胡 敬

團(tuán)隊(duì)成員在討論

高鐵是一張靚麗的國(guó)家名片，四通八達(dá)、縱橫交錯(cuò)的高鐵路網(wǎng)，極大地滿足了人民群眾快捷便利的交通需求。

而在高鐵飛速發(fā)展的背后，是一群科研工作者默默奉獻(xiàn)、傾情投入的堅(jiān)守，同濟(jì)大學(xué)交通運(yùn)輸工程學(xué)院城市軌道與鐵道工程系教授周順華就是其中一位。“除了教書(shū)，我其余的時(shí)間基本都用在自己的研究上，周末沒(méi)有特別的事更喜歡待在工程現(xiàn)場(chǎng)和實(shí)驗(yàn)室里。”帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)幾十年如一日進(jìn)行攻關(guān)，周順華取得的重大突破一項(xiàng)接著一項(xiàng)，但為了滿足高鐵網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)安全與基礎(chǔ)設(shè)施互聯(lián)互通的國(guó)家重大需求，他仍向著一個(gè)又一個(gè)難題發(fā)起了挑戰(zhàn)。

為高鐵筑穩(wěn)路基

1990年，伴隨《京滬高速鐵路線路方案構(gòu)想報(bào)告》的出爐，京滬高速鐵路建設(shè)開(kāi)始萌芽。經(jīng)過(guò)國(guó)家相關(guān)部門反復(fù)論證，京滬高鐵最終確定采用輪軌技術(shù)，最高設(shè)計(jì)運(yùn)行速度高達(dá)380km/h，這一時(shí)速是當(dāng)時(shí)以至目前世界最高的輪軌技術(shù)高速鐵路運(yùn)行速度。

高速鐵路對(duì)軌下基礎(chǔ)的變形十分敏感，而且列車速度越快，這種敏感就會(huì)表現(xiàn)得越強(qiáng)烈。就以往的研究結(jié)論看，以長(zhǎng)三角為代表的軟土地區(qū)，線路運(yùn)營(yíng)后路基往往出現(xiàn)沉降量大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題，滿足中低速運(yùn)營(yíng)尚且困難，面對(duì)380km/h的嚴(yán)格要求更是形勢(shì)嚴(yán)峻。

在理論不成熟、沒(méi)有相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的背景下，周順華帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)迎難而上，在同濟(jì)大學(xué)滬西校區(qū)開(kāi)展了1∶1的現(xiàn)場(chǎng)堆載試驗(yàn)。

姚燕明是周順華的學(xué)生，已在寧波軌道交通工程建設(shè)指揮部工作多年的他回憶起那次試驗(yàn)，仍記憶猶新：“在教師宿舍樓后靠河邊找了一塊場(chǎng)地，周老師和我們一起討論和研究，最終確定了試驗(yàn)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)布局及測(cè)試內(nèi)容、方法、頻率和要求等。為避免可能對(duì)周邊建筑物的影響，我們又多次修改了試驗(yàn)方案，盡力兼顧研究和環(huán)保?！睘榱双@得準(zhǔn)確的量化數(shù)據(jù)，課題組還采用了比較先進(jìn)的核子密度儀，先進(jìn)儀器高昂的售價(jià)和陌生的操作為課題組帶來(lái)了很多難題。

雖然困難重重，但周順華經(jīng)常跟學(xué)生一起泡在現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)時(shí)分析結(jié)果，調(diào)整和優(yōu)化方案。真空預(yù)壓法的沉降計(jì)算方法、CFG樁網(wǎng)地基的沉降計(jì)算方法，就是在他的指導(dǎo)下學(xué)生們?nèi)〉玫难芯砍晒?/p>

但受試驗(yàn)條件所限，深厚軟土地基的沉降控制效果仍不樂(lè)觀，沉降的理論計(jì)算方法尚未建立，亟須開(kāi)展進(jìn)一步的研究工作。得益于滬西試驗(yàn)段前期工作的扎實(shí)到位，課題組受京滬高鐵設(shè)計(jì)單位委托，聯(lián)合西南交大、中南大學(xué)和現(xiàn)場(chǎng)施工單位在京滬高鐵昆山段開(kāi)展深厚軟土地基上的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)432m長(zhǎng)試驗(yàn)段分別進(jìn)行真空預(yù)壓、超載預(yù)壓，觀測(cè)路基堆載施工1年內(nèi)的地基沉降、孔壓和水平位移變化規(guī)律，驗(yàn)證了該方法用于京滬高鐵沉降控制的可靠性，并結(jié)合實(shí)測(cè)和滬西的數(shù)據(jù)驗(yàn)證了所提地基沉降計(jì)算方法的正確性。

為進(jìn)一步探索高鐵運(yùn)營(yíng)后路基可能出現(xiàn)的問(wèn)題，課題組又與京滬高速鐵路的設(shè)計(jì)單位和施工單位聯(lián)合在2003—2005年于嘉定安亭校區(qū)開(kāi)展了1∶1現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)堆載和動(dòng)力加載試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)90m長(zhǎng)的試驗(yàn)段地基分別進(jìn)行真空+堆載預(yù)壓、CFG懸浮樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)和CFG貫穿樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)的地基加固，課題組觀測(cè)了2年內(nèi)的沉降、孔壓、水平位移變化規(guī)律；同時(shí)模擬了10萬(wàn)次列車荷載作用下，4種路基結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，從強(qiáng)度、剛度、耐久等方面進(jìn)行了評(píng)價(jià)；驗(yàn)證了真空+堆載預(yù)壓、CFG貫穿樁網(wǎng)結(jié)構(gòu)在京滬高鐵地基沉降控制上的可行性，提出了上述方法的沉降計(jì)算方法；并揭示了各種路基形式下高鐵列車作用下路基內(nèi)的動(dòng)力響應(yīng)，從強(qiáng)度、剛度、耐久等指標(biāo)綜合考慮，對(duì)路基結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)給出了一些非常重要的參考建議，為高速鐵路路基填筑的各項(xiàng)技術(shù)要求提供了試驗(yàn)依據(jù)，為國(guó)家高速鐵路事業(yè)的發(fā)展做好了技術(shù)儲(chǔ)備。

解下穿高鐵難題

進(jìn)入21世紀(jì)，伴隨城市化進(jìn)程的加快，我國(guó)的城市軌道交通也迎來(lái)了新的發(fā)展期。當(dāng)軌道交通線路隨著城市向外擴(kuò)張時(shí)，隧道下穿運(yùn)營(yíng)中的高速鐵路便成了常見(jiàn)又棘手的問(wèn)題。周順華認(rèn)識(shí)到，單純保證高鐵基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)變形控制效果的技術(shù)已不能滿足立體交通的建設(shè)需求。

2006年，國(guó)家發(fā)改委批復(fù)杭州地鐵1號(hào)線一期工程建設(shè)，翁梅站至余杭高鐵站區(qū)間隧道將不可避免地下穿運(yùn)營(yíng)中的滬昆高鐵，這可能對(duì)每日至少50對(duì)高鐵列車的舒適安全運(yùn)行造成不良影響。受鐵路局和建設(shè)單位委托，周順華帶領(lǐng)課題組開(kāi)展了地鐵盾構(gòu)隧道下穿運(yùn)營(yíng)中高鐵線路的變形控制技術(shù)研究。

為了控制隧道施工導(dǎo)致的變形，課題組經(jīng)過(guò)大量的數(shù)值分析和離心試驗(yàn)，提出了基于分區(qū)加固、復(fù)合隔離的三類八級(jí)設(shè)計(jì)模式，并編著了國(guó)際上首部下穿高鐵的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)《公路與市政工程下穿高速鐵路技術(shù)規(guī)程》，為工程設(shè)計(jì)提供了可靠的指導(dǎo)。在施工質(zhì)量控制方面，課題組提出了基于智能化施工裝備的變形自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)，通過(guò)研發(fā)的渣土智能感控裝置，適時(shí)調(diào)整發(fā)泡改良策略，更好地維持開(kāi)挖面的壓力平衡，避免超壓或欠壓導(dǎo)致的地層隆起或塌陷，為隧道施工機(jī)械制造企業(yè)提供了參考；隧道掘進(jìn)過(guò)程中，配合高精度監(jiān)測(cè)技術(shù)，通過(guò)對(duì)千斤頂進(jìn)行分區(qū)控制，適時(shí)調(diào)整盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)姿態(tài)，避免了武斷糾偏導(dǎo)致的地層擾動(dòng)和高鐵基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)變形。2012年3月，隨著18號(hào)盾構(gòu)機(jī)抵達(dá)余杭高鐵站基坑，杭州地鐵1號(hào)線全線洞通，標(biāo)志著國(guó)內(nèi)首次地鐵下穿運(yùn)營(yíng)中高鐵建設(shè)項(xiàng)目的成功。

校企協(xié)同始終是貫穿在周順華工程學(xué)科教學(xué)思想中的重要內(nèi)容，他不僅敦促學(xué)生參與實(shí)踐，也鼓勵(lì)他們多向施工單位宏潤(rùn)建設(shè)集團(tuán)股份有限公司的工程師和技術(shù)人員請(qǐng)教。在周順華的鼓勵(lì)下，學(xué)生季昌長(zhǎng)期泡在盾構(gòu)機(jī)駕駛室和駕駛員打交道，一個(gè)工程跟下來(lái)，他學(xué)會(huì)了開(kāi)盾構(gòu)機(jī)。不僅如此，季昌在周順華的支持下在實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)并定制了一臺(tái)袖珍盾構(gòu)機(jī)，在實(shí)驗(yàn)室模擬盾構(gòu)機(jī)的掘進(jìn)狀態(tài)，原來(lái)黑暗中土的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一下實(shí)現(xiàn)了可視化，看不見(jiàn)的現(xiàn)象和故障躍然眼前，最終為課題組提出盾構(gòu)機(jī)智能感知和控制裝備的研制幫了大忙。

堅(jiān)持土木工程與機(jī)械工程的專業(yè)交叉、現(xiàn)象-問(wèn)題-理論-方法-創(chuàng)新的五環(huán)相扣、高?？蒲信c現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐的校企協(xié)同，周順華不僅帶領(lǐng)大家取得了一個(gè)個(gè)重大成果解決了很多現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，還打造出了一支素質(zhì)過(guò)硬的團(tuán)隊(duì)，培養(yǎng)出了一批品學(xué)兼優(yōu)的學(xué)生。如今，團(tuán)隊(duì)已從最初的10多人壯大到80多人，畢業(yè)的博士、碩士百余人，他們?cè)诟餍懈鳂I(yè)成了棟梁之材。團(tuán)隊(duì)的科研對(duì)象也從中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司管轄范圍內(nèi)的所有下穿鐵路工程項(xiàng)目，輻射到全國(guó)百余項(xiàng)下穿鐵路工程，并走向世界，在多項(xiàng)海外工程中貢獻(xiàn)著中國(guó)智慧。

言傳身教育人才

作為學(xué)生的人生導(dǎo)師，周順華更以身示范，用實(shí)際行動(dòng)教給他們?yōu)槿颂幨乐馈．?dāng)工程現(xiàn)場(chǎng)遇到難題，施工單位向他求助時(shí)，他總是二話不說(shuō)第一時(shí)間趕到現(xiàn)場(chǎng)，從不計(jì)酬勞。2014年，周順華家鄉(xiāng)張村鄉(xiāng)秀峰村的秀峰大橋被洪水沖毀，時(shí)刻關(guān)注家鄉(xiāng)災(zāi)情的他希望能為家鄉(xiāng)建設(shè)出一份力。在聽(tīng)聞消息后，周順華的許多畢業(yè)生紛紛請(qǐng)纓，為秀峰村免費(fèi)設(shè)計(jì)橋梁，并自發(fā)捐款籌建大橋。2016年3月，這座凝集了同濟(jì)鐵工系師生感情的“豐禾安橋”正式落成，在當(dāng)?shù)爻闪艘欢巍皫熒步ㄐ侣窐颉钡募言挕?/p>

在鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的大環(huán)境和張村鄉(xiāng)黨委政府的邀請(qǐng)下，周順華又想為家鄉(xiāng)的文化設(shè)施建設(shè)出點(diǎn)力。他參與了秀峰生活帶的老街改造及集鎮(zhèn)的傳統(tǒng)村落提升改造?，F(xiàn)在，張村鄉(xiāng)集鎮(zhèn)舊貌換新顏，在延續(xù)傳統(tǒng)文化根脈的同時(shí)兼顧了小城鎮(zhèn)的現(xiàn)代功能，一幅“看得見(jiàn)山水、留得住鄉(xiāng)愁”的美麗城鎮(zhèn)畫(huà)卷正在徐徐展開(kāi)。

從事軌道交通設(shè)計(jì)與施工研究30余年，周順華始終堅(jiān)持著以知識(shí)服務(wù)社會(huì)、報(bào)效祖國(guó)的社會(huì)責(zé)任意識(shí)。在他看來(lái)，科研沒(méi)有盡頭，既然選擇了這條路，就要義無(wú)反顧往前走，他說(shuō)：“社會(huì)需求就是我們研究的方向，我們的研究始終與整個(gè)國(guó)家的城鎮(zhèn)化建設(shè)、城市發(fā)展同步?！?/p>