为中国建造筑稳固地基 浙大龚晓南教授团队获国家科技进步奖一等奖

发布时间:2019-01-09来源:浙江新闻客户端作者:黄慧仙 曾福泉 柯溢能 吴雅兰 卢绍庆356

从鳞次栉比的高楼大厦,到四通八达的铁路、公路大动脉,突飞猛进的基础设施建设始终是中国经济增长的强大动力。“中国建造”的神奇速度和恢宏规模,让世界赞叹。工程建设需要稳固的地基,而如何在我国大片软土区域中修建质优价廉的地基,曾是长期困扰工程界的难题。

“国家的需要就是我们的研究方向。”中国工程院院士、浙江大学建筑工程学院龚晓南教授团队数十年埋头攻关,从创建理论,到研发技术,再到一个个工程应用,极富创造性地解决了这个难题。

复合地基——这就是龚晓南给出的答案。今天,复合地基理论与技术被应用于遍布全国的建筑工程、高速公路、高速铁路、市政道路、港口和机场。1月8日,在国家科学技术奖励大会上,龚晓南领衔的“复合地基理论、关键技术及工程应用”获国家科技进步奖一等奖。

新理论引发业界震动,论文集抢购一空

在平均工资只有六七百元的年代,龚晓南组织编纂的复合地基论文集定价高达80元,仍被抢购一空,创新成果的力量可见一斑。

改革开放后,我国土木工程发展极为迅猛,但工程人员的热情很快遭遇现实挑战:我国地域辽阔,工程地质复杂,各建设项目频频遇到地基松软、地基状况不佳等问题。

龚晓南是改革开放后第一批考入浙大的研究生,并成为浙江省培养的第一位博士,也是中国岩土工程界自己培养的第一位博士。他敏锐地发现地基处理中存在的科学问题,探寻破解之道。

传统地基处理方法难以满足工程要求;桩基础的承载力高、沉降小,但造价高,难以在大面积地基处理中使用。龚晓南说,当时业界把目光转向一种新技术,即通过在地基中设置桩体等增强体来改造天然地基,形成复合地基。然而复合地基到底是如何承担荷载的,用于不同工程应如何设计,这些问题大家都不明了,实际应用之后频发事故。

龚晓南一边跑工地,一边研究复合地基的基础理论问题。他发现,复合地基的优势在于通过合理的构造措施充分调动天然地基的承载潜能,从而大大节约了成本。1992年,龚晓南出版了复合地基领域第一部专著,正式提出复合地基的科学定义,并创建了一整套理论体系。这被誉为我国复合地基发展的第一个里程碑。

新理论一出,立刻在业界引起了震动。1996年,龚晓南在杭州组织了一场全国复合地基理论与实践学术讨论会,相关论文结集出版。“出版社给论文集定价80元一本,我们都觉得太贵。出乎意料的是,会议还没开完,书已买不到了。”龚晓南说,当时人们不怕贵,因为这是新东西,在工程中有用。

经过几十年完善发展,复合地基现已成为与浅基础和桩基础并列的第三种土木工程常用基础形式。

一个工程一个“方子”,技术应用遍布全国

“我们搞岩土工程的,打交道的对象是大地。地球历经亿万年演变,不同地方的土层性质和厚度都不一样,得‘对症下药’”龚晓南说,工程项目遇到难题他总是亲自“出诊”,一个工程一个“方子”。直到现在,他还经常接到电话:哪个工地又有什么问题了,龚老师你来一下。“我再忙也会去的。”

龚晓南每每开车经过杭州市区庆春路段时,心中就充满成就感:“庆春路两旁的不少基坑,都是我参与做的。”基坑就是为施工地下室而开挖所形成的土坑。上个世纪,杭州市对庆春路段进行道路改造,这是杭州市第一次大规模的街道改造。他笑说,杭州大规模的地下室建设是从庆春路改造开始的。

放眼全国,如今包括京津城际高速铁路、京沪高速铁路、杭宁高速公路以及乍嘉苏高速公路等重大工程,背后都有龚晓南复合地基理论与技术的身影。

杭宁高速公路的建设给龚晓南留下了深刻印象。这条高速路跨越杭嘉湖平原,软土分布范围广,土层厚度变化大,这些特殊的地质地貌条件给高速公路箱涵和通道的地基处理出了道不小的难题。

为了攻克这一难题,龚晓南带着团队成员一起现场设计、实施、检测。团队提出的设计方案不仅将工期缩短了1年左右,而且无需二次开挖,路基施工后的沉降问题也得到了较好解决,有效控制了路面颠簸后出现的“桥头跳车”现象。杭宁高速上的防“跳车”经验,如今已普遍运用于软土地基高速公路的路堤与桥头连接段。

跨越浙江,北至甘肃,南达广东,复合地基技术的枝蔓早已“根深叶茂”。甘肃省交通运输厅总工程师杨惠林说,复合地基技术已成为我们省高速公路建设不可或缺的一项关键技术,得到了大面积的推广和应用。承担了珠江三角洲大部分高速公路建设的广东省公路建设有限公司总工程师吴玉刚也有同感,他说,在珠江三角洲高速公路的建设中,复合地基得到了广泛应用,不仅有效提高了公路建设质量,还明显缩短了建设工期,降低了工程造价。

据悉,近3年,仅提供应用证明的工程,该技术带来的新增利润及节约工程造价总计就达35.38亿元。

 只有脚踩泥土,才能干成大事

“我们这个专业死读书干不成大事,只待在实验室、书本上研究是不够的,只有脚踩泥土亲临现场才能获得第一手数据,才能打起坚实的基础。”龚晓南说,即便在浙江一省之内,温州、台州、宁波等地的软土厚度、土层物理力学性质也不一样,只有对现场多一些了解和研究,才能实实在在解决问题。在教学中,他一直鼓励学生实地了解情况,结合当地情况开展研究。

这个传统源自龚晓南的研究生导师曾国熙先生,他非常重视工程实践,常带学生去工地,教会大家结合工程去学习。在浙大读研期间,龚晓南在导师的要求下,一直坚持写读书笔记,工作后结合工程写“一题一议”。

龚晓南前后开设过四五门研究生课程,他总是先讲课,之后逐步形成教材。“龚老师经常向我们强调要注重解决工程建设中的问题,实实在在地为工程服务。”龚晓南的学生、浙江大学建筑工程学院俞建霖博士说。 

越研究,龚晓南越觉得岩土工程中可研究的问题多。说起未来,如今已75岁的龚晓南说,除了复合地基的研究,地下空间的开发利用也早已纳入他的研究视野。“研究是不可穷尽的,中国的社会发展中还有很多新的建设问题等着我们去解决。”


浙江新闻客户端2019年1月8日