木林隆：夯实国家基础

　　明志致远、拼搏创新。建一个工程，树一座丰碑，他以土木人的精神和毅力，厚积薄发、敢于奉献，让一片片河山遍布奋斗与辉煌的足迹；

　　同舟共济，自强不息。从一棵芽苗长成参天大树，他用一个又一个项目，一项又一项创新，斩获了多项科技奖和人才奖，赢得了社会的赞誉。

　　他叫木林隆，同济大学“土木人”。现在是同济大学地下建筑与工程系地基基础工程研究所副所长，在岩土力学和岩土工程等方面，针对隧道、桩基和基坑工程展开实战型研究，将成果写在祖国大地上，夯实国之基础。

　　钱江隧道，全长4.45千米，南连萧山、北接海宁，是钱江流域第一条超大直径盾构隧道，也是世界上直径最大的盾构隧道之一。

　　“所谓盾构隧道，就是采用盾构掘进机进行隧道的掘进、出渣、衬砌而修筑成的隧道。钱江隧道的一次连续掘进距离是3.2千米，开挖直径达到15.43米。”说到研究项目，木林隆兴奋起来：“钱江隧道开挖面的稳定性是研究的重点也是难点，因为过江隧道的土都是浸泡在水里的，稳定性就特别差，在掘进过程中，要控制它的稳定性，就需要在开挖面上施加一定的压力。那么这个压力到底需要多大，需要精准计算，力太大或力太小，都可能造成开挖面失稳。而钱江隧道最具特点的问题是钱江涌潮会造成隧道的振动，诱发隧道安全问题，这是全世界其他隧道都没有的问题。”

　　面对种种难题，他的团队开展了现场测试、超重力模型试验及理论研究，为钱江隧道开挖面的稳定提供了重要支撑。木林隆说：“这是我读博期间在团队接触到的第一个大型工程项目，原来一个重要工程有那么多有趣的问题需要解决。”

　　隧道开挖会对其周围的建筑物、地下管线等设施产生不利影响，如何保护隧道周围设施，是木林隆开展的一项研究。团队经过反复思考与可行性分析，通过开展隧道开挖对周边桩基影响的离心模型试验，建立了隧道开挖对邻近桩基础影响的分析方法，并形成了一套变形控制标准，使得影响可预测、可测量，为工程安全提供了重要保障。

　　从隧道研究到基坑研究，源于木林隆有一段在美国西北大学土木环境工程系的学习时光。在那里，木林隆跟随导师参与了芝加哥的工程项目。

　　“这是老建筑拆除之后，在原场地下方开挖的新基坑，新建筑是在这个新基坑上建设的，基坑的周边有隧道、管线等设施，情况较为复杂。”木林隆介绍道，“一开始，对这个项目的期望没有那么高，就是想着简单做完就可以了，但在参与过程中发现，采用反演技术对基坑诱发临近环境变形进行精确估算是非常有意思的，因此，14个月的项目，做了大约有2年才完成。”

　　后来，木林隆总结经验，认为在美国西北大学和上海同济大学潜移默化形成的脚踏实地的土木精神是他的最大收获。

　　回国后，木林隆的主要研究集中在基坑工程，基于人工智能的基坑施工环境保护智慧管控技术，是木林隆的又一个研究方向。他结合机器学习等人工智能技术，在监测平台上对地下工程开挖诱发的基坑变形进行实时监测，以预测地下工程开挖过程中临近建筑和隧道的变形，从而进行施工方法的优化，实现了地下工程施工的可视化和自动化安全管控，保证了临近隧道和建筑的安全。

　　在合肥南站基坑项目中，木林隆将预测结果的最高精度提高到了1毫米。据木林隆介绍，在合肥南站交通枢纽建设过程中，高速下穿和南广场双基坑开挖，诱发了临近地铁1号线号线产生了显著变形，若不进行控制则可能危及地铁运营安全，由于对后续变形预测缺乏可靠的技术，导致工程停工超过1年。

　　木林隆采用基坑开挖诱发临近地层位移时空场高精度预测方法，揭示了高速下穿及南广场基坑开挖诱发土体位移的时空发展规律，实时分析了双基坑开挖诱发的地铁隧道变形，指导了后续施工，从而保证1号线施工安全，避免了潜在超过1亿元的经济损失和恶劣社会影响。

　　“技术是为了人类更好地生活而生的。”这是木林隆挂在嘴边的话，他是这么说的，也是这么做的。在他多年从隧道到基坑的科研探索生涯中，每一项技术都被尽力“写在祖国大地上”。

　　2018年10月23日，伶仃洋上一座承载了千年梦想的超长距离跨海大桥飞架南北……这一史无前例的世纪工程，就是迄今为止总体跨度最长、钢结构桥体最长、海底沉管隧道最长的55公里跨海大桥——港珠澳大桥。

　　“港珠澳大桥的建设创下多项世界之最，非常了不起，体现了一个国家逢山开路、遇水架桥的奋斗精神，体现了我国综合国力、自主创新能力，体现了勇创世界一流的民族志气。这是一座圆梦桥、同心桥、自信桥、复兴桥。”木林隆至今不能忘记国家在会见大桥施工管理人员代表时的声音。作为港珠澳大桥建设的参与者，木林隆见证了大桥的建设与成长。

　　港珠澳大桥施工遇到的一个问题是围护钢板桩无法下沉造成的人工岛护筒的稳定性问题，难点在反演分析技术。

　　“人工岛是港珠澳大桥主体工程与珠海、澳门两地的衔接中心。它是‘海中桥隧’方案首先要解决的问题，其作用是主体桥梁和沉管隧道的转换平台，这个转换平台建成后，西人工岛和东人工岛之间就可以铺设海底隧道。钢板桩打不下去可能造工岛填土失稳，从而造成工程进度严重滞后。”坐在记者面前，木林隆娓娓道来。

　　工程现场急切需要解决的问题是到底能不能往下打，如果不能打怎么办，接到任务后的同济团队全力以赴，他们利用反演的方法，对现场的情况展开分析，在得到现场施工状态后，很快对护筒稳定性展开了预测。最终得到的结论是：“稳定性能够得到保障，工程可以继续推进。”

　　那一刻，全场沸腾了。很快，港珠澳大桥首节沉管在水下对接人工岛端口，大桥首个承台墩身整体安装到位，桥梁施工由下部结构转向上部结构，208座海上墩台全部完工，人工岛主体工程完工……

　　让木林隆欣慰的是，“工程从效果上来看是不错的！”在地基基础工程研究领域深耕多年，这是让木林隆今生难忘的故事。

　　其实，在地下工程领域，木林隆早已用一颗赤子之心在祖国大地上留下了一串串奋斗的足迹。在上海世博、上海大唐……他提出的大面积桩筏的非线性变形分析技术、新型扩底抗拔桩成套技术、桩侧后注浆抗拔桩成套技术、注浆成型螺纹抗拔桩技术等成为所在领域的一个个里程碑。

　　3.8公里海岸线个货运码头一字排开……这是位于上海市崇明县长兴岛的长兴造船厂，它的建成为中国迈入世界上最大的造船大国，奠定了坚实基础。这里，依旧留下了木林隆及其团队的足迹。建造过程中，为了预测大面积桩基础的沉降和结构变形情况，他们通过超重力离心模型试验及理论方法，建立了大面积桩筏基础的非线性响应分析方法，使得大面积桩筏的非线性变形分析技术走向成熟。

　　科技是国之利器，国家赖之以强，企业赖之以赢，人民生活赖之以好。桩侧后注浆技术，关注安全问题提高抗拔承载力；螺纹抗拔桩技术，提出最优螺距的概念……

　　“中国要强，中国人民生活要好，必须有强大科技”，在木林隆的土建世界里，为祖国腾飞夯实科研根基是他的使命。

　　在这个项目中，木林隆的作用是对风电基础的设计进行优化和保护。他研发了多向加载试验装置，通过数值仿真及试验等技术手段分析了复杂荷载下陆上风电基础的承载特性。由木林隆提出的复杂荷载下陆上风电基础分析和计算技术，成为风电基础的优化指南。

　　“风电是典型的清洁能源，但是我国的陆上风电集中在北方，如内蒙古、辽宁等地，储量很有限。在碳达峰、碳中和的目标下，我们必须向海洋进军，其前提是要保证海洋风电的安全”，面向国家的重大需求，木林隆勇担使命，把目光放在了海洋风电，“我们的技术就是要解决极端荷载等对海上风电造成的安全问题”。

　　东海大桥风电场，是木林隆跟随导师曾经战斗过的地方，这是国内首个海上风力发电站项目，也是亚洲第一座大型海上风电场。

　　据木林隆介绍：“其一，近海岸海床面以下20米深度内地基土以软黏土为主，这种土质会对桩基的稳定性造成不良影响；其二，由于台风及其他因素的影响，风载、波流、机械荷载等风暴潮会使桩基承载力降低。”

　　为了解决这些难题，团队成员将它们列为“海上风电桩基础的重难点问题”一起攻关。现在，总装机容量10万千瓦的东海大桥风电厂，将海上风电场所发的电通过海底电缆输送回陆地。

　　“其电量，相当于每年节约燃煤10万吨，每年减排二氧化碳20万吨。”这是团队里所有人最开心的时候。

　　木林隆和他的团队的又一项里程碑式技术是研究冲刷对深水基础影响的灾变控制技术。这项研究来自生产实践的困惑，也是科学研究的一个难题。

　　说是生产实践，是源于大桥建设。木林隆说：“有好多建好的大桥，建完之后一直经受水流的冲刷。那么对于一些大型桥梁，水流冲刷就容易冲掉上层土，深的时候能达到10～20米。这样，桥梁基础的承载力就会下降，给桥梁的后期维护、检修带来诸多问题。”

　　说是科学研究的难题，是源于前人的研究。木林隆这样解释：“水里的土层是分层的，比如黏土层、砂土层，过去的研究往往针对单一的土层，但是，对于像实际工程中这种黏性、砂性土混合在一起的相关研究就相对较少，受冲刷的大桥，就存在这个问题。”

　　“这个测量难度很大。因为大型桥梁，它的水都特别深，一般方法几乎是测不出来冲刷深度的。”木林隆这个桩基工程专家也犯难了。不过，知难而行总是他们面对困难时的态度。通过深入实践，他们通过传感器解决了这一难题。

　　“在水面以上，用动力传感器去测试基础的动力特性，或者桥梁的一些静力特性，然后通过工程频率进行测算和分析。这样，就能通过简单、方便的方法得到冲刷深度。”

　　这一技术评估了冲刷深度浮深水基础承载性能的影响，建立了相应的评估和防护机制，形成了可行、简便的控制技术。

　　一旦将目光转向海洋，木林隆的研究就一步一步走向深入。对“怎么看待自己取得的成绩”这一问题，木林隆回答说，每一次奖励，就是对前一个阶段的总结和回顾，看看自己哪里存在不足，哪里有新的进展，从而找到新的发展方向和动力。