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岩土新方法新技術

圖文 更新时间:2024-11-11 17:57:14

初看淩賢長的照片,很難把他和教授這個身份聯系在一起:他個頭不高,一身棕色的西裝,一副扁平的黑框眼鏡,眼睛總眯着,頭頂上剪出了兩個四方的棱角——有人說他像個廚師,也有人說他像個土老闆。

身邊人公認的,是淩賢長總神出鬼沒:前一天還在眼前,第二天就到了中國的另一頭。他有一個小行李箱,在家裡總是攤開着放,裝幾件日常的衣服,方便他接到工程電話後,拎起箱子就往機場趕。他半數時間都不在家,從一個工地奔向另一個工地。

他在國際上率先開辟寒區軌道交通動力學這一新的學科方向,目的在于研究寒區鐵路路基振動反應與穩定性問題。他發明的高性能礦物基類膠凝材料與應用技術,解決了我國最北高鐵站——伊春西站地基凍害防控的國際難題,創造了我國乃至世界高緯度極端寒冷區高鐵建設難度之最。

熟悉淩賢長的人,都覺得他太過低調。有老朋友說,這些年幾乎沒有媒體采訪過他,他也幾乎不接受媒體采訪,“媒體喜歡有故事的人,不喜歡他這樣的人,他這個人說來說去都隻有學問。”

淩賢長的成就很多,“山東省泰山學者特聘專家、俄羅斯自然科學院外籍院士,出版著作10部,發表論文293篇,獲得國家發明專利60項、實用新型專利12項、軟件著作權25項與國際專利4項,牽頭獲得國家技術發明獎二等獎1項、省部級科技進步獎一等獎4項。”但在采訪中他很少提及這些,隻說自己是個解決土木工程問題的工程師,也是位教書的老師。

岩土新方法新技術(岩土專家淩賢長)1

9月13日,淩賢長在家中整理學術資料。新京報記者 周思雅 攝

最北高鐵站

伊春西站總工程師王文劍記得,今年八月,淩賢長第一次到伊春西站建設現場的那天,拄着拐杖,穿着一雙不合腳的大号拖鞋,一雙腳腫脹着,能清晰看見手術後的刀疤。王文劍一問才知,淩賢長剛做完痛風結石手術不久,術後康複還沒做完,就來了現場。那天,淩賢長為了考察鐵力-伊春高鐵建設沿線工程地質情況,又行車幾百公裡。

此時,伊春西站的建設項目已經經曆了三四個月的調研。這是我國目前在建的最北高速鐵路——哈伊高鐵上鐵伊段的終點站,位于黑龍江省中部,也是我國目前在建緯度最高、所處地區全年溫差最大、首個在高寒島狀多年凍土區施工的高鐵站房。哈伊高鐵全線建成後,哈爾濱至伊春旅客列車運行時間将由現在的7小時左右縮短至2小時以内。

然而,最棘手的施工難題擺在了眼前:在東北,到了春融季節,凍土融化,許多建築物的地基開始凹陷,室外地面高度比室内往往高出二三十厘米。走進室内,就像走進一個大坑,地闆松動,台階也時常開裂。由于不同含水量的土質沒有經過處理,土裡的冰融化後,地基出現了不均勻沉降,外表看上去就像一層層高低不平的波浪。

而伊春西站地處小興安嶺腹地,屬世界兩大黑土帶之一,黑土的孔隙性大、壓縮性強,給施工帶來極大難度。且當地冬夏季的溫差達80攝氏度,地下有深達2.9米的凍土,地下水豐富,土的水含量極高。這意味着,地下水會經曆反複凍融,導緻周圍土壤不斷經曆膨脹收縮的過程,入冬後,地基最高可隆起20厘米。因此,若不對土進行處理,路基的穩定性将受到影響,最終導緻地面開裂、台階斷裂等問題,嚴重時還可能導緻建築物倒塌。

此前,盡管國際上在寒區修建鐵路已有100多年曆史,但是路基或地基凍害問題尚未長期有效解決。王文劍說,過去常規的做法是控制土質的含水量或采用級配砂石等粗粒料。但目前的這些做法往往治标不治本:能短時間阻止地表水下滲、控制凍害問題,卻無法阻止地下水通過土質的毛細孔向上遷移,地基或路基在兩三年後仍會遭到破壞。

王文劍記得,經過前後多次線上會議,淩賢長又到當地考察後,提出了解決辦法:使用團隊研發的防凍害材料——高性能礦物基類膠凝材料。淩賢長将這種膠凝材料帶到現場,摻入土中且拌合均勻、壓實成型,僅過了一個小時左右的時間,原本松軟的土質變得堅硬起來。

之後,淩賢長和團隊成員又從現場取回了代表性的土樣,在實驗室裡做了數月的實驗,針對土樣改善了膠凝材料的配方,實驗結果顯示,該膠凝材料能對伊春西站地下的軟土實施固化密實加固,阻斷土的毛細孔,成功防止了地表水入滲、地下水毛細上升。“如此一來,高鐵站地基土壤含水量能長期控制在一個很低的穩定範圍,能成功實現高寒地區的地基或路基凍害防控。”

王文劍說,這種材料不僅可以長期有效解決地基凍害防控問題,而且能夠降低工程建設成本、維護費用。

8月24日,在哈伊高鐵鐵伊段伊春市烏翠區站房施工現場,随着首根樁基順利開鑽,我國最北端高鐵站伊春西站正式開工,再一次刷新了我國高鐵建設的緯度。

轉折

事實上,早在二十多年前,剛從博士後畢業的淩賢長,就開始了對軟土加固的研究——用他的話說,就是把土變成“石頭”。曆史上,全世界各地的樓房都出現過地基沉降的問題。在國外,意大利的比薩斜塔,便是最出名的地基沉降建築。

在過去,人們往往用土壤固化劑加強土的性能,或是通過水泥注漿的方式加固土壤,但時間一長,加上不同地域的地質條件複雜,效果有限,潛在危害仍舊不斷。淩賢長思考,如果能把土壤變成石頭那麼堅硬密實,讓土壤擁有完整結構石頭的抗凍性和防滲性,再注入到地基裡,不就不沉降了嗎?

1998年,還是講師的淩賢長把包括廣西南甯、遼甯盤錦、山東東營、河南信陽等地的不同土壤,如濕陷性黃土、黏土、膨脹土、灘塗土等,通過綠皮火車拉回實驗室。要使這些土壤實現固化,得反複進行化學分析、計算。淩賢長先通過儀器分析土壤的化學、礦物、顆粒等成分,再不斷進行化學反應分析且調整膠凝材料的配比方案,繼而反複做化學分析計算、配比實驗。

實驗過程艱難而又漫長,過程卻并不順利:化學反應方程式推導出來是一個樣,做起實驗來結果卻又不理想。

由于礦物材料的運輸、檢測、活化等過程需要大量費用,淩賢長用完了有限的科研經費,一度到了山窮水盡的地步。

好在堅持了下來。淩賢長記得,實驗進行了兩年後,第一次成功實現了土壤加固,同校的老師驚訝于實驗結果,換了七八個壓力機檢測,才最終證明了實驗的成功:加了研發新材料的土壤達到了8個兆帕以上的強度,約等于一塊紅磚的強度。

如今,淩賢長研發的高性能礦物基類膠凝材料技術通過不斷的改良,形成了不同的原材料配比方案,能适用于二十多種土壤的防滲加固、凍害防控,而這項技術也獲得了14項國家發明專利。

與地質和土木結緣,是自小時起,淩賢長的家鄉在安徽合肥的一個農村,他總見到地質隊的人,背着地質包四處跑。他覺得,地質這份工作不錯,“拿工資還能到處遊山玩水。”

後來,他便報考了長春地質學院的礦産普查專業,在地質學領域從本科一直念到博士。1998年,36歲的他決定轉行跨入岩土工程領域。

這是頗有難度的一次嘗試。淩賢長說,碩士、博士專業均為理學,而岩土工程是工學,兩者無論在思維模式還是涉及的知識領域都相差甚遠,此前幾乎沒有人敢在這兩個專業之間跨行。淩賢長則看到了土木工程領域的巨大潛質。他覺得,當時國家正逐步邁入快速發展的新時期,不論是建築、公路還是橋梁的建設,都離不開岩土工程。自己有很好的地質基礎,在岩土工程上一定能有所成就。

轉專業後,淩賢長從土木工程的入門學科開始讀起。彼時學校正修圖書館,為積累實踐經驗,他每天到圖書館去,認項目總工程師為老師,比對着建築現場與書上的名詞,問“這是不是構造柱?那個是不是挑梁?”此後,他又自學了包括材料力學、固體力學、彈塑性力學等等的力學的所有課程,且兼修了計算機編程。

淩賢長回憶,那會兒家中空間不大,他抱着一摞摞書去陽台,在地面鋪上塑料泡沫闆,就地學習,“按現在的流行話,我那時候就是5 2、白加黑。”由于壓力過大,他一度胖到了194斤,衣服和褲子都隻能穿加大号的。但他堅持了下來,最終,隻用兩年時間就完成了土木工程博士後的研究課題。

岩土新方法新技術(岩土專家淩賢長)2

8月底,淩賢長在伊春西站建設現場。受訪者供圖

治理土木工程疑難雜症的“大夫”

博士後出站後,淩賢長進入哈爾濱工業大學當老師,“到了學以緻用的階段。”

他開始頻繁地跑各個工程項目現場,一接到電話求助,他拎着行李箱就趕往現場。一年裡的半數時間,他都在工地上。“工科的研究一定要做到工程現場,工程現場就是你的研究基地。到現場必須能夠解決工程問題,教授到現場什麼都不會,就壞了招牌。”他總這麼和學生說。

做工程這些年,最讓淩賢長覺得驕傲的,是廣西龍州金龍水庫大壩的防滲加固工程。

原先,水庫的水資源能滿足周邊兩個縣的全部用水需求。但由于水庫大壩水大量滲漏,在雨水充沛的夏天,水庫的水線竟日漸下沉。水留不住,當地的水稻就長不高,工業和農業用水都受到影響,老百姓也總缺生活用水。

在現場考察過土質和地形後,淩賢長花了一個月時間,現場就地取土且摻入高性能礦物基類膠凝材料制備漿液,對大壩實施注漿堵漏,成功解決了水庫漏水的問題。

他的高性能礦物基類膠凝材料還應用于北京北二環一處地鐵站的建設。他說,由于該地鐵站的地基是回填土,具有高孔隙率、高壓縮性的特點,在人工地下開挖不久後便開始出現地面沉降。眼見着沉降程度已經到了紅線,北京城建集團找到他,他帶着幾袋膠凝材料從沈陽開車趕到北京。現場就地采取粘性土且摻入一定量膠凝材料制備漿液,對回填土地基進行注漿,注漿結束8小時後,便控制住地面沉降,施工得以繼續進行。

後來,淩賢長又将高性能礦物基類膠凝材料及其原理用于研究工業固廢資源化無害化綜合利用問題。他舉例,通過他研制的膠凝材料對工業用尾礦砂進行固化,再将固化後的尾礦砂回用充填采空區,既能保證地面不下陷、采礦活動照常進行,又能保證尾礦砂不到處堆放污染環境,“讓這些尾礦砂從哪裡來就回到哪裡去。”

淩賢長自稱是治理土木工程中源自岩土疑難雜症的“大夫”,隻要是關乎岩土工程的,不論大小,他什麼“病”都看。他認為工程無小事。“一項工程拖一天就是巨大的成本,農民工也都在工地上等着項目收工。”

中鐵十七局集團董事長陳宏偉和淩賢長是多年好友,起初因工程項目結緣。十幾年的交往下來,陳宏偉常說,淩賢長真實低調、表裡如一,在工地上能和農民工打成一片。

在陳宏偉的觀察中,一旦發現某個工程難題,淩賢長立馬來了興趣。“不問項目對他有沒有用,要投入多少精力,投入多少勞動,有什麼回報。一旦發現是非常有價值的課題,啥都不說,咱們就來研究怎麼把這個事搞成。”

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淩賢長在接受采訪。受訪者供圖

師者與傳承

工程師的身份之外,淩賢長也在哈爾濱工業大學的土木工程學院授課。他依然愛給學生上課,從本科生到研究生的課他都接,他喜歡與年輕人打交道。

他愛提哈工大的校訓:“規格嚴格,功夫到家。”他覺得這句校訓全世界“最土”,對工科的科研卻最有價值。“人才的培養和科研的工作都講究過程,過程比結果重要。做任何事永遠要按照最高規格去做,最後的結果才能功夫到家。”他講了幾十年的課,上課前仍要打開課件從頭到尾過一遍。

在學生們眼中,淩賢長是“嚴格”的,他對各類文件排版也有嚴謹要求。

學生楊忠年記得,一次,自己帶着項目成果展示的PPT到淩賢長辦公室和他核對,淩賢長坐在電腦前開始一字一句地重新檢查。不光是字句,PPT裡每個矩形框彼此之間的上下左右都要對齊,且行與行、字與字的間距必須一緻。一份五十幾頁的PPT,淩賢長在辦公室花了六個小時仔細打磨。

楊忠年說,這與他印象中的工科教授不同:大部分工科教授在工程上認真,在文本上并不講究,但老師淩賢長卻細緻到了文本中的每一個标點符号都沒有錯誤。淩賢長曾向楊忠年解釋,這個做法是對每個專家的尊重。“你自己都不認真,專家憑什麼認真?”

多年下來,淩賢長的學生們都形成了這種自覺:在交項目書之前,即便已經十拿九穩,仍要細緻地再重新看上幾遍。“有時感覺已經無可挑剔,再發給他,他還能給你找出很多毛病。”

早年讀書留下的習慣,淩賢長每天淩晨兩點才入睡,早上八點又起來。一天的時間多圍着書桌轉——他用一張黑色中式翹頭木桌做書桌,一台電腦、兩張硬盤、一個煙灰缸、一個手機支架和一個茶盤是桌上所有的擺設。

在學生眼裡,老師淩賢長既是自己學術路上的燈塔,又是人生路上的導師。

淩賢長帶出的學生,有的在高校當上了教授、博士生導師甚至校長,有的成了高級工程師。學生蘇雷記得,早年自己還是博士生時,老師淩賢長自己掏錢供他完成了美國一年的訪學課程。如今,蘇雷已經是年輕的教授、博士生導師。

淩賢長時常回憶起早年,還在做地質學研究的他到一處高山上做地質勘探,因為路途險峻,同行的一位年輕研究生折返,隻留他一個人沿着确定好的線路繼續向前。在一處峭壁上,他踩空滑落,所幸被一塊凸出的石壁接住,吓得一身冷汗。而後他坐在懸挂着的壁沿上抽了一根煙,把煙頭一扔,又繼續向上攀爬。“地質學有條行規,一旦布完了一條線,一整天都必須沿着這條線走下去,遇山過山,遇水過水。”

如今,淩賢長仍在“遇山過山,遇水過水”,在科研這條道路上緩慢而堅定地前行着。

他六十歲了,長期痛風使他走路緩慢,上下樓梯前,左腳踩着樓梯沿,右腳順着放,一步一跛。他希望自己“再活六十年”,繼續解決工程上不斷出現的新問題,填補那些學術領域尚存的空白。

和岩土打了幾十年交道,淩賢長覺得,自己好似也活成了岩土的模樣:像岩石一樣堅硬,磕開一個個難題,又像黏土一樣纏着問題不放。

同題問答:

在你的生活和工作中,哪些東西是你一直堅守的?

生活上,我一直堅持我自己的生活規律。工作上,我堅守着一個做事原則:無論是自己的事還是别人的事,都當成自己的事去認真對待。少一些承諾,多一些兌現。

什麼時候是你認為最艱難的時候?能夠堅持下去的原因是什麼?

我最艱難的時候就是我轉行做岩土工程博士後的時期。

我這人有個性格:當我決定要做一件事,我想到的不是困難,而是不斷尋找解決辦法。困難肯定有,但是解決問題的途徑遠遠比困難多。

你希望未來還取得怎樣的成就,對于未來有怎樣的期待?

我希望能多培養出幾個優秀的接班人,最好是做事不怕吃苦、踏踏實實的接班人。同時希望能和學生一起研究解決岩土工程中目前亟待解決的重要科學問題。

你感覺你獲得的最大的快樂是什麼?

最大的快樂是,這麼多年我經曆了數個岩土工程難題,我都能給它解決了。

新京報記者 周思雅 編輯 陳曉舒 校對 劉越

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