该成果成功应用于广昆铁路秀宁隧道、青藏铁路关角隧道、成兰铁路柿子园隧道、郑万铁路奉节隧道等工程。获2016年中国铁道学会科技进步一等奖、2014年云南省科技进步二等奖。

三、提出了地下大空间安全施工技术

针对超浅埋、大断面、沉降控制要求极高、周边环境复杂、已有暗挖法无法满足要求的情况，开发桩柱支承法施工工法（国家级）;提出长距离管幕超前支护体系大断面浅埋暗挖技术;研发基于微型盾构掘进引导顶管的智能化测控系统，实现长距离大直径管幕精准顶进;提出进出洞门及管周润滑保压技术，保证管幕低阻、微沉降顶进;建立管幕周边及掌子面土体深孔注浆加固、多导洞开挖支护及分部衬砌的施工技术，有效控制超浅埋暗挖大断面隧道施工沉降。

上述成果成功应用于首都机场捷运通道工程、北京地铁王府井、东单等站成功应用，并推广到港珠澳大桥珠海连接线拱北隧道工程，获2014年北京市科技进步二等奖。

以上取得的多项关键技术突破，总体水平达国际领先，在青藏铁路关角隧道、青岛胶州湾海底隧道、广昆铁路秀宁隧道、宜万铁路大支坪隧道、成兰铁路柿子园隧道、郑万铁路奉节隧道等工程得到了不同程度应用，创造直接、间接经济效益累计达4.5亿元，具有典型示范作用，有效解决了制约行业进步的工程难题，为推动隧道与城市地下工程建设技术创新与发展作出了突出贡献。

作为中铁十六局技术创新和学术带头人，马栋全身心地投入到企业的科技创新工作中，建立并不断发展壮大公司的技术中心。在他的领导下，集团公司技术中心先后通过北京市技术中心和国家技术中心认定。中铁十六局2009年被认定为国家高新技术企业，2011年评为建设部施工技术进步先进企业，2018年建立了院士专家工作站、博士后科研工作站。他个人先后荣获铁道部重点工程建设功臣，茅以升“铁道工程师奖”、“建造师奖”，中国施工企业协会技术创新先进个人，中国建筑企业协会“十一五”全国建筑业企业优秀总工程师等荣誉，2011年获国务院政府特殊津贴，2012年被中国质量评价协会授予“科技创新人物突出贡献者奖”，2017年、2019年两次被提名为院士候选人。

科研助力工程建设，创新成就铁路未来，在新时代科技强国、科技强企的号召下，马栋将带领科研团队继续砥砺前行，以更加昂扬的奋斗姿态投入到攻坚克难的工程科研当中，为交通强国、铁路先行贡献更多的智慧和力量。