《企业与企业家》杂志记者 宋克杰

　　中铁第四勘察设计院集团有限公司（以下简称铁四院），是于2007年由1953年成立的中铁第四勘察设计院改制而成的，属于上市公司中国铁建股份公司的全资子公司。铁四院首批获得建设部授予的工程设计综合甲级资质，拥有测绘、环境影响评价、水资源论证，水土保持设计、工程咨询、工程监理、工程造价、地质灾害勘察设计、地质灾害危险性评估、监理等20余项甲级及专项资质，是国家铁路投资咨询评估单位。
　　铁四院成立以来，特别是近几年，始终坚持“科技兴院”的发展战略，以科技创新为抓手 ，大力推进自主研发、自主创新，把提升整体技术水平放在重要位置，不断加大科研投入，近两年年均科研经费达到1亿元。从而，增强了企业可持续发展能力，提高了企业的核心竞争力，使铁四院无论是铁路主市场，还是轨道交通市场、高速公路及市政市场、海外市场、咨询业务、监理业务、总承包业务等均取得骄人成绩。特别是在高速铁路、高标准铁路、路网规划、铁路枢纽、复杂山区铁路、特大型铁路站房、水底隧道、轨道交通、桥梁工程等方面的成就更是举世瞩目，先后获得国家级设计金奖和科技成果奖24项，中国建筑业最高奖——“鲁班奖”16项，省部级科研成果奖140多项，省部级优秀勘察设计奖120多项，143项工程设计入选中国企业新纪录，综合实力位居全国勘察设计院百强前列。并获得“全国五一劳动奖状”，建国六十周年全国勘察设计行业“十佳自主创新企业”，被国家工商总局授予“全国重合同守信誉”称号，被湖北省企业联合会/企业家协会/工业经济协会（以下简称湖北省企联）授予“第十六届湖北省优秀企业（金鹤奖）”、“2009湖北企业100强”、“2010湖北企业100强”，铁四院董事长蒋再秋被湖北省企联授予“第十六届湖北省优秀企业家（金牛奖）”、“2010湖北经济年度风云人物创新贡献奖”。2010年4月9日，全国人大副委员长、中科院院长路甬祥来铁四院视察，对铁四院在推进技术创新并应用于高速铁路建设所取得的成绩给予充分肯定和高度赞扬。
　　一、世界高速铁路设计技术的“总领军”
　　2009年12月26日，由铁四院总体勘察设计的武汉至广州高速铁路（以下简称武广高铁）正式投入运营，它标志着中国铁路跨入高速时代。
　　“领跑世界铁路设计技术，建设世界一流高速铁路”，是以董事长蒋再秋为代表的铁四院人孜孜不倦、矢志不渝的心愿。从2008年全国最早建成时速200公里的合宁铁路，到2009年试验最高时速292公里、创造我国有砟轨道最高时速的沿海铁路，到2009年底世界上一次建成里程最长、速度最高的武广高铁，到2010年世界上第一条在大面积湿陷性黄土上修建郑西高铁，再到2010年9月29日再次刷新最高时速记录416.6公里的沪杭高铁、2010年12月3日试运营时速达486.1公里的京沪高铁，以及到目前承担的郑州至武汉、郑州至徐州、贵阳至广州、合肥至福州、杭州至长沙等高铁的设计任务，铁四院人在我国乃至世界高铁建设史上，实现了一次又一次的突破，创造了一个又一个的奇迹。
　　在铁四院设计的众多高铁项目中，武广高铁成为世界高铁建设的里程碑。据铁四院的专家介绍，武广高铁创造了国内乃至世界高铁建设史上诸多“第一”。
　　——武广高铁全线铺设无砟轨道。为确保武广高铁长距离安全高速行驶，铁四院在预防路基沉降、确保无缝钢轨平顺稳定方面采用了一系列成熟的高新技术，在轨道设计方面，共计采用了10种类型无砟轨道。
　　——武广高铁全线地形地质极其复杂，桥隧总长占线路里程66.7%。武广高铁在诸多特殊路段采用桥梁跨越，共有桥梁684座总长468公里，占线路总长达48.4%。在武广高铁线上，大跨径桥梁多，新结构大桥多。武汉天兴洲长江大桥是我国首座四线公铁两用斜拉索桥，其跨度、荷载、设计通行速度、宽度堪称世界第一；咸宁汀泗河特大桥，是目前世界上跨度最大的钢箱系杆拱桥。武广高铁以成群的隧道穿山越河，全线有隧道226座总长177公里，占线路总长达18.3%，居世界高铁之冠。其断面之大，耐抗性、防排水和环保与景观要求之高，防灾救援及洞口气动效应控制之严，均属世界罕见。
　　——武广高铁采用先进的国产“和谐号”高速动车组和牵引供电、列车控制、行车指挥等系统，具有良好的启动加速和持续高速运行能力。
　　——武广高铁采用精密工程测量技术，全面建立路桥隧沉降变形观察体系，设置防灾安全监控系统，全线线路两侧设立封闭式栅栏，构建有快速流畅的路基础排水系统，有牢固的路堑、边坡防护设施，广泛应用声屏障技术，将“安全第一”落到实处。
　　铁四院与高铁有着深刻的渊源。为了发展中国的高铁，铁四院走过了艰苦的技术创新之路，进行了长期的技术和人才积累。1994年，铁四院成立高速动车设计室，开始动车运用技术研究；1994年12月，由铁四院勘测设计的我国第一条时速200公里的准高速铁路、全长147公里的广深准高速铁路建成通车；2003年7月23日，铁四院在铁道部组织的“铁路建设方案竞选”激烈竞争中脱颖而出，夺得“方案竞选优胜单位”，承担起我国第一条高速铁路勘察设计的艰苦重任；2005年，铁四院成立轨道研究所专攻高速铁路无砟轨道工程技术，先后承担了《客运专线无砟轨道国产化研究》等17项课题，获得《高速铁路路基工程关键技术问题研究》、《无砟轨道结构设计及关键技术研究》、《客运专线铁路防风预警监控系统》等10项成果；同时，铁四院依托项目优势，主持参与了数十项国家、行业规范标准的编写及相关国际标准的编写，先后编制完成了《新建时速200—250公里客运专线设计暂行规定》、《新建时速300—350公里客运专线设计暂行规定》、《新建时速200公里客货共线设计暂行规定》、《高速铁路设计规范》等42项综合性及专业性设计规范、标准。可以说，铁四院是国内最早研究高速铁路技术的设计院，也是最早开始勘察设计高速铁路的设计院，更是最早取得高速铁路设计技术历史性突破的设计院，还是全球设计高速铁路最多的设计院。
　　铁四院在建院57年来，承担完成了全国既有铁路勘察设计任务的1/3，2003年以来，承担的铁路客运专线占全国的50%以上的基础上，目前，已先后设计建成高速铁路通车里程3300多公里，约占全国新建高速铁路通车里程的75%；在全国铁路“四纵四横”1.3万公里骨架网中，设计或咨询的高速铁路里程达到6880公里，占53%。不仅如此，铁四院的许多科研成果已广泛应用于国内各条高速铁路的建设，为推动我国高速铁路的建设发展做出了历史性贡献。更有甚者，武广高铁开通后，美国媒体惊叹：在中国高铁面前，西方国家成了第三世界。还有一些媒体称，高铁技术被称为“大国技术”，在过去的三十年，全世界走在高铁技术前沿的只有法国、日本和德国，但现在，武广高铁技术的综合能力超过了德、日。美洲、欧洲、东南亚、非洲等多个国家和地区纷纷派代表团前来铁四院参观考察，洽谈合作事宜。2010年10月，俄罗斯总理普京访华并参加上海合作组织成员国政府首脑理事会会议，两国签署了要求中国帮助俄罗斯建设高铁合作备忘录。2010年11月，美国通用电气与中国铁道部签署备忘录，双方承诺在寻求参与美国时速350公里以上的高铁项目方面加强合作。据英国《星期日泰晤士报》2011年1月30日报道，英国也有从中国购买高铁列车的意向。
　　鉴于铁四院高铁设计技术在国内外的上述巨大影响，铁四院作为世界高速铁路设计技术的“总领军”是当之无愧的。
　　二、和谐铁路及人文客站设计技术的“创始人”
　　无论是京沪、武广高铁，还是其它城际、城市铁路，铁四院的设计方案都充分考虑环境因素，尽量减少对环境的破坏，达到人与自然和谐共融，使“环境友好”理念落到实处。铁四院的这种设计理念，可以说是世界铁路设计史上的首创。
　　铁四院在合肥至武汉铁路设计中，合理避开安徽省紫蓬山风景名胜区、天马国家级自然保护区、五脑山森林公园和汉代六安王陵墓；在郑州至重庆铁路选线中，避开了丹江水库水源；在宜万铁路修建过程中，积极开展铁路工程影响研究和施工环境监理，有效保护了中华鲟产卵地以及周边环境的安全。
　　火车客运站是旅客接触铁路的第一印象，发挥着铁路“窗口”的重要作用。在铁路客运站房设计方面，铁四院一直走在行业前列，先后设计建成了南京、福州、武昌、汉口等一批大中型客站，完成了上百座大中城市铁路站房的设计任务。近年来设计的武汉站、广州南站、苏州站、南京南站等特大型客站设计工作，代表了铁路客运站国际先进水平，具有国际影响力。在中国新一代铁路站房建设中，结合旅客流线、功能布局、大空间结构、“站棚房”一体化及“四节一保”等关键技术的理念创新，进行了大量新技术、新工法的研究探索。在新建铁路客运车站设计中，铁四院注意充分体现人性化，尽可能实现与当地文化、周边建筑风格统一。同时，确立大交通理念，充分考虑人们出行和换乘的便利，将车站设计成为综合交通体，与城市地铁、公交、出租车、航空、水运实现无缝对接，旅客可以“零换乘”选择多种交通方式，推动了铁路站房设计理念现代化的创新发展。
　　铁四院设计的南京站于2005年9月1日建成投入使用后，充分体现了标志性、功能性、系统性、先进性和文化性的有机结合。车站站房采用桅杆斜拉索悬挂结构，用18根桅杆支撑起横向钢梁，像一艘竖起桅杆、拉满风帆的巨型帆船停泊在美丽的玄武湖畔，既具有江南文化特色，又融合现代化气息。南京站在改建设计时，还首次将旅游休闲以及铁路与城市地铁、公交等多种交通方式实现“无缝对接”的综合交通枢纽理念融入铁路站房设计。在庆祝新中国成立60周年时，南京站被评为“百项经典建设工程”大奖。
　　铁四院设计的武汉站建筑设计整体取意“千年归鹤”，其中部突出的大厅屋顶象征武汉在“中部崛起”，屋顶九片重檐同心排列象征着武汉“九省通衢”的重要地理位置，具有浓郁的湖北特色。武汉站有很多新颖独特之处，其中的站房立柱像一个个大树叉，主干与支叉均在发挥着受力的作用，既漂亮又科学。穿过站房来到一层的地铁进口，看到所有火车轨道全部架在壮硕的桥墩上。武汉站是全国首座采用全高架桥梁结构的车站，不仅成倍节约了土地，而且由于其立体结构，极大缩短了旅客的步行距离。专家评价，这种“站桥合一”综合新型结构体系是结构技术创新的经典之作。这种全新的空间结构形式，解决了不同规范的适应性、列车震动、结构减振、整体抗震等一系列技术难题，极大丰富了空间结构的内容。武汉站从远处看与机场没有什么区别，开放式的站房宽敝明亮，完全没有老式火车站局促憋闷的感觉。当人们在武汉站大厅沿着两边弧型阶梯缓缓走上二层，再透过巨大的玻璃幕墙往“天井”俯瞰时，所有进站列车都映入眼帘，俨然一幅流动的图画，这种“把火车开进房子里”的全新设计理念得到专家们的一致好评。
　　铁四院设计的广州新客站的建筑设计体现了岭南文化特色的芭蕉叶和广东音乐《步步高》的意境，并已成为广州的标志性建筑物。广州新客站钢结构钢材用量约8万多吨，是“鸟巢”的1.7倍。广州新客站把普速列车、广珠城际和武广、广深港客专等三种不同的运输标准组合在同一个车场里，形成了集高速铁路、普速铁路和地铁公交、出租车等城市交通设施于一体的特大型综合性交通运输枢纽。
　　铁四院还将地源热泵技术、再生水源热泵技术、冰蓄冷技术等在火车站设计中被普遍采用；自然光的引入、中水回收技术等大量节能环保措施得到推广应用；太阳能发电技术在所有大型客站中得到了广泛应用。
　　武昌站是湖北省的节能示范工程，铁四院在设计中利用工程桩来埋设土壤源热泵管，靠插在地表以下的高密度聚乙烯管与土壤藕合，热量在管道的液体和土壤之间进行传递，把地能中的热量“取”出来。2007年12月启用后，5万平方米的武昌火车站站房耗电量仅是一台1.5匹空调的1/4耗电量。
　　此外，铁四院在武汉站设计采用了地源热泵空调系统、屋顶自然采光、智能照明、太阳能光伏电池板发电系统等多项环保节能措施；在汉口站和深圳福田地下站的设计中，做了高架候车室和地下引入自然光线的研究；在广州新客站和武汉站的设计中，设计人员还作了交通、消防、照明、减震、降噪等专题研究。
　　所有这些新技术、新工艺，在支持和鼓励节能环保技术方面发挥了示范和积极导向作用。
　　据悉，截止2010年底，我国已建成并开通运营的新火车站有220多座，这些充分体现人文特色的新火车站普遍做到能力充足，功能完善，为广大旅客提供了快捷、方便、舒适的乘车环境，显著提升了中国铁路运输服务品质。2005、2007和2009年，铁四院先后三次承办中国铁路客站技术国际交流会，推广了铁四院人文和谐、科学先进的铁路客站设计理念，在我国铁路客站设计中发挥了极大的引领和指导作用。
　　三、复杂山区铁路和水底隧道设计技术的“开拓者”
　　继承着孙中山先生建国方略遗愿和承载着鄂西沿线人民百年梦想的宜万铁路，是我国目前地质最复杂、地形最困难、施工风险最大的山区铁路，其复杂困难程度是“内行闻所未闻，外行无法想象”。尤其是复杂岩溶隧道的建设难度更为国内外罕见，建设条件之艰、难、险，创下诸多铁路史上的中国之最乃至世界之最，被西方国家认定为筑路“禁区”。但承担勘察设计重任的铁四院人，凭着“狭路相逢勇者胜”的豪迈气概，承受着难以想象的风险和压力，在艰苦考验中慨然前行。
　　在勘测设计阶段，为了找到更为科学合理的线路方案，铁四院勘察设计人员多次深入“无人区”，吃尽了千辛万苦。他们在根本无路的山林中攀爬，在黑暗的溶洞中探摸，在湍急的河流上野漂，很多人都曾与死神擦肩而过，经历过无数次生与死的考验。
　　1993年至2003年期间，铁四院先后六次抽调精兵强将，为宜万铁路组织大规模的勘测、勘探及航空测量工作。历经了宜昌、枝城、万州、涪陵等不同接轨点方案，沿清江线路方案，12‰—24‰不同限制坡度方案，80—200公里不同设计时速以及单、双线方案等多次研究、勘察设计和科研工作。每一次方案调整及标准提高，铁路功能更完善，利民更到位。据统计，为了找到最佳线路方案，宜万铁路377公里的正线线路，铁四院人共计完成了1500公里的初测、补充初测以及980公里定测、补充定测任务。
　　宜万铁路跨越岩溶强烈发育地区，建设难度举世公认。其中8座Ⅰ级风险隧道，穿越深埋高压岩溶地区，建设中面临的突水突泥问题，属世界级难题。
　　鄂渝交界处的齐岳山隧道，全长10.5公里，却穿越10多条断层、3条暗河、188个大小溶腔，平均每掘进20米，就要处理一个溶腔。开工后，先后发生突泥突水38次，需要四级泵站几十台水泵常年同时不断抽排岩溶水，才能保证正常施工。
　　在齐岳山隧道中，长达253米的F11富水大断层是最大的“拦路虎”。断层由角砾岩和断层泥组成，一挖就破，山体里面的水像箭一样的喷射出来，“压力可以将水送到100层楼那么高”。
　　在这样恶劣的地质环境下，铁四院现场设计人员采取强力抽排、封堵、迂回、注浆加固、超前支护等措施，确保隧道施工稳步推进，首创“释能降压”专项技术，对风险隧道的全面突破起到了决定性作用。
　　2009年12月10日，经过6年多的掘进，齐岳山隧道全线贯通，这标志着我国攻克了岩溶隧道世界级修建难题。
　　经过铁四院人8年的艰苦奋战，宜万铁路于2010年12月建成通车，这是目前我国同类地质条件下时速最高的铁路，成功实现了中国在复杂山区修建铁路的“百年梦想”。
　　建成通车的宜万铁路，74%的路段是隧道和桥梁，有8个车站建在桥上或隧道里，被业界称为桥隧博物馆，堪称世界奇观。复杂隧道风险分级、超前地质预报、排水减压、注浆等方面的研究和首创，最大程度地降低了安全施工风险，形成了一套完整的岩溶地区复杂隧道修建技术，而在桥梁技术方面的大量研究填补了国内多项空白。
　　在水底隧道方面，上世纪80年代，铁四院就开始了技术攻关，已承担了10余座水下隧道设计。设计的水底隧道埋深最深达67米，长度最大为11公里，多项指标摘取国内水下隧道之冠。近几年来，铁四院已成功设计了万里长江第一隧的武汉越江隧道、盾构直径达15米的南京长江隧道、武广高速浏阳河隧道、钱塘江庆春路隧道、长沙市湘江大道浏阳河隧道等水底隧道工程，占据国内50%以上的市场份额，不仅是国内设计水底隧道最多的设计院，而且是国内唯一全面掌握了水底隧道盾构法、矿山法、沉管法三大工法技术的设计单位，进一步确立了铁四院水底隧道的技术优势。