他是浙江省培養(yǎng)的第一位博士，也是中國(guó)巖土工程界培養(yǎng)的第一位博士。如今作為浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院教授、中國(guó)工程院院士，憑借在復(fù)合地基領(lǐng)域的研究貢獻(xiàn)，1月8日，和團(tuán)隊(duì)捧回國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。
“國(guó)家的需要就是我們的研究方向?！饼彆阅霞捌鋱F(tuán)隊(duì)成員，在復(fù)合地基領(lǐng)域歷時(shí)30年的理論研究和工程實(shí)踐，從基礎(chǔ)理論到設(shè)計(jì)和施工指南，再到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、工程應(yīng)用，形成了一套完整的工程應(yīng)用體系，極大地推動(dòng)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。
這套復(fù)合地基理論與技術(shù)始終處于國(guó)際領(lǐng)先地位，被廣泛應(yīng)用于包括京津城際高速鐵路、京滬高速鐵路、杭寧高速公路、乍嘉蘇高速公路等重大工程。近3年里，僅提供應(yīng)用證明的工程就新增利潤(rùn)和節(jié)約工程造價(jià)達(dá)35.38億元。
實(shí)踐中跑出成果，30年為工程服務(wù)
作為浙江省培養(yǎng)的第一位博士，1986年，龔曉南前往德國(guó)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(guó)。
當(dāng)回國(guó)后的龔曉南看到國(guó)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(shí)，就將研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)到了復(fù)合地基。龔曉南說(shuō)：“國(guó)家需要什么，我就研究什么?！?/p>
1990年，龔曉南從申請(qǐng)到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“柔性樁復(fù)合地基承載力和變形計(jì)算與上部結(jié)構(gòu)共同作用研究”開(kāi)始，就一頭扎進(jìn)了“復(fù)合地基”的研究。
勤勤懇懇工作了近30年，從理論到實(shí)踐，再?gòu)膶?shí)踐到凝練問(wèn)題、解決問(wèn)題，這段路，他重復(fù)了無(wú)數(shù)次。
1992年，龔曉南團(tuán)隊(duì)來(lái)到位于寧波北侖的寧波善高化學(xué)有限公司工地現(xiàn)場(chǎng)上，團(tuán)隊(duì)通過(guò)足尺試驗(yàn)，研究了水泥攪拌樁的荷載傳遞規(guī)律，研究成果于1994年發(fā)表，至今已被他引480次。作為從工地里“跑出來(lái)”的理論成果，這已經(jīng)成為復(fù)合地基領(lǐng)域引用排名第一的論文。
同時(shí)，在教學(xué)方面，龔曉南投入了大量精力，用30年的理論研究和工程實(shí)踐成果改寫了教科書，為行業(yè)人才培養(yǎng)發(fā)揮了重要作用。他的學(xué)生、浙江大學(xué)建筑工程學(xué)院俞建霖博士說(shuō)：“在指導(dǎo)過(guò)程中，龔老師非常強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是要解決工程建設(shè)中的問(wèn)題，實(shí)實(shí)在在地為工程建設(shè)服務(wù)?！?/p>
談到這次獲獎(jiǎng)，與土打了大半輩子交道的龔曉南說(shuō)，“功勞是屬于整個(gè)大團(tuán)隊(duì)的，這次拿獎(jiǎng)了以后還要繼續(xù)做復(fù)合地基，因?yàn)檠芯渴遣豢筛F盡的，還會(huì)有新的問(wèn)題等著我們?nèi)ソ鉀Q。”
他的研究，定義了復(fù)合地基
地基是指建筑物下面支承基礎(chǔ)的土體或巖體。20世紀(jì)60年代，國(guó)外曾將采用碎石樁等散體材料樁加固的人工地基稱為復(fù)合地基。隨著工程界和學(xué)術(shù)界對(duì)于復(fù)合地基的認(rèn)識(shí)不斷深入和發(fā)展，在國(guó)內(nèi)，復(fù)合地基的定義引起了很大的爭(zhēng)論。
上世紀(jì)90年代，龔曉南首次總結(jié)出復(fù)合地基的本質(zhì)——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(guò)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。
通過(guò)進(jìn)一步研究，龔曉南發(fā)現(xiàn)，復(fù)合地基中如果要讓土“直接”參與到荷載，關(guān)鍵一點(diǎn)是要實(shí)現(xiàn)“樁與土變形協(xié)調(diào)”。
他解釋，具體而言，有兩個(gè)辦法。對(duì)于建筑物等剛性基礎(chǔ)下的復(fù)合地基，可通過(guò)在基礎(chǔ)下合理設(shè)置墊層，或合理選擇持力層來(lái)保證樁土變形協(xié)調(diào)，共同承擔(dān)上部荷載。
而對(duì)于類似路堤工程等柔性基礎(chǔ)下的復(fù)合地基中設(shè)置剛度較大的墊層，可有效增加復(fù)合地基中的樁體所承擔(dān)荷載的比例，發(fā)揮樁體的承載能力，提高復(fù)合地基承載力，有效減小復(fù)合地基的沉降。
在復(fù)合地基理論方面，龔曉南對(duì)復(fù)合地基的定義、形成條件和分類做了明確的規(guī)定，揭示了復(fù)合地基的荷載傳遞機(jī)理和位移場(chǎng)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(jì)和應(yīng)用提供了關(guān)鍵的理論支撐，被譽(yù)為我國(guó)復(fù)合地基發(fā)展的第一個(gè)里程碑。
因地制宜，讓高性能技術(shù)滿足不同工程需要
從1990年到本世紀(jì)初的十多年里，復(fù)合地基的理論和技術(shù)隨著研究不斷深化。工程中遇到什么瓶頸難題，龔曉南團(tuán)隊(duì)就研究什么，從需求出發(fā)，一步步解決，一步步突破。
“土是自然和歷史的產(chǎn)物，形成年代不同、區(qū)域不同，土體的成分構(gòu)造就不同。每一個(gè)工程所面臨的地質(zhì)條件是千差萬(wàn)別的，在大的理論框架下，我們還要對(duì)癥下藥，一個(gè)工程，一個(gè)‘方子’。”龔曉南說(shuō)。
作為長(zhǎng)三角一體化的重要大動(dòng)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。高速公路建設(shè)中既要處理好地基穩(wěn)定性問(wèn)題、有效控制工后沉降和沉降差，又要盡量減小在施工期對(duì)當(dāng)?shù)厝罕娊煌ǖ挠绊?，難度很大。
為了解決這一難題，龔曉南團(tuán)隊(duì)提出，涵洞和通道地基采用低強(qiáng)度混凝土樁復(fù)合地基處理；同時(shí)在涵洞和通道二側(cè)設(shè)置采用復(fù)合地基處理的過(guò)渡段，通過(guò)改變復(fù)合地基的樁長(zhǎng)和置換率，實(shí)現(xiàn)了復(fù)合地基和堆載預(yù)壓二種地基處理方法之間差異沉降的平緩過(guò)渡。
龔曉南帶著團(tuán)隊(duì)成員一起現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)、實(shí)施、檢測(cè)與科研，比原設(shè)計(jì)的塑料排水板堆載預(yù)壓處理方案的工期縮短了1年左右，而且不需要進(jìn)行二次開(kāi)挖，處理后路基工后沉降和不均勻沉降較小，有效地控制了“橋頭跳車”現(xiàn)象。
在杭寧高速上的防“跳車”經(jīng)驗(yàn)，如今普遍運(yùn)用于軟土地基高速公路的路堤與橋頭連接處，通過(guò)復(fù)合地基處理過(guò)渡段，緩解差異沉降。
經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究，龔曉南團(tuán)隊(duì)還研發(fā)出系列高性能新型復(fù)合地基技術(shù)，滿足了不同類型的工程建設(shè)需要；研發(fā)了承載力高、沉降小、固結(jié)快的系列高性能復(fù)合樁體，單樁承載力提高30%到100%，造價(jià)降低30%到50%；研發(fā)了可實(shí)現(xiàn)樁土剛度與強(qiáng)度沿豎向優(yōu)化的長(zhǎng)短樁復(fù)合地基技術(shù)和剛?cè)嵝詷稄?fù)合地基技術(shù)，比樁基礎(chǔ)降低造價(jià)20%到25%。
浙江在線2019年1月8日
