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    黃熙齡院士:腳踏地基肩承廣廈
    來源:???? 作者: ???? 2016-10-08 16:06???????

     

     

     


     

    ■張燕布

    黃熙齡

    1927年4月出生,祖籍湖北鐘祥。中國工程院院士,我國著名地基基礎工程專家、研究員、博士生導師。1949年畢業于中央大學土木系,1955年赴蘇聯莫斯科建筑工程學院留學,獲副博士學位。1959年回國后一直在中國建筑科學研究院工作。曾任中國建筑科學研究院地基基礎研究所所長,1995年當選為中國工程院院士。主編了我國第一本《工業與民用建筑地基基礎設計規范》TJ 7-74和《膨脹土地區建筑技術規范》《地基基礎設計與計算》等。

    在莫斯科結緣地基專業

    黃熙齡童年進入漢口循道會小學讀書。1939年,武漢在抗戰中失守,12歲的黃熙齡和家里斷了聯系,跟隨堂姐黃彭玲逃難來到四川萬縣,在萬縣慈幼院環城路小學繼續讀六年級。艱苦生活造就了他吃苦耐勞、堅韌不拔的精神。初中畢業后,黃熙齡與另一同學到重慶投考高中,輾轉來到江津國立九中上學,高中畢業后1945年10月他考取了中央大學土木工程系。

    1955年,黃熙齡經組織上考察,層層選拔考試,被派到蘇聯莫斯科建筑工程學院留學攻讀研究生學位。去蘇聯之前,黃熙齡報的專業是結構工程專業,但當時在校的中國留學生黨支部考慮學結構的比較多,但國內還沒有人研究地基基礎,是一個空白。恰好有一位蘇聯地基基礎專業的權威——崔托維奇教授在該校任教,就征求黃熙齡的意見,動員他學土力學,并建議他跟隨崔托維奇教授學習地基基礎專業。黃熙齡經過考慮后,很快接受了這個建議,從此黃熙齡與地基基礎專業結下了不解之緣,他在中國留學生中是第一個學習地基基礎專業的。

    毛主席1957年11月第二次去蘇聯訪問,11月17日,在莫斯科大學接見我國在莫斯科的留學生,并發表了著名的演說。黃熙齡非常幸運地參加了這次接見,當面聆聽了毛主席對留學生的講演。毛主席的接見,在留學生中引起強烈反響。領袖的囑托與激勵,更加激發了大家學習的熱情,用真才實學報效祖國,成為留學生們唯一的目標,黃熙齡也更加堅定了回國參加祖國建設的決心。

    黃熙齡于1959年初完成畢業論文答辯,獲副博士學位,他的導師崔托維奇教授特別提議給黃熙齡申請再延長半年,讓他到蘇聯的其他地方看看,黃熙齡婉言謝絕了,并沒有在蘇聯過多停留。他的心已經飛回祖國了,一心想著為祖國的建設貢獻出自己的力量。

    從蘇聯回國以后,黃熙齡被分到隸屬于建工部的中國建筑科學研究院地基基礎研究所工作,當時是全國建筑領域的最高研究機構。

    受命主編

    《工業與民用建筑地基基礎設計規范》

    建國初期,中國在經歷多年戰爭后,工作重點轉移到經濟建設上來。當時的建筑形式大多是以磚木結構為主,最多也就3~4層。隨著經濟建設規模的擴大,建筑的體型和高度不斷地增大,在特定場地上建設大體量公共建筑和民用建筑的需求也在增加。

    這時我國的經濟建設得到了蘇聯的大力支持,后者派了大批專家來中國指導經濟建設。由于當時我國沒有自己的地基規范,故1956年國家建委批準發布的蘇聯《房屋和工業結構天然地基設計標準及技術規范》HNTY 127-55在我國推廣使用(業內俗稱127-55規范)。

    因為是蘇聯的規范,必然會有許多不適合我國的情況,所以頒布執行的文件中明確指出,規范中某些條文必須結合中國的具體情況進行研究和修改,“建議各單位在進行設計時結合我國情況采用,凡不適合我國實際情況的地方,各單位自行研究處理”。自行研究處理,就意味著各地方全憑經驗各自為政了。面對復雜的工程建設的需要,卻沒有統一的標準,廣大工程技術人員迫切需要有我國自己的規范,來指導工程建設,正是在這一背景下,催生了我國自己的地基基礎設計規范的誕生。

    1971年8月24日,國家基本建設委員會設計施工組負責組織召開了《天然地基設計暫行規范》籌備工作會議,會議決定編制我國自己的地基設計規范,主編單位為國家建委建筑科學研究院,由黃熙齡任主編,規范名稱也改為《工業與民用建筑地基設計規范》。

    1971年9月13日,國家基本建設委員會設計施工組正式下發了編制我國第一本《工業與民用建筑地基設計規范》的通知。黃熙齡領命編制地基規范,第一件事就是要找人。他拿著國家建委的介紹信,沖破阻力把當時國內地基基礎方面的專家、學者召集到規范編制組里來,有的人甚至是直接從牛棚里解放出來的,組成了全國62個單位近100人規范編制組。規范組前后共收集到了10000多份土工試驗資料、2000多份載荷試驗資料、沉降觀測資料300多份。

    在黃熙齡的領導下,編制組將近100人的團隊經過兩年半的努力,通過大量數據分析與研究,我國第一本《工業與民用建筑地基基礎設計規范》(TJ 7-74)1974年5月正式頒布實施,結束了我國沒有地基基礎設計規范的歷史,填補了我國的空白,向國家、向廣大建筑工作者交出了一份合格的答卷。

    為此黃熙齡總結說:“我們的規范是最實用的規范,是全世界最好的一本規范,真正的創造性是在應用上,從實際出發,解決了工程實踐中的問題,并化繁為簡,讓廣大工程技術人員使用起來非常好用。”

    從《膨脹土地基設計》

    到《膨脹土地區建筑技術規范》

    20世紀60-70年代,我國的一些對外援助主要對象是非洲國家,其中發生了竣工以后成片建筑房屋開裂損壞的現象,通過外交部門反映到國內,上報到國務院,周總理指示由國家建委組織調查研究,予以解決。國家建委將這一任務直接下到了國家建委建筑科學研究院地基基礎研究所,由黃熙齡所長任組長,開展了長達十年的膨脹土研究工作。

    1973年8月,當建委下達了任務以后,黃熙齡立即組織了40多人的課題組,在全國開展膨脹土的調查研究工作。當時在國內對膨脹土缺乏了解,所以先從什么是膨脹土入手。經過調查發現,膨脹土,是一種高塑性黏土,具有吸水膨脹、失水收縮和反復脹縮變形特性的土,在我國分布較廣。課題組通過野外實驗和室內實驗研究發現,膨脹土的膨脹和收縮總值不變。由于膨脹土與含水量大小密切相關,所以每個地方的氣象資料就極為重要,課題組就花大力氣,把河南平頂山地方的30年的氣象資料找來進行統計分析,得出膨脹力則與當地的氣候即年降水量有直接的因果關系。

    1974年10月16日至20日,黃熙齡參加了在成都召開的《膨脹土地基設計》小型科研工作技術會議,討論了膨脹土科研工作中各項工作的問題以及下一步工作安排。黃熙齡通過前一階段的工作,感到僅憑幾個省市課題組的力量來做這一項涉及地域廣泛、工作量規模巨大的工作,不足以完成這一項任務。

    11月27日,黃熙齡代表課題組向國家建委報送了“關于膨脹土地區建筑物破壞情況調查”報告,明確提出膨脹土在我國是個新課題,在國外是個老難題,僅靠現有幾個省市的科研力量,要在兩三年內解決這個問題是困難的。為了更好地解決膨脹土地基的設計及施工問題,需要進一步組織全國有關省市和有關部門,進行全國大協作,集中力量、集中目標,打一場膨脹土科研工作的殲滅戰。最終黃熙齡的建議被采納,由國家建委統一協調,調動全國各有關省市的科研、設計、勘察單位團結協作,課題由開始的《膨脹土地基設計》,上升到《膨脹土地區建筑技術規范》的國家標準,歷時十余年,凝聚了全國各地膨脹土地區的干部、專家學者、工程技術人員辛勤勞動成果,終于在1987年11月12日發布,1988年8月1日起實施,基本解決了我國膨脹土地區建筑物損壞問題。

    黃熙齡所領導的膨脹土課題,得到了第一次全國科學大會獎,膨脹土規范得到了部一等獎,國家科技進步獎三等獎。這也是我們國家絕無僅有的一個開創性工作,而且是我們國家第一本、也是世界唯一的一本有關膨脹土的地基設計規范。

    嚴師出高徒

    任何建筑物都要打地基,地基是由土組成的,所以研究地基就要從研究土開始。黃熙齡無論在蘇聯留學期間,還是回到國內,對土的研究都非常重視,根據自己多年的實踐經驗,要求所有來地基所工作學習的學生,無一例外都要做至少3個月的土工實驗,目的是熟悉各種土的性質,打好基礎。開始時,有許多學生都不太理解黃熙齡的良苦用心,覺得是一般的常規實驗,知道怎么做就行了,何必要長時間地反復做。但后來的實踐證明,老師的要求使他們終身受益。

    張東剛是黃熙齡1988年招收的碩士研究生,地基所研究員。他讀研時在南京長江邊上一個工地做完實驗取回很多土樣,要做室內試驗,實驗數據要比對現場數據,撰寫畢業論文。他把土樣直接交給了地基所土工試驗室的主任熊興邦,請他安排人把土工實驗做了。到了第二天,熊主任就打電話說:“小張你來一趟吧,黃工說,你的所有實驗,讓我們任何人都不許做,必須要讓你親自做。”老師的話不能不聽呀,張東剛在實驗室每天就做包括搓條、壓縮等很多實驗,把所有土的實驗全做了一遍,足足做了三個月。做完之后,他當時還沒什么感覺,但真正的檢驗是在工程實踐中。

    2002年,張東剛承接了中科院一個CFG樁地基處理項目,當時他看到的勘察報告基底承載力取值是17噸。等基坑挖好了之后他到現場,抓起土仔細看了看,根據這幾年的工程實踐經驗,判定這土肯定達不到17噸,頂多是12噸。按理說施工方只要按照圖紙要求把CFG樁打好就可以了,但職業的敏感性和責任心促使他向甲方提出了自己的看法,說這勘察報告的取值有點冒,如果按照17噸做的話,這工程有可能樁就打少了,將來可能會出問題的。因為這個建筑物是跟地下車庫相連,是對變形很敏感的一個建筑物。甲方很重視,馬上給勘察單位打電話說施工單位有個工程師認為你們的勘察報告承載力的取值有點冒,請他們過來復核一下。但勘察單位是北京一個很著名的勘察單位,他們很不屑一個施工單位的人有多高的水平,自信地說我們的現場勘察和取土是沒問題的,不用復核。但張東剛認為這事事關重大,堅持自己的判斷,土的承載力取值肯定有問題,如不修正的話有可能建筑物會出問題。甲方為了慎重起見,又請了北京勘察院一位很著名的老工程師吳連生,請他來驗槽復核一下。吳連生在工程界很有名,其驗槽經驗非常豐富。他到現場看過之后,就用腳踹一踹,然后再用鍬去挖了挖,然后就問誰說這承載力是12噸?張東剛答我說的。他又問你是哪個單位的?張東剛說我是建研院地基所的。他又問你是跟誰學的?你導師是誰?張東剛說是黃熙齡。吳連生點點頭說,嗯,你沒白學。不錯,這土就是12噸,17噸絕對達不到,就是12噸的土。在甲方的督促下,原勘察單位根據專家復核的意見,及時調整了設計方案,從而避免了一次工程事故。

    事后張東剛感慨萬千,說當初黃熙齡教他在工程上必須仔細看過每個坑的土樣,包括打樁時鉆口的土,每一層的土都應該親自拿出來摸一摸,感覺一下,這樣你才對土性有一些感性認識,才能積累經驗。張東剛研究生畢業之后按照黃熙齡教的看土的方法,每個工程基本上都是這樣做的,他這時才感覺到當初老師堅持要他自己做土工實驗的良苦用心,這是非常受益的一件事,因為巖土工程最關鍵的就是對土性的了解,這對于工程很多方案的制定,應該說是一個很好的基礎。

    科學研究的目的在于指導工程實踐

    地基所研究員李華在工作多年以后遇到的一件事情,給他留下了終身難忘的記憶。1996年12月,李華曾經承接了江蘇昆山的一個基坑支護的設計項目,當時是昆山市的地標性建筑物——郵電大廈。基坑支護是李華主持設計的,因為當時甲方經費有限、想省錢,采用了李華提出的水泥土攪拌樁擋土墻方案。當時在江蘇、上海地區,這種基坑設計很流行,場地比較空曠,離基坑邊最近的一棟建筑財政局大樓距離也有25米遠,而且這個基坑支護最深的地方也就7米多,當時方案的安全系數做得也比較保守,應該不會有問題。基坑開挖到底之后,李華到現場去看開挖的情況,坑底的水泥墊層還沒有打,就是靠著圍墻的地方,有點小裂縫,圍墻也有些小的變形,問題也不大,靠旁邊馬路也沒什么問題,看著都好。

    因為符合預期,李華就回北京了。當時由于工程經驗不足,甲方請上海一家公司做基坑位移監測,基坑開挖時定的是3天測一次,恰好挖到坑底時隔了兩天,所以兩天后的傍晚,甲方給李華打電話,表示離著25米的昆山市財政局大樓找來了,說他們的房子好像出了點問題,讓李華馬上去。李華當時挺奇怪,但也有點慌了神,不知道什么原因造成的問題。當時因為很緊急,他就直接敲黃熙齡家的門,把資料給他看了之后,黃熙齡當時很輕描淡寫地問了一句:土你看了沒有?李華說看了。他說你捏了沒有?李華說捏了。他說你什么感覺?李華說有點滑。他說不是有點滑,是特別滑。李華說好像有這個感覺。黃熙齡馬上說你別耽誤了,今天晚上如果去不了,你明天也得到現場,趕快填吧,這個你止不住,這個土現在已經產生滑動了,并向李華交代了怎么回填,回填后怎么處理。當李華第二天早上趕到現場之后,到財政局那個院里面看,確實是黃熙齡判斷的那樣,離那個房子還有十幾米,地面那個裂縫已經是三厘米寬了,而且還在發展,李華當時就召集施工單位和甲方開會,組織回填工作。因為李華是帶著方案去的,怎么填、填多高、填多寬都交代得很清楚,都是用沙袋填的,第二天填好了,基坑變形馬上就得穩住了。李華處理完這件事情,又特別去摸了摸基坑里的土,來體會這種土的工程性質,確實很細很滑,摸著沒有砂粒的感覺,表面看就是軟粘土,但實際上這個軟粘土中的高嶺土含量特別多,細顆粒特別多,所以它就很滑。黃熙齡之所以說這種土特別滑,就是對這種土有深入的了解。

    之后甲方每天報監測數據,基坑非常穩定。當時李華真正體會到了黃熙齡的工程經驗真是太豐富了,不但學術水平高,而且和工程實踐結合得很緊密,解決實際問題的能力很強,判斷很準確、很及時,避免了一次重大的工程事故,給他提供了很好的指導和建議,解決了現場的實際工程問題。

    十萬火急

    ——上海地鐵4號線事故搶險

    2003 年7月1日,上海地鐵4號線發生塌方事故,險情發生后,建設部組織了一個技術專家組,由部長帶隊,有黃熙齡、王鐵宏、劉金礪、滕延京、城建地鐵公司的賀總,還有一個交通部的總工程師,緊急趕赴上海協助處理事故,任務就是到上海之后和上海的專家一起作一個技術的評價和評估,使得次生災害不再發生,然后再考慮這個工程事故的處理方法。

    黃熙齡、王鐵宏、滕延京一組負責對塌方事故周邊建筑物安全的評估。因為周邊的建筑物隨著塌方范圍的擴散,已經出現傾斜倒塌,事故現場情況通過媒體的廣泛傳播,人們都已經看到了,當時情況比較危急。專家組的一個重要工作就是,塌方是否再繼續往外擴散?周邊的建筑是否安全?這都需要到現場去實地考察。

    黃熙齡一行在到達上海當天的下午和晚上就在現場開展調研,其中有一個重要的建筑物,就是臨江花苑大廈,是上海市的社保局大樓,上海市民所有的社保資料在這個大樓里面,而社保又是關系到老百姓日常生活的一個大事,每天都不能間斷工作。

    上海搶險指揮部已經做了最壞的準備,將樓內所有能搬動的社保資料都轉移了,但聯網的機房、服務器等硬件設備則無法移動,而且還在不停地運轉、變換數據。這個大樓有21層,距離塌方地點非常近,應該是在塌方的影響范圍之內,塌方的深度是在地下14米。當時為安全起見,大樓的電梯已經停止使用,黃熙齡一行冒著酷暑,徒步登上了21層屋頂,觀看了整個樓及周邊的的情況,由于當時上海高溫,所有人的衣服都濕透了。

    大樓當時靠近塌方事故邊緣沉降最大是1.7厘米,另外一側則沒有什么沉降,也就是說沉降肯定是由塌方引起的。是否還會再沉降呢?查閱大樓建設的資料,萬幸的是大樓建設時用的是鋼筋混凝土支護樁,這個支護樁和大樓的樁基礎是相互脫離的,所以就形成了一個隔離樁面,從地面看在隔離樁靠近塌方的位置下沉了有三四十厘米,而大樓這邊只沉了不到兩厘米,所以這個支護樁起到了關鍵的作用。經過分析判斷,黃熙齡當場就對建設部部長說,這個大樓可以放心正常使用,不用再處理。當時說完以后,部長也長出了一口氣,馬上就給總理打了一個電話,向總理做了匯報。因為這個大樓是不能停止工作的,停止工作會影響上海市社保為民服務。上海市向中央匯報這次塌方事故的后續工作,除了黃浦江滑坡體以外,最重要的就是這個大樓,總理很關心。

    黃熙齡在現場及時作了正確的評價,解除了中央領導及上海市政府的后顧之憂,為搶險指揮部作出正確決策提供了有力的技術支持,為穩定人心發揮了重要的作用。

    (作者單位:中國建筑科學研究院地基基礎研究所)

    ①1957年黃熙齡在蘇聯學習期間照片。

    ②黃熙齡(中)在蘇聯留學期間與同學參加游行活動。

    ③1996年黃熙齡在實驗室工作照片。

     

    采訪札記

    ■張燕布

    2013年,中國科協組織推進“老科學家學術成長經歷采集工程”項目,黃熙齡院士的成長經歷被列為課題對象之一,筆者有幸自始至終參與其中,感慨頗多。下面將把我在采集過程中的點滴感受寫出來,以饗讀者。

    以國家利益為重,是黃院士工作中的一個基本出發點。在規范編制過程中,他光明磊落、堅持原則、重視實踐,同時又賦予各地方的編制組成員極大的信任,對有利于發揮地方積極性的合理建議均予以采納。比如最早的74版地基規范中有一個地基承載力表,到2002版地基規范就給取消了,實際上是一種自我否定,這是黃院士和規范編制組通過十幾年的實踐,認為我國地域遼闊,各地的土都有各自的特點,地方的工程技術人員經驗很豐富,這個表很難囊括全國所有不同的土,會限制地方的積極性,進而給國家造成不必要的浪費。

    黃院士對學術方面是非常執著的,堅持不成熟的不編、有私心雜念內容的不編。在學術上,原則性的問題一定要堅持,進規范的必須是成熟的東西。我們在采訪廣州大學土木工程學院教授張季超時他說了一件事,就是在一次關于規范的討論會上,有一位老教授,當時在講他的夯擴樁的時候,黃院士要他講清楚,他說這是他的專利。黃院士說如果是專利的話,就不要拿到規范上講了,說不清楚的地方,就不要進規范,要用就要講清楚怎么用。

    再有就是黃院士非常注重工程技術的研發,尤其是開發適合中國國情的技術,以安全、經濟、實用為原則。他1984年在法國考察時即了解到粉煤灰可以作為添加劑用于混凝土樁,回國后即帶著研究生開發了粉煤灰素混凝土CFG樁復合地基技術。開展CFG樁的研究開發以后,發電廠不但不用花錢處理,反而把粉煤灰作為一種建筑材料出售,既節省了排放填埋的費用,還給企業帶來經濟效益,真正做到了變廢為寶。目前這項技術已經編入規范,在我國多個行業的地基處理中大面積推廣應用,為國家節省的資金則是天文數字。

    巖土工程的特點就是實踐性,黃院士是倡導者,更是實踐者。如1976年唐山地震后,就陡河電廠是否在原址重建問題,各方意見爭執不下,黃院士經過現場調查,當場拍板原址地基沒問題,提出了可以復建的意見。這件事在筆者剛到地基所工作時就有所耳聞,說起來好像挺簡單,但實際上遠比這復雜。在我們的采集過程中,發現了一個筆記本,其中有黃院士1976年8月到唐山做震害調查的工作筆記,里面清楚地記載著有關陡河電廠基礎破壞情況的數據,“看了30個構筑物基礎,觀測了柱與基礎的相對位移,總的看來,基礎沒有問題,質量很好。”我能體會到黃院士當時的心情,通過大量的實地調查研究,才做出可在原地復建的結論,這樣可以為國家節約千萬元投資,工期也可以縮短。

    黃院士所體現出來的高尚情懷,不僅僅是他個人,更是中國老一代科學家對祖國建設事業的孜孜不倦的追求和生命不息、探究不止的精神,值得我們用濃墨重彩去書寫記載,這是我們國家的共同財富,也是留給后人的精神食糧。

     

    《中國科學報》 (2016-07-11 第8版 印刻)
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