夯實國家基礎

謝明昊

風雨華章、砥礪前行。十年苦讀，從本科到博士，他在同濟度過。在歷練中成長，在成長中前行，同濟人的精神和品格早已深深烙印在他的骨子里;

明志致遠、拼搏創新。建一個工程，樹一座豐碑，他以土木人的精神和毅力，厚積薄發、敢于奉獻，讓一片片河山遍布奮斗與輝煌的足跡;

同舟共濟，自強不息。從一棵芽苗長成參天大樹，他用一個又一個項目，一項又一項創新，斬獲了多項科技獎和人才獎，贏得了社會的贊譽。

他叫木林隆，同濟大學“土木人”。現在是同濟大學地下建筑與工程系地基基礎工程研究所副所長，在巖土力學和巖土工程等方面，針對隧道、樁基和基坑工程展開實戰型研究，將成果寫在祖國大地上，夯實國之基礎。

從隧道到基坑，

把研究寫在祖國大地上

錢江隧道，全長4.45千米，南連蕭山、北接海寧，是錢江流域第一條超大直徑盾構隧道，也是世界上直徑最大的盾構隧道之一。

“所謂盾構隧道，就是采用盾構掘進機進行隧道的掘進、出渣、襯砌而修筑成的隧道。錢江隧道的一次連續掘進距離是3.2千米，開挖直徑達到15.43米。”說到研究項目，木林隆興奮起來：“錢江隧道開挖面的穩定性是研究的重點也是難點，因為過江隧道的土都是浸泡在水里的，穩定性就特別差，在掘進過程中，要控制它的穩定性，就需要在開挖面上施加一定的壓力。那么這個壓力到底需要多大，需要精準計算，力太大或力太小，都可能造成開挖面失穩。而錢江隧道最具特點的問題是錢江涌潮會造成隧道的振動，誘發隧道安全問題，這是全世界其他隧道都沒有的問題。”面對種種難題，他的團隊開展了現場測試、超重力模型試驗及理論研究，為錢江隧道開挖面的穩定提供了重要支撐。木林隆說：“這是我讀博期間在團隊接觸到的第一個大型工程項目，原來一個重要工程有那么多有趣的問題需要解決。”

隧道開挖會對其周圍的建筑物、地下管線等設施產生不利影響，如何保護隧道周圍設施，是木林隆開展的一項研究。團隊經過反復思考與可行性分析，通過開展隧道開挖對周邊樁基影響的離心模型試驗，建立了隧道開挖對鄰近樁基礎影響的分析方法，并形成了一套變形控制標準，使得影響可預測、可測量，為工程安全提供了重要保障。

從隧道研究到基坑研究，源于木林隆有一段在美國西北大學土木環境工程系的學習時光。在那里，木林隆跟隨導師參與了芝加哥的工程項目。“這是老建筑拆除之后，在原場地下方開挖的新基坑，新建筑是在這個新基坑上建設的，基坑的周邊有隧道、管線等設施，情況較為復雜。”木林隆介紹道，“一開始，對這個項目的期望沒有那么高，就是想著簡單做完就可以了，但在參與過程中發現，采用反演技術對基坑誘發臨近環境變形進行精確估算是非常有意思的，因此，14個月的項目，做了大約有2年才完成。”后來，木林隆總結經驗，認為在美國西北大學和上海同濟大學潛移默化形成的腳踏實地的土木精神是他的最大收獲。

回國后，木林隆的主要研究集中在基坑工程，基于人工智能的基坑施工環境保護智慧管控技術，是木林隆的又一個研究方向。他結合機器學習等人工智能技術，在監測平臺上對地下工程開挖誘發的基坑變形進行實時監測，以預測地下工程開挖過程中臨近建筑和隧道的變形，從而進行施工方法的優化，實現了地下工程施工的可視化和自動化安全管控，保證了臨近隧道和建筑的安全。

在合肥南站基坑項目中，木林隆將預測結果的最高精度提高到了1毫米。據木林隆介紹，在合肥南站交通樞紐建設過程中，高速下穿和南廣場雙基坑開挖，誘發了臨近地鐵1號線及5號線產生了顯著變形，若不進行控制則可能危及地鐵運營安全，由于對后續變形預測缺乏可靠的技術，導致工程停工超過1年。木林隆采用基坑開挖誘發臨近地層位移時空場高精度預測方法，揭示了高速下穿及南廣場基坑開挖誘發土體位移的時空發展規律，實時分析了雙基坑開挖誘發的地鐵隧道變形，指導了后續施工，從而保證1號線施工安全，避免了潛在超過1億元的經濟損失和惡劣社會影響。

“技術是為了人類更好地生活而生的。”這是木林隆掛在嘴邊的話，他是這么說的，也是這么做的。在他多年從隧道到基坑的科研探索生涯中，每一項技術都被盡力“寫在祖國大地上”。

肩負使命，

為祖國騰飛夯實科研根基

2018年10月23日，伶仃洋上一座承載了千年夢想的超長距離跨海大橋飛架南北……這一史無前例的世紀工程，就是迄今為止總體跨度最長、鋼結構橋體最長、海底沉管隧道最長的55公里跨海大橋——港珠澳大橋。

“港珠澳大橋的建設創下多項世界之最，非常了不起，體現了一個國家逢山開路、遇水架橋的奮斗精神，體現了我國綜合國力、自主創新能力，體現了勇創世界一流的民族志氣。這是一座圓夢橋、同心橋、自信橋、復興橋。”木林隆至今不能忘記習近平總書記在會見大橋施工管理人員代表時的聲音。作為港珠澳大橋建設的參與者，木林隆見證了大橋的建設與成長。

港珠澳大橋施工遇到的一個問題是圍護鋼板樁無法下沉造成的人工島護筒的穩定性問題，難點在反演分析技術。“人工島是港珠澳大橋主體工程與珠海、澳門兩地的銜接中心。它是‘海中橋隧方案首先要解決的問題，其作用是主體橋梁和沉管隧道的轉換平臺，這個轉換平臺建成后，西人工島和東人工島之間就可以鋪設海底隧道。鋼板樁打不下去可能造成人工島填土失穩，從而造成工程進度嚴重滯后。”坐在記者面前，木林隆娓娓道來。

回憶起當時的情景，木林隆用“緊急”來形容。工程現場急切需要解決的問題是到底能不能往下打，如果不能打怎么辦，接到任務后的同濟團隊全力以赴，他們利用反演的方法，對現場的情況展開分析，在得到現場施工狀態后，很快對護筒穩定性展開了預測。最終得到的結論是：“穩定性能夠得到保障，工程可以繼續推進。”那一刻，全場沸騰了。很快，港珠澳大橋首節沉管在水下對接人工島端口，大橋首個承臺墩身整體安裝到位，橋梁施工由下部結構轉向上部結構，208座海上墩臺全部完工，人工島主體工程完工……讓木林隆欣慰的是，“工程從效果上來看是不錯的！”在地基基礎工程研究領域深耕多年，這是讓木林隆今生難忘的故事。

其實，在地下工程領域，木林隆早已用一顆赤子之心在祖國大地上留下了一串串奮斗的足跡。在上海世博、上海大唐……他提出的大面積樁筏的非線性變形分析技術、新型擴底抗拔樁成套技術、樁側后注漿抗拔樁成套技術、注漿成型螺紋抗拔樁技術等成為所在領域的一個個里程碑。

3.8公里海岸線，4個大型船塢，9個棧橋碼頭，2個貨運碼頭一字排開……這是位于上海市崇明縣長興島的長興造船廠，它的建成為中國邁入世界上最大的造船大國，奠定了堅實基礎。這里，依舊留下了木林隆及其團隊的足跡。建造過程中，為了預測大面積樁基礎的沉降和結構變形情況，他們通過超重力離心模型試驗及理論方法，建立了大面積樁筏基礎的非線性響應分析方法，使得大面積樁筏的非線性變形分析技術走向成熟。

科技是國之利器，國家賴之以強，企業賴之以贏，人民生活賴之以好。樁側后注漿技術，關注安全問題提高抗拔承載力;螺紋抗拔樁技術，提出最優螺距的概念……“中國要強，中國人民生活要好，必須有強大科技”，在木林隆的土建世界里，為祖國騰飛夯實科研根基是他的使命。

海上風電，

為環保目標奉獻青春與力量

遼闊的草原，藍天白云，一眼望不到邊的風車在連綿不斷的山巒間起伏……這里是國華烏蘭風電廠。在這個項目中，木林隆的作用是對風電基礎的設計進行優化和保護。他研發了多向加載試驗裝置，通過數值仿真及試驗等技術手段分析了復雜荷載下陸上風電基礎的承載特性。由木林隆提出的復雜荷載下陸上風電基礎分析和計算技術，成為風電基礎的優化指南。

“風電是典型的清潔能源，但是我國的陸上風電集中在北方，如內蒙古、遼寧等地，儲量很有限。在碳達峰、碳中和的目標下，我們必須向海洋進軍，其前提是要保證海洋風電的安全”，面向國家的重大需求，木林隆勇擔使命，把目光放在了海洋風電，“我們的技術就是要解決極端荷載等對海上風電造成的安全問題”。

東海大橋風電場，是木林隆跟隨導師曾經戰斗過的地方，這是國內首個海上風力發電站項目，也是亞洲第一座大型海上風電場。據木林隆介紹：“其一，近海岸海床面以下20米深度內地基土以軟黏土為主，這種土質會對樁基的穩定性造成不良影響;其二，由于臺風及其他因素的影響，風載、波流、機械荷載等風暴潮會使樁基承載力降低。”為了解決這些難題，團隊成員將它們列為“海上風電樁基礎的重難點問題”一起攻關。現在，總裝機容量10萬千瓦的東海大橋風電廠，將海上風電場所發的電通過海底電纜輸送回陸地。“其電量，相當于每年節約燃煤10萬噸，每年減排二氧化碳20萬噸。”這是團隊里所有人最開心的時候。

木林隆和他的團隊的又一項里程碑式技術是研究沖刷對深水基礎影響的災變控制技術。這項研究來自生產實踐的困惑，也是科學研究的一個難題。說是生產實踐，是源于大橋建設。木林隆說：“有好多建好的大橋，建完之后一直經受水流的沖刷。那么對于一些大型橋梁，水流沖刷就容易沖掉上層土，深的時候能達到10～20米。這樣，橋梁基礎的承載力就會下降，給橋梁的后期維護、檢修帶來諸多問題。”說是科學研究的難題，是源于前人的研究。木林隆這樣解釋：“水里的土層是分層的，比如黏土層、砂土層，過去的研究往往針對單一的土層，但是，對于像實際工程中這種黏性、砂性土混合在一起的相關研究就相對較少，受沖刷的大橋，就存在這個問題。”

因此，針對科研和實踐的雙重難題，木林隆團隊的目標是“找到沖刷深度測量的可行性方法”。“這個測量難度很大。因為大型橋梁，它的水都特別深，一般方法幾乎是測不出來沖刷深度的。”木林隆這個樁基工程專家也犯難了。不過，知難而行總是他們面對困難時的態度。通過深入實踐，他們通過傳感器解決了這一難題。“在水面以上，用動力傳感器去測試基礎的動力特性，或者橋梁的一些靜力特性，然后通過工程頻率進行測算和分析。這樣，就能通過簡單、方便的方法得到沖刷深度。”這一技術評估了沖刷深度浮深水基礎承載性能的影響，建立了相應的評估和防護機制，形成了可行、簡便的控制技術。

一旦將目光轉向海洋，木林隆的研究就一步一步走向深入。對“怎么看待自己取得的成績”這一問題，木林隆回答說，每一次獎勵，就是對前一個階段的總結和回顧，看看自己哪里存在不足，哪里有新的進展，從而找到新的發展方向和動力。無論在過去、現在還是未來，發揮自己所長，夯實國家基礎，是木林隆和他的同事們作為科研人的品格和堅守！科

（責編：袁園）