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二○一八年度国家科学技术进步奖一等奖获得者吴慧明

理论结合实际的“玩土”行动派

□ 中国妇女报·中国女网记者 姚改改

□ 贾俏丽

获得“国奖”后,吴慧明并没有沉浸在喜悦中,而是像以往一样往返于工地和实验室间,马不停蹄地进行着新技术的大规模应用。

1月8日,在2018年度国家科学技术奖励大会上,浙江开天工程技术有限公司吴慧明博士参与主攻的“复合地基理论、关键技术及工程应用”获国家科学技术进步奖一等奖。这是宁波土木工程行业第一个获此殊荣的企业和个人。

面对荣誉,吴慧明谦虚地说:“我只是个玩土的人。”

打破固定思维

“复合地基理论”,这个吴慧明与之打了20多年交道的研究领域,对普通人来说,却有点陌生。

“首先,我来解释两个概念,地基和基础。”一开始,吴慧明就显现出研究者的严谨态度。

在岩土领域,土叫作地基,在土的表层人为所做的混凝土板、铺的碎石、堆的细沙等,叫作基础。复合地基理论主要应用于一些较为特殊的“土”,如软土、湿陷性黄土、冻土等。

那么,什么是复合地基理论?“通俗点说,软土就好比是蛋糕,人站不上去。但想让蛋糕上站人怎么办?那就在蛋糕里加些筷子。筷子加好后,再在蛋糕上加一块板,或者在上面铺点沙子,这样人就能站上去了。”吴慧明解释说。

在吴慧明之前,专家们并没有对加盖在蛋糕上的物质进行分类,研究的重点都是围绕着“蛋糕上加块板”,即土表层加混凝土板,也就是所谓的“刚性基础”。有了刚性基础,就可以在上面加盖建筑物。多年以来,人们已经形成了将“蛋糕与板”视为一体的固定思维。

随着时代的发展,公路、广场、堆场等大量基础性建设的需要,原有的复合地基理论显现出了不适应性。比如应用到高速公路上,会产生路基沉降变形较大、承载力不足等安全问题。

这是吴慧明在上世纪末本世纪初时,参与上三线、杭甬高速等高速公路工程中发现的问题。

如何解难?吴慧明对此进行了深入研究。土层上只能“加板”吗?能不能加别的东西?在一次次实验研究和导师龚晓南院士的指导下,吴慧明创造性地将“基础”分为了刚性基础和柔性基础,开创了柔性基础复合地基领域的研究,首创了一套复合地基工程关键技术,进一步完善了复合地基理论。时至今日,吴慧明的博士论文《刚性基础与柔性基础下复合地基性状研究》(2000年)仍在国内,甚至国际岩土领域处于领先地位。

更加可喜的是,这一理论对我国现存大量软土地基的现状而言,无疑是一大利好消息。我国首条高速铁路——京津城际高速铁路,一次性建成最长的高速铁路——京沪高速铁路,第一条严寒地区的高速铁路——哈大高速铁路等工程的成功应用,展现了该理论的强大生命力。

坚守知行合一

为什么偏偏是她?在多年的复合地基研究中,为何由吴慧明提出了柔性基础复合地基理论?究其原因,这与吴慧明几十年如一日的坚守“知行合一”密不可分。

吴慧明从小就静不下来,甚至有点多动症。她的理科成绩总是遥遥领先,“喜动+理科好”,是学生时代吴慧明身上最鲜明的标签。用她的话来说,攻读工科,是她“没招儿”后的选择。

1985年,吴慧明考取了大连理工大学岩土工程专业,整个专业鲜见女生身影;1989年,吴慧明取得工学学士学位。由于表现优异,作为班上两位受推荐者之一,吴慧明继续在本校攻读土木专业的硕士。

硕士毕业后,吴慧明成为宁波大学一名教师。即便参加了工作,吴慧明也没有停止学习研究的步伐。1997年,她师从浙江大学龚晓南院士,攻读博士学位。2004年,吴慧明毅然辞去了旁人看来稳定光鲜的教师一职,和爱人陈浩军一起创办了浙江开天工程有限公司。

纠结吗?矛盾吗?不似别人在人生重大选择前的犹豫不决,吴慧明几乎是顺理成章地解决了人生大事。

“与其说是开办公司,不如说公司是我的一个研究院。我可以更加自由、更加方便地去做我想做的事情。”回首过往,吴慧明依旧觉得那是最好的决定。

离开了单纯的理论研究岗位,吴慧明出现在了男性主导的工地上。在工地上,她住在比集装箱好不了多少的房子里,和工友们一起吃着大锅饭。要知道,吴慧明出生于江苏南京,父亲是一名数学教师,从小家境不错,并没有吃过什么苦头。踏入一线工地后,她从来没有喊过苦掉过泪。因为她深知,搞工科来不得半点花哨,一手真实准确的研究数据,必然来自工地,万万靠不得别人转述或偷懒省事儿。这些风餐露宿的日子,是她如鱼得水、无比幸福的时光。

“工科是‘科学+技术’的范畴,必须得理论加实际才行。光理论研究,发现不了工地上的问题。在工地上发现问题、解决问题,并上升到理论层面,以解决更多问题,这是多好的事。”吴慧明有些兴奋地说。

也正是这股子“知行合一”的劲儿,吴慧明在读博期间,结合参与工程时发现的问题,再加上已有的知识理论体系,这才为柔性基础复合地基理论的提出提供了可能。

直到今天,五十多岁的吴慧明还是喜欢往工地上跑。旁人看来的苦不堪言,她甘之如饴。“我们这个行当没啥女性,换句话说,不会因为女性少,就会有人来同情你,降低对你的要求,给你特别的优待。科学无性别之分。如果你是一名工科女生,我希望你能做好付出双倍辛苦的思想准备。”

瞄准难点痛点

除了“柔性基础”,还有没有其他方法来处理软土?吴慧明给出了肯定答案——高压气溶胶排水固结技术。这就是她最近的工作研究重点。

“简单来说,软土里含水量高,就像是一块豆腐。把豆腐里的水挤压掉,变成豆干,自然承载力会更好。”吴慧明解释说。

以往的排水方法,通常是往土里打入排水体,然后在表层加压,将水挤出。类似于老百姓自家冬天腌菜一般,在腌菜的大缸上压一块大石头,抑或是在土下附上一块超真空膜,再将水抽出来。但要遇到“几十米深的菜缸”呢?这两种方法存在的缺点是:主要将压力放在土上面,另外只有一个竖向排水体,导水速度慢。

“我们将原有方法改进了。”吴慧明说,“开天”的方法是既可以在地面加荷载,也可以把荷载放到地下去。不仅有竖向排水通道,还加入了横向排水。依靠高压气溶胶,荷载实现了由地面转向地底。“等于是把一大缸腌菜切割成一块块的小东西,化整为零,这样更有利于排水。”

换言之,高压气溶胶排水固结技术将原来一维的、地表的平面加压,改进成三维的、立体的施压。这项创新经院士和专家鉴定,确认其为国内外原创,国际领先。

“我们非常骄傲,这项技术是由中国人提出来!”吴慧明骄傲且信心满满地说,“复合地基理论获得‘国奖’,这也是我们排水固结技术的奋斗方向。”

尤其令人振奋的是,这项技术瞄准我国建设、环保领域的难点和痛点,将建筑弃土变废为宝的同时,也节约、保护了山体资源,有着巨大的社会经济科技效益。

2016年,在做宁波万人沙滩陆域地基处理工程时,传统方法再也压不出水。这时,吴慧明用上了新技术,效果立竿见影,看到很快就涌出的水,在场院士们发出了一阵喝彩声!就连龚晓南院士也激动万分。

昔日的一片荒地,如今已成为人们休闲娱乐的好去处。与没有使用“开天”新技术的道路相比,吴慧明“家”的道路沉降速率远远低于传统方法处理的道路,并且没有裂缝。

目前,该项技术已获得浙江省岩土力学与工程学会科技进步特等奖。实践跑在理论前面,是“开天”公司的常态,也是吴慧明“折腾”在工程一线的结果。“我们这个行当很好玩儿,我还要继续玩儿下去。”

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