為復(fù)合地基處理開出良方

——訪2018年度國家科技進(jìn)步獎一等獎獲得者龔曉南團(tuán)隊

發(fā)布時間:2019-01-09來源:中國教育報作者: 萬玉鳳 柯溢能 吳雅蘭269

    廣佛高速,我國最早的高速公路之一,是廣州到佛山的陸運(yùn)大通道。

    不承想,因為車流量實(shí)在太大,原有的四車道在運(yùn)行僅8年后,就無法滿足運(yùn)力。拓寬公路,第一步就是新舊地基的融合及處理。

    這個卡脖子難題最終被浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院教授、中國工程院院士龔曉南及其團(tuán)隊創(chuàng)建的地基處理“良方”——復(fù)合地基處理技術(shù)所攻克。

    “國家的需要就是我們的研究方向?!饼彆阅霞捌鋱F(tuán)隊歷時30年的理論研究和工程實(shí)踐,極大地推動了復(fù)合地基新技術(shù)的發(fā)展和在各工程建設(shè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

    一個定義打開研究死結(jié)

    我國地域遼闊,工程地質(zhì)條件復(fù)雜,改革開放以來,工程建設(shè)規(guī)模日益擴(kuò)大,因而在具體建設(shè)中,遇到越來越多的軟弱地基或不良地基問題。

    傳統(tǒng)地基處理方法難以滿足高承載力與穩(wěn)定性和快速的地基處理要求,而樁基礎(chǔ)的承載力高、沉降小,但造價高,難以在大面積地基處理中使用。

    有沒有價廉物美的地基處理方法呢?1990年,龔曉南通過荷載傳遞機(jī)理分析,首次總結(jié)出復(fù)合地基的本質(zhì)是在荷載的作用下,樁和樁間土能夠共同直接承擔(dān)上部荷載,這也是復(fù)合地基與淺基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)之間的主要區(qū)別。

    1992年,龔曉南出版復(fù)合地基領(lǐng)域第一部專著,正式提出復(fù)合地基的科學(xué)定義——天然地基在地基處理過程中部分土體得到增強(qiáng),或被置換,或在天然地基中設(shè)置加筋材料,加固區(qū)是由基體和增強(qiáng)體兩部分組成的人工地基。

    龔曉南對復(fù)合地基的定義、形成條件和分類作了明確的規(guī)定,揭示了復(fù)合地基的荷載傳遞機(jī)理和位移場特性,提出了承載力和沉降分析理論,創(chuàng)建了復(fù)合地基理論體系,為復(fù)合地基的工程設(shè)計和應(yīng)用提供了關(guān)鍵的理論支撐,被譽(yù)為我國復(fù)合地基發(fā)展的第一個里程碑。

    一個工程,一個“方子”

    從1990年到本世紀(jì)初的10多年里,復(fù)合地基的理論和技術(shù)隨著研究不斷深化。這個理論指導(dǎo)實(shí)踐的過程,也讓建設(shè)方看到了復(fù)合地基的顯著優(yōu)點(diǎn),復(fù)合地基的應(yīng)用從最初的建筑工程慢慢拓展到了公路、鐵路建設(shè)。但是單純的“復(fù)制粘貼”,直接把建筑中復(fù)合地基的計算方法應(yīng)用到路堤工程中,也出現(xiàn)過一些安全事故。

    問題癥結(jié)在哪里?團(tuán)隊做了深入細(xì)致的研究,揭示了基礎(chǔ)剛度對復(fù)合地基工作性狀的影響機(jī)理,建立了路堤下復(fù)合地基計算分析理論,成功將復(fù)合地基應(yīng)用從建筑工程拓寬到公路、鐵路等領(lǐng)域,可以說龔曉南的研究引領(lǐng)了整個行業(yè)發(fā)展。

    作為長三角一體化的重要大動脈,杭寧高速公路浙江段于2000年建造,跨越杭嘉湖平原,大部分地區(qū)為河相、湖相沉積,軟土分布范圍廣,軟土層厚度變化大。龔曉南帶著團(tuán)隊成員現(xiàn)場設(shè)計、實(shí)施、檢測與科研,將原來涵洞和通道堆載預(yù)壓法處理改用低強(qiáng)度混凝土樁復(fù)合地基處理,比原設(shè)計的塑料排水板堆載預(yù)壓處理方案的工期縮短了一年左右,而且不需要進(jìn)行二次開挖。

    為了能讓復(fù)合地基理論及關(guān)鍵技術(shù)更方便地應(yīng)用于各類工程,龔曉南團(tuán)隊建立了復(fù)合地基設(shè)計方法和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),形成了復(fù)合地基工程應(yīng)用體系,主編了復(fù)合地基領(lǐng)域第一部國家標(biāo)準(zhǔn)《復(fù)合地基技術(shù)規(guī)范》及其他主要規(guī)范,為復(fù)合地基設(shè)計、施工和檢測提供了全面的依據(jù)和支撐。

    30年如一日為工程服務(wù)

    龔曉南是浙江省培養(yǎng)的第一位博士,也是中國巖土工程界培養(yǎng)的第一位博士。1986年,他前往德國Karlsruhe大學(xué)土力學(xué)與地下工程研究所進(jìn)行博士后研究,1988年回國。

    當(dāng)看到國家建設(shè)急需發(fā)展高效、經(jīng)濟(jì)和快速的地基處理新技術(shù)時,回國后的龔曉南就將研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)到了復(fù)合地基,一頭扎了進(jìn)去。30年來,從理論到實(shí)踐,再從實(shí)踐中凝練問題,理論再研究,這段路重復(fù)了無數(shù)次。

    30年來,龔曉南用理論研究和工程實(shí)踐成果改寫了教科書,使復(fù)合地基成為與淺基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)并列的土木工程三種主要地基基礎(chǔ)形式之一,并成為本科生和研究生教材與教學(xué)的重要內(nèi)容、各種基礎(chǔ)類設(shè)計手冊和指南的重要章節(jié),為行業(yè)人才培養(yǎng)發(fā)揮了重要作用。

    談到這次獲獎,龔曉南表示,團(tuán)隊圍繞復(fù)合地基已經(jīng)開展了30年的研究和實(shí)踐。這次獲獎,浙大方面的老師雖然只有3個人,但這26位博士、28位碩士,還有龔曉南的老師和同事都有貢獻(xiàn)?!拔覀?nèi)齻€只是代表,功勞是屬于整個大團(tuán)隊的”。


《中國教育報》2019年1月9日04版