守護“中國速度”

胡 敬

團隊成員在討論

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

而在高鐵飛速發展的背后，是一群科研工作者默默奉獻、傾情投入的堅守，同濟大學交通運輸工程學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，我其余的時間基本都用在自己的研究上，周末沒有特別的事更喜歡待在工程現場和實驗室里。”帶領團隊幾十年如一日進行攻關，周順華取得的重大突破一項接著一項，但為了滿足高鐵網絡化運營安全與基礎設施互聯互通的國家重大需求，他仍向著一個又一個難題發起了挑戰。

為高鐵筑穩路基

1990年，伴隨《京滬高速鐵路線路方案構想報告》的出爐，京滬高速鐵路建設開始萌芽。經過國家相關部門反復論證，京滬高鐵最終確定采用輪軌技術，最高設計運行速度高達380km/h，這一時速是當時以至目前世界最高的輪軌技術高速鐵路運行速度。

高速鐵路對軌下基礎的變形十分敏感，而且列車速度越快，這種敏感就會表現得越強烈。就以往的研究結論看，以長三角為代表的軟土地區，線路運營后路基往往出現沉降量大、持續時間長等問題，滿足中低速運營尚且困難，面對380km/h的嚴格要求更是形勢嚴峻。

在理論不成熟、沒有相關實踐經驗的背景下，周順華帶領團隊迎難而上，在同濟大學滬西校區開展了1∶1的現場堆載試驗。

姚燕明是周順華的學生，已在寧波軌道交通工程建設指揮部工作多年的他回憶起那次試驗，仍記憶猶新：“在教師宿舍樓后靠河邊找了一塊場地，周老師和我們一起討論和研究，最終確定了試驗的監測點布局及測試內容、方法、頻率和要求等。為避免可能對周邊建筑物的影響，我們又多次修改了試驗方案，盡力兼顧研究和環保。”為了獲得準確的量化數據，課題組還采用了比較先進的核子密度儀，先進儀器高昂的售價和陌生的操作為課題組帶來了很多難題。

雖然困難重重，但周順華經常跟學生一起泡在現場，實時分析結果，調整和優化方案。真空預壓法的沉降計算方法、CFG樁網地基的沉降計算方法，就是在他的指導下學生們取得的研究成果。

但受試驗條件所限，深厚軟土地基的沉降控制效果仍不樂觀，沉降的理論計算方法尚未建立，亟須開展進一步的研究工作。得益于滬西試驗段前期工作的扎實到位，課題組受京滬高鐵設計單位委托，聯合西南交大、中南大學和現場施工單位在京滬高鐵昆山段開展深厚軟土地基上的現場試驗。通過對432m長試驗段分別進行真空預壓、超載預壓，觀測路基堆載施工1年內的地基沉降、孔壓和水平位移變化規律，驗證了該方法用于京滬高鐵沉降控制的可靠性，并結合實測和滬西的數據驗證了所提地基沉降計算方法的正確性。

為進一步探索高鐵運營后路基可能出現的問題，課題組又與京滬高速鐵路的設計單位和施工單位聯合在2003—2005年于嘉定安亭校區開展了1∶1現場試驗堆載和動力加載試驗。通過對90m長的試驗段地基分別進行真空+堆載預壓、CFG懸浮樁網結構和CFG貫穿樁網結構的地基加固，課題組觀測了2年內的沉降、孔壓、水平位移變化規律；同時模擬了10萬次列車荷載作用下，4種路基結構的響應，從強度、剛度、耐久等方面進行了評價；驗證了真空+堆載預壓、CFG貫穿樁網結構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算方法；并揭示了各種路基形式下高鐵列車作用下路基內的動力響應，從強度、剛度、耐久等指標綜合考慮，對路基結構設計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技術要求提供了試驗依據，為國家高速鐵路事業的發展做好了技術儲備。

解下穿高鐵難題

進入21世紀，伴隨城市化進程的加快，我國的城市軌道交通也迎來了新的發展期。當軌道交通線路隨著城市向外擴張時，隧道下穿運營中的高速鐵路便成了常見又棘手的問題。周順華認識到，單純保證高鐵基礎結構變形控制效果的技術已不能滿足立體交通的建設需求。

2006年，國家發改委批復杭州地鐵1號線一期工程建設，翁梅站至余杭高鐵站區間隧道將不可避免地下穿運營中的滬昆高鐵，這可能對每日至少50對高鐵列車的舒適安全運行造成不良影響。受鐵路局和建設單位委托，周順華帶領課題組開展了地鐵盾構隧道下穿運營中高鐵線路的變形控制技術研究。

為了控制隧道施工導致的變形，課題組經過大量的數值分析和離心試驗，提出了基于分區加固、復合隔離的三類八級設計模式，并編著了國際上首部下穿高鐵的技術標準《公路與市政工程下穿高速鐵路技術規程》，為工程設計提供了可靠的指導。在施工質量控制方面，課題組提出了基于智能化施工裝備的變形自動補償技術，通過研發的渣土智能感控裝置，適時調整發泡改良策略，更好地維持開挖面的壓力平衡，避免超壓或欠壓導致的地層隆起或塌陷，為隧道施工機械制造企業提供了參考；隧道掘進過程中，配合高精度監測技術，通過對千斤頂進行分區控制，適時調整盾構機掘進姿態，避免了武斷糾偏導致的地層擾動和高鐵基礎結構變形。2012年3月，隨著18號盾構機抵達余杭高鐵站基坑，杭州地鐵1號線全線洞通，標志著國內首次地鐵下穿運營中高鐵建設項目的成功。

校企協同始終是貫穿在周順華工程學科教學思想中的重要內容，他不僅敦促學生參與實踐，也鼓勵他們多向施工單位宏潤建設集團股份有限公司的工程師和技術人員請教。在周順華的鼓勵下，學生季昌長期泡在盾構機駕駛室和駕駛員打交道，一個工程跟下來，他學會了開盾構機。不僅如此，季昌在周順華的支持下在實驗室設計并定制了一臺袖珍盾構機，在實驗室模擬盾構機的掘進狀態，原來黑暗中土的運動狀態一下實現了可視化，看不見的現象和故障躍然眼前，最終為課題組提出盾構機智能感知和控制裝備的研制幫了大忙。

堅持土木工程與機械工程的專業交叉、現象-問題-理論-方法-創新的五環相扣、高校科研與現場實踐的校企協同，周順華不僅帶領大家取得了一個個重大成果解決了很多現實問題，還打造出了一支素質過硬的團隊，培養出了一批品學兼優的學生。如今，團隊已從最初的10多人壯大到80多人，畢業的博士、碩士百余人，他們在各行各業成了棟梁之材。團隊的科研對象也從中國鐵路上海局集團有限公司管轄范圍內的所有下穿鐵路工程項目，輻射到全國百余項下穿鐵路工程，并走向世界，在多項海外工程中貢獻著中國智慧。

言傳身教育人才

作為學生的人生導師，周順華更以身示范，用實際行動教給他們為人處世之道。當工程現場遇到難題，施工單位向他求助時，他總是二話不說第一時間趕到現場，從不計酬勞。2014年，周順華家鄉張村鄉秀峰村的秀峰大橋被洪水沖毀，時刻關注家鄉災情的他希望能為家鄉建設出一份力。在聽聞消息后，周順華的許多畢業生紛紛請纓，為秀峰村免費設計橋梁，并自發捐款籌建大橋。2016年3月，這座凝集了同濟鐵工系師生感情的“豐禾安橋”正式落成，在當地成了一段“師生共建新路橋”的佳話。

在鄉村振興戰略的大環境和張村鄉黨委政府的邀請下，周順華又想為家鄉的文化設施建設出點力。他參與了秀峰生活帶的老街改造及集鎮的傳統村落提升改造。現在，張村鄉集鎮舊貌換新顏，在延續傳統文化根脈的同時兼顧了小城鎮的現代功能，一幅“看得見山水、留得住鄉愁”的美麗城鎮畫卷正在徐徐展開。

從事軌道交通設計與施工研究30余年，周順華始終堅持著以知識服務社會、報效祖國的社會責任意識。在他看來，科研沒有盡頭，既然選擇了這條路，就要義無反顧往前走，他說：“社會需求就是我們研究的方向，我們的研究始終與整個國家的城鎮化建設、城市發展同步。”