2023年北京“最美科技工作者” | 傅志斌：成就“跨界”的巖土工程師
巖土工程師是一個(gè)“在刀尖上起舞，在懸崖上漫步”的職業(yè)，需要綜合把控地下復(fù)雜的巖、土、水情況。面對(duì)壓力和挑戰(zhàn)，建設(shè)綜合勘察研究設(shè)計(jì)院有限公司副總工程師傅志斌迎難而上。從鉆井工程到巖土工程再到文物保護(hù)工程，他在不斷的“跨界”挑戰(zhàn)中，一次次創(chuàng)造著巖土工程人的新突破。
記者/薛景文（實(shí)習(xí)） 王雪瑩
巖土工程師是一個(gè)“在刀尖上起舞，在懸崖上漫步”的職業(yè)，需要綜合把控地下復(fù)雜的巖、土、水情況，應(yīng)對(duì)各種施工過(guò)程中的突發(fā)事件。面對(duì)壓力和挑戰(zhàn)，建設(shè)綜合勘察研究設(shè)計(jì)院有限公司副總工程師傅志斌迎難而上，以雙腳丈量大地,用技術(shù)打造堡壘。從鉆井工程到巖土工程再到文物保護(hù)工程，他在不斷的“跨界”挑戰(zhàn)中，一次次創(chuàng)造著巖土工程人的新突破。
○ ○ ○
在學(xué)習(xí)中厚積薄發(fā)，在實(shí)踐里攻堅(jiān)克難
為什么會(huì)選擇巖土工程專業(yè)？傅志斌認(rèn)為這是興趣引領(lǐng)的結(jié)果。本科時(shí)期，因?yàn)橄胍獙W(xué)習(xí)一個(gè)具有相對(duì)“確定性”的專業(yè)，傅志斌選擇了鉆井工程，即在勘探到油氣資源后進(jìn)行鉆井。然而，在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，他接觸到了研究地下復(fù)雜情況的需要的地質(zhì)學(xué)和土力學(xué)、巖石力學(xué)知識(shí)，而這幾門(mén)學(xué)科中特有的“不確定性”一下子吸引了他。自此，傅志斌經(jīng)常泡在圖書(shū)館里，如饑似渴地閱讀這方面的書(shū)籍和雜志。在興趣這位“老師”的引導(dǎo)下，傅志斌通過(guò)自學(xué)相關(guān)課程順利考取了中國(guó)科學(xué)院巖土工程專業(yè)的碩士研究生。
傅志斌發(fā)現(xiàn)，本碩期間學(xué)生主要以知識(shí)學(xué)習(xí)為主，而要將輸入轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵?、將知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐能力并不斷發(fā)展創(chuàng)新，還需要經(jīng)歷一個(gè)艱難的飛躍與升華過(guò)程。他認(rèn)為，書(shū)本上學(xué)到的知識(shí)是相對(duì)固定的，但在巖土工程實(shí)踐中，每一個(gè)工程面對(duì)的土質(zhì)、地下水、周邊環(huán)境條件都不一樣，可以說(shuō)是千差萬(wàn)別?！八哉f(shuō)，讀巖土萬(wàn)卷書(shū)，還要行實(shí)踐萬(wàn)里路，在草稿紙上和計(jì)算機(jī)里是培養(yǎng)不出優(yōu)秀的巖土工程師的，理論必須要和實(shí)踐緊密結(jié)合?！彼缡钦f(shuō)道。
在土木工程行業(yè)，有一種通俗的專業(yè)分類：對(duì)地面以上建筑部分進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)的主要為“建筑師”和“結(jié)構(gòu)工程師”；對(duì)地面以下或山體、邊坡等進(jìn)行研究與設(shè)計(jì)，與巖、土、水有關(guān)的則被稱做“巖土工程師”。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，建筑師主要負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)外形與功能，結(jié)構(gòu)工程師主要負(fù)責(zé)建立和布置構(gòu)、配件承重體系賦予建筑骨架，而巖土工程師則負(fù)責(zé)將建筑延伸到地下并從地下托舉起來(lái)，確保地下部分建設(shè)能成功實(shí)施并保證建筑建成后不倒、不斜、不過(guò)大沉降，巖土工程師責(zé)任之重大，可見(jiàn)于此！
與鋼筋、混凝土等均質(zhì)和人工材料不同，埋置于地下的巖體和土體差異性大、離散性強(qiáng)，加上受到難以琢磨的地下水影響，情況就更加復(fù)雜。在傅志斌看來(lái)，結(jié)構(gòu)工程師像是西醫(yī)，面對(duì)均質(zhì)材料，可以精確地計(jì)算出每一梁、板、柱、架的受力和變形情況，進(jìn)行精準(zhǔn)設(shè)計(jì)；而巖土工程師則可能更像中醫(yī)，需要在綜合把握巖、土、水特性的情況下進(jìn)行綜合判斷和平衡治理。傅志斌認(rèn)為，綜合調(diào)動(dòng)思維、統(tǒng)籌解決問(wèn)題應(yīng)是巖土工程實(shí)踐工作的基本原則之一；也正因如此，讓巖土工程這門(mén)學(xué)科具有獨(dú)特的魅力。
巖土工程更是被他形容為“形散而繩不散”的一門(mén)學(xué)問(wèn)。
“從外在看，我們好像做了很多行業(yè)不同領(lǐng)域的工程項(xiàng)目，有深基坑、有地基處理、有地下水抗浮治理，也有隧道、有邊坡支護(hù)，還有礦山地質(zhì)環(huán)境治理，巖土質(zhì)文物保護(hù)工程，看上去顯得‘很散’、‘跨界’，但在本質(zhì)上，這些工程項(xiàng)目要解決的核心問(wèn)題、需要的專業(yè)知識(shí)和能力卻是相通的，即對(duì)巖、土、水基本特性的把握和利用其性能進(jìn)行協(xié)調(diào)治理?！薄盎局R(shí)和處置能力是‘神’也是‘繩’，而不同類的工程項(xiàng)目是‘形’，通過(guò)‘巖、土、水’這根‘繩’，就聯(lián)系在一起了，就都成了我們的工作范圍?！备抵颈笮蜗蟮慕忉尩馈?/p>
○ ○ ○
創(chuàng)新文物保護(hù)手段，為云岡石窟“做體檢”
2002年，傅志斌團(tuán)隊(duì)從七家競(jìng)標(biāo)單位中脫穎而出，承擔(dān)了具有1500多年歷史的世界文化遺產(chǎn)——大同云岡石窟防風(fēng)化防水保護(hù)勘察設(shè)計(jì)工作。
從歷史上看，對(duì)如此巨大而重要的文物進(jìn)行全面勘察在國(guó)內(nèi)實(shí)屬罕見(jiàn)。不僅如此，由于云岡文物造像屬于大型石質(zhì)文物，在山體砂巖上雕刻而成，其具有不可移動(dòng)、不可復(fù)制、不可再生的特性，因此在勘察工作中不僅要盡量規(guī)避使用具有損害性的鉆探、振動(dòng)等常規(guī)勘探手段，還要保證探測(cè)信息的高精度，因?yàn)榫?xì)石雕表面即使是一毫米的失誤都有可能損害珍貴的文物，造成無(wú)可挽回的損失；西北塞外酷暑和嚴(yán)寒對(duì)探測(cè)技術(shù)和設(shè)備也是個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)……這些挑戰(zhàn)都化成了壓力，壓在了傅志斌及團(tuán)隊(duì)的肩頭。
經(jīng)過(guò)仔細(xì)研究和審慎分析發(fā)現(xiàn)，解決石窟風(fēng)化問(wèn)題的關(guān)鍵在于“治水”。一方面，流水沖刷會(huì)侵蝕巖石；另一方面，水中含有的大量鹽分會(huì)隨著水流滲入巖石縫隙中，鹽漲會(huì)導(dǎo)致石窟佛像雕刻崩裂。想要“治水”，第一步就要摸清水的來(lái)源，而云岡石窟造像等的形狀并不規(guī)則，想要采用無(wú)損手段去探測(cè)整個(gè)山體中水的來(lái)源難度極大。
于是，傅志斌和團(tuán)隊(duì)嘗試將地質(zhì)雷達(dá)、井間CT、鉆孔成像、示蹤等多種手段應(yīng)用于石窟工程勘察，為文物做了一次全面“體檢”，成功摸清了云岡石窟四種水害的來(lái)源。之后依據(jù)地質(zhì)科學(xué)理論、現(xiàn)場(chǎng)勘探試驗(yàn)、實(shí)測(cè)資料等進(jìn)行綜合分析，對(duì)加速石雕風(fēng)化的水害運(yùn)行途徑進(jìn)行了深入研究和分析，在此基礎(chǔ)上提出了有針對(duì)性的、兼顧文物保護(hù)和工程實(shí)施可能性的治理方案建議。項(xiàng)目成果受到國(guó)家文物局和國(guó)際教科文組織評(píng)審專家的高度認(rèn)可。不僅如此，他還基于云岡石窟保護(hù)工程的研究與實(shí)踐，總結(jié)出一套適用于大型巖土質(zhì)文物保護(hù)勘察工作的無(wú)損、高精度原則，指明了巖土質(zhì)文物保護(hù)勘察的特點(diǎn)和發(fā)展方向，初步建立了巖土質(zhì)文物保護(hù)勘察工作的基本框架，為后續(xù)大型巖土質(zhì)文物保護(hù)勘察工作提供了重要的技術(shù)與理論支持。
傅志斌還在國(guó)內(nèi)首次提出了將膨潤(rùn)土防水毯（GCL）應(yīng)用于大型巖土文物防水保護(hù)的設(shè)計(jì)方案，并開(kāi)展了多方面的GCL應(yīng)用試驗(yàn)研究。如今，這一研究成果已被應(yīng)用在多項(xiàng)大型文物保護(hù)工程中，對(duì)國(guó)內(nèi)大型巖土質(zhì)文物防水保護(hù)工作起到了積極的推進(jìn)作用。對(duì)此，他表示：“作為在文物保護(hù)工作中責(zé)無(wú)旁貸的勘察人，有責(zé)任讓這些寶貴的文化遺產(chǎn)在下世紀(jì)繼續(xù)散發(fā)它特有的魅力?！?/p>
○ ○ ○
做研究初心不改，干工程使命不怠
作為巖土工程師，傅志斌始終告誡自己，工作一定要“戰(zhàn)戰(zhàn)兢兢，如履薄冰”，因?yàn)槊恳粋€(gè)項(xiàng)目都有著自己的特性，切忌“狹隘的經(jīng)驗(yàn)主義”。從業(yè)數(shù)十年，他永遠(yuǎn)忘不了北京海關(guān)大樓地下車庫(kù)深基坑開(kāi)挖工程。
相比于其它項(xiàng)目，該項(xiàng)目存在三大困難：一是由于建設(shè)方土地資源有限，深基坑開(kāi)挖邊線緊貼現(xiàn)有北京海關(guān)16層大樓，大樓本身沒(méi)有樁基礎(chǔ)支撐，因此開(kāi)挖和支護(hù)過(guò)程中工程的安全要求極高，而每天關(guān)稅收入2億多元的大樓一天也不能停擺；二是護(hù)坡樁間止水極為困難——基坑深度約為22米，但地下水位埋深卻在在15米左右，開(kāi)挖到此處砂卵石層時(shí)有大量地下水涌出；三是緊鄰基坑平房對(duì)工程安全性影響的不確定性。其中緊鄰平房的安全性處理讓他終身難忘。
一開(kāi)始的基坑開(kāi)挖和支護(hù)交替施工進(jìn)展尚算順利，也沒(méi)有開(kāi)挖到地下水層面，可到了11月初，就在基坑開(kāi)挖到約10米深位置時(shí)，基坑南側(cè)邊坡的變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)突然變大，地面開(kāi)裂，地面沉降速率超預(yù)期，而這種變化或?qū)?yán)重影響工程的整體安全！雖然緊張，但沉著冷靜的傅志斌立刻開(kāi)展調(diào)研，確定距離基坑南側(cè)坡頂僅50厘米處的一間一直關(guān)閉的單獨(dú)小平房是重大風(fēng)險(xiǎn)源，其墻身原有裂縫已有發(fā)展跡象；進(jìn)一步調(diào)研發(fā)現(xiàn)，基坑邊上的小平房是附近居民的供暖鍋爐房，他結(jié)合時(shí)間線索突然意識(shí)到，當(dāng)時(shí)北京即將進(jìn)入冬季供暖期，鍋爐房里為此突然儲(chǔ)存了十余噸的供暖柴油，在這種重壓下，地面的變形速率必然會(huì)加快，而如果繼續(xù)開(kāi)挖導(dǎo)致平房坍塌，周圍幾棟樓100余戶居民的冬季采暖將面臨嚴(yán)重威脅，后果不堪設(shè)想！
盡管找到了原因，但如何快速有效解決這一問(wèn)題成了難題，而行動(dòng)必須迅速，不能任由變形加速發(fā)展。為此，傅志斌一方面安排團(tuán)隊(duì)進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)豎向被拉增強(qiáng)，另一方面快速安排鉆機(jī)進(jìn)場(chǎng)勘察取樣進(jìn)行三軸試驗(yàn)，與高校研究團(tuán)隊(duì)一起利用自研軟件進(jìn)行模擬計(jì)算，評(píng)估后續(xù)開(kāi)挖的安全風(fēng)險(xiǎn)和支護(hù)調(diào)整措施，在科學(xué)分析研究的基礎(chǔ)上最終決定在坡面上增加了一道錨桿，用很小的變化和最低的成本解決了這一重大危險(xiǎn)，基坑開(kāi)挖到底鍋爐房都是安全的，沒(méi)有影響附近100多戶居民正常供暖。此工程不僅解決了項(xiàng)目上出現(xiàn)的未預(yù)料到的重大難題，還為其它類似問(wèn)題提供了有效的解決方案路徑和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)行業(yè)的技術(shù)發(fā)展具有重要意義。
在北京海關(guān)工程實(shí)施過(guò)程中，為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題，傅志斌每天都堅(jiān)持到坑底進(jìn)行巡視和檢查，短短兩個(gè)多月的時(shí)間，時(shí)刻緊繃的神經(jīng)和高強(qiáng)度的工作就讓他消瘦了近十公斤。
日前，在由北京市委宣傳部、市科協(xié)等部門(mén)組織的遴選活動(dòng)中，傅志斌榮獲了2023年北京“最美科技工作者”稱號(hào)，而這一榮譽(yù)也讓他備受鼓舞。在理論中成長(zhǎng)，在實(shí)踐中鉆研，這就是傅志斌，一個(gè)腳踏實(shí)地的“巖土工程人”。
北京科技報(bào)微信
北京科技報(bào)客戶端
