黄熙龄院士在家里的书房进行工作 ■ 资料图
1、编写规范,走遍全国调研
从苏联回国以后,黄熙龄被分到中国建筑科学研究院地基基础研究所工作。中国建筑科学研究院地基基础研究所是全国建筑领域最高研究机构。
当时中国正在大力发展经济建设,建筑的高度和体型在不断地增大。由于我国还没有自己的设计标准规范,人们主要参考使用的是苏联的《房屋和工业结构天然地基设计标准及技术规范》(HNTY 127-55),由于各地情况不一样,设计规范并不全部适用于中国实际情况。
因为中国幅员广阔,土质复杂,有软土、膨胀土、一般第四纪土等等,各地情况不一样,所以文件中明确指出,规范中某些条文必须结合中国的具体情况进行研究和修改。这就意味着各个地区面对复杂的工程建设,要全凭经验各自为政,没有统一的标准。
在这种背景下,1971年9月13日,国家基本建设委员会设计施工组正式下发了编制我国第一本《工业与民用建筑地基设计规范》的通知,由黄熙龄担任主编。
他组织了62个单位,近百人的专家和工程技术人员,组成规范编制组,包含了北京、上海、天津等15个省市,和原来的冶金部、一机部、燃化部、轻工部四个部委,以及同济大学、天津大学、哈尔滨工业大学、南京工学院四个高校的力量。
在规范的编制过程中,规范编制组又根据内容,分成了地基土的分类和承载力、基础埋深和基岩性冻土、地基承载力和变形的计算、山区地基、软土地基和地基6个组。他们在全国范围内进行了大量的调查研究和科研试验成果以及施工资料的收集,共收集了全国各地原始资料2000份、沉降观测资料300份、根桩的资料200份,还有各种土工试验的资料报告10000余份。
1974年5月,在黄熙龄的领导下,编制组经过三年的努力,颁布发行了我国第一部《工业与民用建筑地基基础设计规范》(TJ7-74),结束了我国地基基础领域没有自己规范的空白,向国家和广大建筑工作者交出了一份合格的答卷。
2、集思广益,领军地基研究
20世纪60年代,我国对非洲国家进行涉外工程援助时,出现了膨胀土造成建筑房屋开裂损坏的现象。
膨胀土一般是指粘土,其中含有大量的蒙脱石。它的特性是“晴天一把刀,雨天乱糟糟”,晴天时特别硬,铁锹都挖不动。而一到下雨天,含水量一增高,它就会膨胀和疏松,造成房屋开裂。这种土在我国丘陵地带分布较多,当时由于建设面窄,国内还很少有人认识。
当这种情况由外交部门反映到国内时,周总理对此高度重视,要求国家建委研究解决。国家建委则将这一任务交给了黄熙龄,由他组织人员开展膨胀土的调查研究工作。
接到任务后,黄熙龄立即从有关省市部委、省市建委、中国人民解放军部门和科研设计勘察部门等20多个单位,抽调了40余名研究人员组成膨胀土地基设计专题课题组,在全国范围内南到海南岛,北到新疆,西到青海,东到江苏进行了广泛的调查研究。
他们共选定了176栋在膨胀土上建立的房屋进行沉降观测,观测土中含水量、胀收缩变形等,同时还新盖了20余栋试验房。
在大量的试验研究分析的基础上,课题组又先后在成都、南宁、合肥、泰安和大理召开五次全国性的分析总结交流会,撰写137篇有价值论文。
在课题研究过程中,黄熙龄坚持原则、重视实践、博采众长、集思广益,对有利于发挥地方积极性的合理建议,均予以采纳。最终,经过十余年的努力,他们编制完成了我国第一本国家标准《膨胀土地区建筑技术规范》。这也是世界上唯一的一本有关膨胀土的地基设计的规范,是我国的一项突破创新性工作。
为此,膨胀土课题获得第一次全国科学大会奖;膨胀土规范获得科研设计勘察部一等奖以及国家科技进步三等奖的荣誉。
在地基领域研究中,黄熙龄功勋累累。
为解决我国东南沿海地区房屋开裂问题,他受命组织调查,历时三年形成了“软土地基的调查报告”,提出了长高比控制在2.5以内,以及加强建筑物的刚度等措施,解决了软土地区的房屋开裂问题。
1976年唐山地震后,他进行了震后灾害调查,出版了《地基基础震害调查与抗震分析》一书,提出了建筑物地基抗震措施的一些初步意见。
改革开放以后,大量高层建筑出现,地基处理问题亟待解决,黄熙龄带领研究生研发了利用发电厂燃烧后的粉煤灰作为添加剂的CFG桩技术,既经济高效,又解决了粉煤灰污染的问题,变废为宝,为国家节省了大量的资金。
面对当下城镇化进程加快的现状,黄熙龄又通过实验,指导研究开发了多塔楼的大底盘的地基基础的共同作用的计算方法,解决了高层建筑地下车库等地下空间的开发利用问题。
多项突破性的研究使黄熙龄赢得了尊敬,成为我国地基基础领域的领军人物。1995年,黄熙龄当选为中国工程院院士。
3、倡导实践,解决工程难题
黄熙龄强调作为一名岩土工作者,一定要亲手做土工实验,了解土的各项指标,要对土的特性有充分的了解,特别对现场情况的了解尤为重要,要下手摸一摸,坚持要第一手资料。
他所培养的研究生,无一例外都被要求做大量的土工试验,感受土的特点。这些学生事后都感到这是极其重要的基本功训练,在他们日后从事的工程实践中,发挥了重要作用。
1976年唐山地震后,在陡河电厂是否在原址重建问题上,各方意见争执不下。黄熙龄对此进行了缜密而细致的现场调查。
他查看了30个构筑物基础,观测了柱与基础的相对位移,并在工作笔记上清楚地记载了有关陡河电厂基础破坏情况的数据,最后他得出结论:“总的看来,基础没有问题,质量很好。”
2003年7月上海地铁4号线事故处理时,黄熙龄为了防止次生灾害的发生,在电梯停运的情况下,不顾高龄酷热,徒步登上上海社保大楼顶部查看险情。
在周边建筑物出现倾斜下沉的情况下,他通过对设计资料的分析,结合现场的情况,当场做出了此大楼没有危险,可以正常使用的判断,解除了中央领导及上海市政府的后顾之忧,为抢险指挥部做出正确的决策提供了有力的技术支持,为稳定人心发挥了重要的作用。
黄熙龄曾说:“人的生命有两个,一个是身体上的生命,还有一个是技术生命,人要活到老研究到老。”这种对事业永无止境的执着追求,留给后人的是生命不息,奋斗不止的精神财富。
黄熙龄心语
祖国的需要就是我的选择。
我个人的看法,就是在土木工程方面,中国应当自豪,不应该自卑。
作为一名岩土工作者,一定要亲手做土工实验,了解土的各项指标,要对土的特性有充分的了解,特别对现场情况的了解尤为重要,要下手摸一摸,坚持要第一手资料。
我们的规范是最实用的规范,是全世界最好的一本规范,真正的创造性是在应用上,从实际出发,解决了工程实践中的问题,并化繁为简,让广大工程技术人员使用起来非常好用。
岩土工程的特点就是实践性,在工程上必须仔细看过每个坑的土样,包括打桩时钻口的土,每一层的土都应该亲自拿出来摸一摸,感觉一下,这样你才对土性有一些感性认识,才能积累经验。
人的生命有两个,一个是身体上的生命,还有一个是技术生命,人要活到老研究到老。
黄熙龄院士讲授地基基础规范 ■ 资料图
黄熙龄(1927年4月24日~2021年6月16日),我国著名地基基础工程专家,中国工程院院士,国家有突出贡献专家,享受国务院政府特殊津贴专家,中国建筑科学研究院研究员、顾问总工程师、博士生导师,从事地基基础领域研究五十余年,解决了国内外数十项重大工程地基基础问题,为中国的地基基础研究做出了卓越贡献。
延伸阅读
躬身实干见作为
“只要是我的博士生、研究生都要亲自做土工试验,了解土的各项指标,要对土的特性有深刻的认知,必须要有这个‘摸土’这个功夫,到工地先要‘摸’这个土。你要有这个本事,这个土壤你挫一下,你就知道它的承载力有多少吨,是什么土,不到这个水平绝对不行。”我常听闻黄熙龄用这样的话鼓励年轻人去“摸”去尝试、去探索。而这种工匠精神也浸染了一代又一代年轻人。
2002年,黄熙龄的学生张东刚承接了中科院一个CFG桩地基处理项目,张东刚看到当时勘察报告基底承载力是17吨,他耳畔响起老师的话,“到工地先要‘摸’土”,于是基坑挖好后,他第一时间到现场“摸”土,当时就判定这土的承载力肯定达不到17吨,最多是12吨。在甲乙方工程问题碰头会上他坚持自己的判断,土的承载力取值肯定有问题,如不修正的话有可能建筑物会出问题。甲方请了北京勘察院著名的工程师吴连生来复核,他到现场看过之后问:“谁说这土的承载力是12吨?”得知是黄熙龄的学生,吴连生连连点头地说:“嗯,你没白学。不错,这土的承载力就是12吨,17吨绝对达不到。”之后,项目及时调整了设计方案,保证了施工质量安全。
留学苏联 结缘地基专业
1955年,经组织考察和层层选拔考试,黄熙龄被派到苏联莫斯科建筑工程学院留学,攻读研究生学位。
在去苏联之前,黄熙龄本来报考的是钢筋混凝土结构专业,但由于当时国内地基基础研究还是一片空白,而莫斯科建筑工程学院的崔托维奇教授又是苏联地基基础专业的权威。于是组织征求黄熙龄的意见,建议他师从崔托维奇教授,改读地基基础专业。黄熙龄接受了建议,从此与地基基础研究结下了不解之缘。
在苏联的学习对于黄熙龄来说是一个很大的挑战,第一个要克服的就是“语言关”。黄熙龄本来学习的是英语,而导师授课都是用俄语,且没有固定的教科书。为跟上学习进度,黄熙龄常常和两个苏联同学呆在一起,加强口语练习,课堂上的笔记记不下来就事后借同学的笔记抄。
第二个难点是专业的转换。黄熙龄的数学和结构力学基础知识很好,但是他对于地基基础只有概略的了解。按照苏联的学制和组织的要求,他要在3年内完成学业,这是一个不小的挑战。
第三个难处就是撰写论文。在选定论文题目后,所有的实验都要自己设计方案和实验设备、自己操作,还要有一定程度的总结和创新。为此,黄熙龄每天都从早上八点忙到凌晨一两点,扣除吃饭休息时间,每天要学习14个小时左右。
正所谓“功夫不负有心人”,1959年1月,黄熙龄顺利完成学业,获得苏联的副博士学位。
导师崔托维奇教授特别提议给黄熙龄申请再延长半年,安排他在苏联各地进行考察学习,但黄熙龄却婉言谢绝了,他迫切想回到祖国为新中国建设贡献自己的力量。