推動土木工程領域創(chuàng)新發(fā)展

　　創(chuàng)新不是為了自己的利益

　　創(chuàng)新是誰說了算?這是影響我們國家科技發(fā)展一個很大的問題。領導說了算，領導到底懂不懂，不聽專家意見，就拍腦袋決定。這一度成為創(chuàng)新最大的阻力。很多重大科研項目、很多需要研究的工程項目都因此“走偏”了。

　　科學的研究是非常關鍵的。這幾年，領導開始認識到這個問題，規(guī)劃的方案都要經(jīng)過專家討論。專家討論方案，不是你的業(yè)務水平問題，首要的是品德問題，好的品德才能得到好的方案。為老百姓服務、為國家服務，要有這個決心。

　　還要學會找問題，找問題比看問題更重要。不要把不是問題的說成問題，把簡單問題復雜化，這樣的研究、這樣的理念、這樣的品德根本創(chuàng)新不了，我們也不需要這樣的“人才”。搞創(chuàng)新是非常難的一個過程，要想沒有風險是不可能的，創(chuàng)新不是為了自己的利益。

　　對于工程來說，設計是創(chuàng)新的第一關?？蓪嶋H上這往往卻成了創(chuàng)新的一個阻力。有的設計人員根本不懂施工，抄圖、套規(guī)范，設計圖紙創(chuàng)新不了。現(xiàn)在要有所改變，設計支持結構。設計圖紙包括結構設計、規(guī)模設計，施工單位成立設計院，圖紙來了把它建成。設計、施工二者合到一起才是真正的設計圖紙，這樣才能出真正的預算。從設計上創(chuàng)新，不能因為設計阻撓了技術的發(fā)展。規(guī)劃方案是非常重要的，再通過施工進行完善。

　　我們需要創(chuàng)新，創(chuàng)新需要培養(yǎng)人才。我們培養(yǎng)的是能把復雜問題簡單化的人才，不是簡單問題復雜化的人才。學校老師應該掌握行業(yè)動態(tài)的發(fā)展，否則學生畢業(yè)后出去什么都不懂?，F(xiàn)在的問題就是脫節(jié)很嚴重，大學培養(yǎng)的人才到了企業(yè)不好用，剛畢業(yè)的學生知識面太小，需要鍛煉三到五年才能獨立工作。

　　中國的工程建設，包括水利、建筑、土木等，需要新一代年輕人接力，希望“80后”“90后”“00后”繼續(xù)努力，在實踐中鍛煉自己，不斷迸發(fā)出創(chuàng)新的火花。

　　中國工程院院士周豐峻：

　　創(chuàng)新海底工程建設技術

　　怎么樣搞好創(chuàng)新，解決我們工程實踐當中面臨的重大問題，對于大型海底工程建設至關重要。

　　在鐵路包括高鐵的隧道的建設中，裝備技術特別重要。我國的隧道施工裝備，在短短的10年間發(fā)展非?？?，在工程建設中又快、又好、又安全。比如，引洮供水工程。工程遇到的巖石是砂巖，開挖的直徑將近6米，解決了刀盤切割問題，月平均推進近180米，一天平均近60米，這個速度世界上沒有比我們更高的。歐洲日平均40米，最高紀錄50米。

　　港珠澳聯(lián)通隧道連接珠江三角洲，一共36公里，包括26公里的橋梁、625米的人工島，還有島下5.6公里的海底隧道，目前都已經(jīng)完工了。這個隧道在施工的時候遇到了很大的難度，其中最難的還是有關人工島的建設。人工島的建設采用了鋼鐵巖的辦法，整個圍著島建一圈，全是鋼做的，高度大概60米、直徑23米，采用8個振動錘垂直從水面向下打下去，要求振動的過程中保持同相位、同頻率。因為這項技術，我們整個施工進度提前了一年。

　　香港銅鑼灣避風塘的隧道是在已有的隧道下繼續(xù)做的隧道。這樣產生一個問題，上部已經(jīng)建有隧道，下邊再挖隧道，中間會有十幾米間隔，怎么能保證不會因為下邊的開挖導致上邊工程的破壞。為了解決這個問題，采取了幾項措施。洞口開挖采用高壓噴射灌漿的技術，同時開挖面進行加固，用了12米長玻璃纖維錨桿進行加固，加強了整體的強度，提高了穩(wěn)定性。整個施工過程非常安全。

　　海洋工程中隧道工程多的話，不得不做離岸混凝土工程這樣的技術準備。這個技術可以用在通風上，對跨海工程里邊比較深的都可以做成垂直通風口，在風浪下是很平穩(wěn)的，穩(wěn)定性比鋼結構要好。在岸上進行預澆筑，下水以后繼續(xù)澆筑，在頂部進行安裝，通過gps定位，到預定的位置進行安裝，投入使用。

　　中國工程院院士杜彥良：

　　保障重大工程安全可靠

　　我國現(xiàn)在在安全保障方面存在哪些問題?一是短壽命、安全隱患突出，在復雜環(huán)境條件下長期服役、長期作用，導致結構性能早期退化，承載力下降，耐久力降低;二是個別工程設計建造存在一些不合理，導致承載力不足或使用壽命較短;三是人為因素，對于運營維護管理不及時、嚴重超載導致下降。另外，就是突發(fā)自然災害導致意外結構損傷，使使用壽命下降或者發(fā)生嚴重的破壞。其中，人為因素占主體。所以說科學的管理、科學的維護、科學的施工應該引起我們的高度重視。從橋梁事故的特征分析來說，自然災害人為因素，人為因素占主體，嚴重損傷和中度損傷占主體，從建造、運營和拆除階段，運營階段占主體，這樣采用如何合理的先進的維修方式，實施能發(fā)現(xiàn)重大工程結構的隱患，及時排除這些安全隱患，保證它的安全性，應該是我們大家關注的問題。

　　值得注意的是，雖然我們交通基礎設施的規(guī)模位居世界第一，但平均使用壽命低于發(fā)達國家。為了提高重大工程服役期間的安全性、適用性、耐久性，確保大動脈的安全暢通，必須推進重大工程結構的長壽命。

　　圍繞當前和今后重大工程安全保障技術如何積極進行推進?首先需要全壽命周期的信息覆蓋，從項目決策階段、施工建造、項目勘察、運營維護到廢除和拆除階段，應該建立一個完整的全生命周期的實時管控。其次是全社會周期的性能保持與提升，采用何種先進技術、保障技術、評價技術，能夠使我們的結構達到壽命和延長它的使用時間，對出現(xiàn)一些病害和一些其他問題的采用何種技術提升性能。再次是安全評估與控制。最后是預知性性能控制與主動維護，預知性維護通過先進的監(jiān)測技術及時發(fā)現(xiàn)隱患與不足，提前采取措施，達到提前運營，保證運營安全，延長使用壽命。

　　中國工程院院士陳政清：

　　探尋阻尼減振新技術

　　阻尼就是阻礙運動的一種機制。到目前為止，業(yè)界成熟的阻尼系統(tǒng)主要是依靠摩擦來實現(xiàn)的。有的是固體和固體之間的摩擦，最直觀的就是騎自行車蹬剎車，還有一個流體和固體之間產生阻力。既然依靠摩擦來實現(xiàn)，不可避免有一個問題，摩擦就會帶來消耗，帶來損耗。如果你用油，就容易漏油，這也是目前阻尼器普遍存在的問題。

　　利用電磁感應原理可以產生阻尼力。兩個磁鐵放在銅板的同一邊，銅板后面有一層鐵板，形成開放性的結構，但是它的磁力線是密閉的，類似于水渦流形狀，故稱之為電渦流。電渦流可以作為一個元件，放在調諧質量減振器上面。用電渦流的阻尼器除了有阻尼力以外，還可以提供慣性力。

　　不過，電渦流阻尼器有一定的條件。當速度超過一定的限度以后，它還能不能保持原來的性狀，這是值得研究的問題。我們用一種電機旋轉的方式，初步模擬了一下它的規(guī)律，這樣全部掌握了以后，也把一些具體困難克服了。現(xiàn)在這個阻尼器可以做高速的運轉，達到每秒0.15公里的速度。

　　這種阻尼器可用于隔震結構。北京將要修建一座星體橋，普通橋梁大概是10萬噸以下，這座星體橋相當于10座橋梁，它如果不裝阻尼器，光是橡膠柱，會很晃，如果裝了阻尼器可以降到0.6米以內的振幅，但是阻尼器的速度一定要大于每秒1米。我們很快就要進行這個實驗。

　　另外，在水上漂浮式發(fā)電機的浮體結構里面，搖擺是主要的控制技術，電渦流阻尼器應該是可以起到有效的作用，可以實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)的著陸。未來，還可以對電渦流阻尼器進行廣泛的研究。希望年輕人能有興趣，共同來研究這個問題。

　　北京大學建筑與景觀設計學院院長俞孔堅：

　　讓城市發(fā)展具有彈性

　　中國的水和生態(tài)問題是多樣的，但是解決之道卻是單一的。洪水來了修大壩，澇來了修水道，所以這是用單一的解決方法去解決復雜的問題。具體表現(xiàn)為中國目前的小決策。以水為核心的問題，處理部門很多，但是他們都是分割的，地區(qū)分割、部門分割、功能分割。整個水系統(tǒng)管理都分掉了，復雜化了。水和土是分離的，水和生物是分離的，水和城市是分離的，甚至連排水跟供水都是分離的，洪水抗旱和抗?jié)秤质欠蛛x的。水是世界上最不應該分離的元素，卻被我們分離了，導致系統(tǒng)變得更加復雜，單一地去解決問題。

　　出路在哪兒?出路就是要把這些東西整合在一起，變成一個簡單的東西，就是生態(tài)基礎設施、綠色基礎設施，提供綜合的生態(tài)服務，比如生物生產、旱澇調節(jié)、人的生物保育、生活游憩等。實際就是海綿系統(tǒng)，深度反應要有彈性，現(xiàn)在的城市很脆弱，沒有彈性。

　　海綿城市建立在這樣的生態(tài)基礎設施之上，具體包括兩方面的工作。一是規(guī)劃，這樣一套綜合的生態(tài)基礎設施如何來規(guī)劃，實現(xiàn)綜合問題的解決;二是設計，工程、技術到底有哪些關鍵的技術，來實現(xiàn)這樣一個問題的綜合解決。

　　講到規(guī)劃，常規(guī)的解決方法是小小的解決方法，單一的高度人工化。其實，自然系統(tǒng)能夠解決好多問題，比如濕地、河流、湖泊構成一個系統(tǒng)本身就可以解決澇的問題，修那么多管道反而解決不了，這樣的自然系統(tǒng)如何保護規(guī)劃好，非常重要。但是因為人要生活要居住，這就需要實現(xiàn)最小的面積保持自然的完整性，就像圍棋，用最少的棋子把效益發(fā)揮到最高。

　　通常我們搞城市規(guī)劃都是先預測人口，這是常規(guī)的城市化，但我們城市的人口預測往往是失敗的，結果往往導致一些自然系統(tǒng)受到破壞，水、生物、文化遺產喪失。如果建立一個最低安全標準，把這樣一個生態(tài)系統(tǒng)、基礎設施作為城市化的基礎，這時候我們就可以用最基本的空間來限定城市化的發(fā)展，使城市具有一個空間發(fā)展的彈性。

　　國家“千人計劃”專家尹學軍：

　　減少土木工程的振動危害

　　土木工程經(jīng)常受到振動的危害。以大型沖擊設備為例，如果振動控制措施不當，將會影響周圍精密設備工作，影響周圍居民休息。在交通領域我們的振動噪聲也會擾民，橋梁領域大風情況下則會影響橋梁的安全。為了控制這些振動，國內外都有相應的標準，如果這些振動超出了相應的標準，就要進行振動控制。像橋梁的風力激振，我們要采取阻力的辦法，提高阻力是非常有效的降低振幅。

　　振動控制的理論是非常簡單的，而如何把一個產品應用到工程中去，就要經(jīng)歷以下創(chuàng)新的過程。首先是設計方面，要進行仿制分析和振動預測，通過一些模型實驗或者實驗進行驗證，最后進行工程設計，選定參數(shù)之后選擇合適的產品。產品不是一成不變的，要不斷地進行改變，善于從市場中發(fā)現(xiàn)問題、捕捉問題，進行研究改進，進行專利保護，通過中試和實驗檢測進行安全的產品，最后才進行工程沿用，形成知識產權和工程規(guī)范。

　　工業(yè)工程振動控制不是控制設備的振動，而是保證建筑結構、工業(yè)裝備、振動控制裝備等整個系統(tǒng)的正常工作的同時，環(huán)境振動不超標。大型沖擊裝備的動載壓力可以達到3.5萬噸甚至4萬噸，精密設備現(xiàn)在要求的分辨率達到10個納米、1.5個密度每秒的振速，非常非常安靜。

　　我們國家是先有城市后有地鐵。輕軌從居民樓旁邊經(jīng)過，引發(fā)結構共振和結構二次噪聲。這個振動控制的主要難點是列車載重大、軸重次數(shù)高，而且橋梁限重限高，要求非常嚴格，所以隔振需要非常高承載能力的彈簧，對于最近出現(xiàn)的一些鋼軌噪聲和鋼軌波磨，我們需要非常精準的阻尼比和精準的調諧比。

　　像音樂廳、演播廳、劇院，其振動控制則需要非常高的承載能力和非常緊湊的隔振裝置。比如國家大劇院5個錄音廳采用房中房隔振技術，只有底部通過塌方、隔振器支撐;上海交響樂音樂廳是首座采用整體隔振技術的建筑，得到藝術家們的贊揚。這也是科學為藝術服務的一個典范。