开栏的话

将少年夙愿做成毕生事业、把论文写遍祖国大地、让创新成果熠熠生辉……前不久，北京市科协联合市委宣传部，市科委、中关村管委会，市经信局等部门，遴选出2023年度10位北京“最美科技工作者”。

【资料图】

他们中，既有将毕生所学奉献给祖国科技事业的老一辈科学家，也有在关键核心技术攻坚战中发挥重要作用的科研中坚力量，还有在高水平自立自强道路上勇当先锋的青年科技工作者。

从即日起，领创版将陆续推出“致敬最美科技工作者”系列报道，向以他们为代表的广大科技工作者爱国奉献、创新求实、团结协作、奖掖后学的科学家精神致敬。

颁奖词

作为地平线下的科技卫士

他，推动了行业技术水平的进步

解决了行业内的技术难关

做一行，爱一行

20载潜心研究深基坑工程

为高楼大厦的安全保驾护航

在基坑建设的道路上勇攀高峰

用科技守护楼宇安全

用智慧建造百姓放心的港湾

傅志斌

6月初，天津市八里台东路部分路面出现隆起、开裂，附近高层住宅楼也出现开裂下沉。目前，该事件正在等待调查结果。

为路面抗裂，为建筑固基，在城市安全守护者中，有一个不为大众了解的职业——岩土工程师。“岩土工程师其实是和自然打交道，但我们不可能去改造自然，而是要因势利导、顺势而为。”在建设综合勘察研究设计院有限公司副总工程师、岩土工程研究所所长傅志斌看来，岩土工程师要综合掌握和判断地下诸多要素情况，为建筑地基“把脉”，为建设安全“护航”，保证开挖的深基坑不塌、不出现过大变形，保证建筑建起后不斜、不倒。“要做到这一点，就必须在摸清岩、土、水脾性的基础上，预测它们会怎样变化，再采取相应的治理措施。”

傅志斌长期工作在工程建设领域第一线，从业20多年，完成各类地质与岩土工程项目200余项。其中，多个项目获得中国土木工程詹天佑大奖、国家勘察设计银奖、全国勘察设计行业一等奖等土木科技界重磅奖项。前不久，他又荣获2023年北京“最美科技工作者”称号。

❶ 两处锚杆化险为夷

山体滑坡是一种常见且破坏力极大的地质灾害，大量的土石方沿自然形成的边坡倾泻而下，严重威胁人身财产安全。而工程建设常常需要向下开挖十几米甚至几十米的基坑，作为建设工程后续施工的前提，在基坑开挖过程中，边坡就被人为制造了出来。

“人工边坡比自然边坡更危险，特别是在城市里搞建设，边坡周边很可能已经有了成型的建筑或道路，不容有失，否则很可能会酿成严重后果。”每每说到这里，傅志斌就会想起让他终生难忘的一次任务——北京海关地下车库深基坑开挖工程。

那是2008年，北京CBD核心区尚未开发。北京海关大楼周边遍布老旧居民楼，为解决停车位紧缺问题，建设地下车库被提上日程，但仅是基坑开挖这个步骤，就愁坏了工程人员。

“建设方土地资源有限，挖掘机就紧贴着大楼的地下室外墙向下开挖，到达原大楼地下室大约7米的深度后，还需要继续紧贴着向下开挖15米左右。”傅志斌特别提到，大楼在建设时，本身并没有桩基支撑，挖到含水量丰富的砂卵石层就会有地下水涌出，设计施工难度可想而知。

按照设计方案，支护和开挖交替进行，一开始进展还算顺利，但挖到约10米深的位置时，傅志斌发现，基坑南侧边坡的变形监测数值突然加大，地面也出现开裂。

“在基坑南侧有一栋原来一直关闭的老旧小平房，它与基坑距离很近，仅留出一条小路供人侧身通过，墙身上原有的裂缝明显在扩展。”详细了解情况后，傅志斌吓出一身冷汗，原来，这栋平房是附近居民楼的供暖锅炉房，里面刚被放进了超过10吨的供暖物资，关系到附近几栋楼100多户居民即将开始的冬季供暖。

如果继续开挖，变形继续发展导致平房坍塌，后果不堪设想。原本的支护设计方案必须立刻调整！傅志斌当机立断，迅速安排勘察钻机进场取土样、补充试验，获取试验参数后，他与清华大学的科研团队合作，采用自研程序进行数值模拟计算，预测边坡进一步开挖的变形趋势，并据此寻找最简便、安全的支护加固方案。

反复分析后，傅志斌只用两处锚杆就解决了难题——在原定的支护结构中增设一道锚杆，同时增加地面竖向锚杆，增强支护效果。新方案实施后，坡面变形被迅速控制，直至基坑开挖到预定深度，小平房都稳稳地立在边坡之上。

而这只是工程开始后的一个小插曲，施工人员面临的问题远不止这些。基坑的目标深度是21.2米，但挖到15米深时，砂卵石层果然开始渗出地下水。“最严重的时候，基坑看起来就像是个大水池，楼上办公的人看着心里都发颤。”现在回溯这个惊险的过程，傅志斌的语调平稳，但当时，这位30多岁的青年岩土工程师就站在工地上，“说不怕那是假的，我每天都在基坑底巡视。旁边紧贴着的海关大楼，就像悬在头顶的达摩克利斯之剑，海关大楼是海关数据运行的总部机关，不容有任何闪失，我时刻提醒自己，要确保大楼不倒。”暴瘦10公斤后，傅志斌在工程中破解了多个技术难题，也成为了成功解决类似问题的第一人。

傅志斌在项目施工现场

❷ 为云冈石窟做CT

主动寻求新领域的挑战，是傅志斌的习惯。在云冈石窟，他运用现代岩土工程技术，与1500余年前的艺术工匠隔空对话。

云冈石窟是我国规模最大的古代石窟群之一，2001年，联合国教科文组织将其列入世界遗产名录。“凿石开山，因岩结构，真容巨壮，世法所希。”北魏著名地理学家郦道元在《水经注》中，寥寥数笔便描绘出了这处皇家工程的宏大规模。

为了便于雕刻和施工，修建云冈石窟的工匠选定了山西省大同市西郊的武周山南麓。这里的山峦岩体厚、硬度适中，主体结构是整体的块状砂岩，在这里开凿石窟、雕刻造像相对容易。但千余年过去，这些历经沧桑的造像时刻面临着来自自然的威胁——风化。而要减缓云冈石窟的风化，关键在于水。

“若是解决了水对石窟雕像的影响，就能极大地缓解云冈石窟的风化和破损。但摆在我们面前的第一个问题就是，水从哪儿来？找到了水的来源，再分析出水是经过怎样的路径加剧文物风化的，才能提出有针对性的治理方案。”岩、土、水的特性和变化规律，正是岩土工程师的核心研究对象。于是，2002年，傅志斌参与到了云冈石窟防风化保护勘察设计工作中。

在文物保护工作中引入工程概念，这种尝试在当时还不常见。带着“找水”和治理的任务，傅志斌和团队在武周山开始了大型岩土质文物保护勘察设计的探索。

一项工程在修建过程中，必然会与自然界的岩、土、水发生交互。“比如我们设计大坝，水渗流的程度只要在设计指标内，是可以被允许的。再比如机场的跑道，虽然它的建设要求也很高，但即使沉降20厘米，只要基本均匀也可接受。”傅志斌表示，这些情况，在工程设计时都会予以考虑，并留有一定的冗余度。但是，对于渗水和变形，文物保护可没有那么大的“容忍度”。“哪怕就是一条1毫米甚至更细的裂缝，只要水能渗入，就会把可溶性的无机盐成分带到缝隙里。”傅志斌提到了一个词——盐胀，在裂隙内常能看到白花花的无机盐晶体，而这些晶体如果反复受潮、膨胀，就会把裂隙越挤越大，在出口处造成石雕片状剥落，最终导致文物风化损毁。

在洞窟内勘探时，傅志斌曾注意到一条细小的裂缝。它恰好穿过一尊造像的颈部，在水长年累月的侵蚀下，这尊造像明显要更加沧桑，风化程度相当严重。“在云冈石窟，我们要探测的，就是这些细至毫米甚至微米级的裂隙和形变，这对文物的保存是致命的。”

历时两年，傅志斌带领团队踏遍了武周山以及周边可能与石窟有关联的大片区域，对云冈石窟现存的45个主要洞窟更是进行了详细的调查、探测、试验和分析。

通常来说，岩土工程师在进行野外勘察时，最常见的手段便是钻探和试验，通过分析取得的岩土样本，能直观地获取地层信息。但面对这处珍贵的世界文化遗产，谁也不能轻举妄动，唯恐对文物造成不可逆的损害。

医生要想看清人体内部的病变，CT检查是最简单高效的手段。受此启发，勘察团队提出：能否尽量用无损的物探手段代替钻探？能不能给石窟岩体做CT、拍照片，以摸清岩体内部的裂隙分布和渗水情况？

用地震折射CT技术看清基岩的深度和风化程度、破碎带情况，通过直流电阻率CT技术找到地下水的存储位置和通道走向，地质雷达则用来探明岩石裂隙的发育情况……“你看这里的岩石一层层的，结构很密、分层很清晰，但转过来这里就很疏松，存在裂隙网络。”在傅志斌的眼中，一幅幅CT图像“会说话”，运用多种物探手段配合少量的钻探，团队获得了云冈石窟周边大量的岩土影像。

经过分析，导致云冈石窟风化的主要是四种水：第一种是从山体的裂隙渗出的大气降水，严重时，肉眼便能看到水从窟顶或侧壁渗出，经常能看到盐分结晶；第二种是来自空气中的凝结水，特别是夏天气候炎热，石窟内岩体相对凉爽，热空气会冷凝到石窟壁上形成凝结水；第三种是通过开敞的洞窟口直接冲刷进窟的雨水，对露天佛像威胁较大；第四种则是地下水，由于下方存在一层隔水的泥岩层，洞窟内的积水在毛细作用下，在砂岩中可能上升到1.5米至2米的高度。

空气凝结水可以通过加大除湿、控制夏季参观人流等手段解决，为防止雨水直接冲刷可建设窟檐进行遮挡，但沿着四面八方的裂隙流过来的大气降水，又该怎样处理呢？经过反复思索、多次试验，傅志斌选定了一种具有天然属性的材料——膨润土防水毯，将它铺在需要隔水的位置，就仿佛为文物盖上了毯子，挡住了水的侵袭。更重要的是，它本质上就是一种自然界的土，对文物不会产生不利影响。

将膨润土防水毯应用于大型岩土文物的防水保护设计，这一思路的提出在国内尚属首次。此后，这项技术在吉林高句丽墓葬群、重庆市潼南金佛等多项大型文物的保护工程中得到应用，发挥了巨大作用。

❸ 做项目就像写散文

不仅解决城市复杂环境下的深基坑开挖难题，也研究建筑地基的加固方法，研发加固设备并形成多项成套专利成果，还投身岩土质文物保护的勘察设计研究……曾有人对傅志斌提出疑问，为什么不专注于一个方向开展工作？

“形散而神不散”是傅志斌给出的答案。“岩土工程的研究和项目有点类似于写散文。看上去项目种类多而散、内容杂，但本质上都离不开地质、力学和建筑知识，都建立在对岩、土、水特性了解和掌握的基础上。项目是‘形’，而基本知识和岩土技术是‘神’，对岩、土、水的认识到位了，在各行各业都能找到相应的需求。”

岩土工程这一交叉学科，在工程实践中，与其他学科碰撞出了新的火花，应用范围进一步拓宽。在云冈石窟的岩土勘察过程中，傅志斌团队探索使用勘察技术的多样性、多种技术手段解析印证的可靠性、勘察角度的全面性、勘察成果分析的定量程度，都在国内岩土文物保护勘察工作中开创了先河。

攻克技术难题，填补行业空白，这样的突破在傅志斌20多年的从业经历中并不鲜见。“岩土行业有意思的地方就在于，每一个项目所面临的岩、土、水和周边环境都不一样。”傅志斌以北京为例，在石景山向下挖几米就是砂卵石和岩石，只有一层地下水，而到了通州和昌平部分地区，地下几十米都还是土层和砂层，最多可能遇到5层地下水，“每一个工程都有特殊性，都会有新的要求和挑战，这对我来说很有吸引力。”

在主持华能大厦项目的岩土工程时，傅志斌就再次碰到了一个新问题：基坑施工对正在运行的地铁线路会产生何种影响？

“我们在做设计的时候就发现，基坑挖下去、锚杆进土里，距离北京地铁1号线太近了，离地铁隧道还不到30米。”傅志斌用植物来举例，“锚杆打进土里，受力后就会在土中产生应力，就像植物的根扎在土里，如果有拉力，会把周围的一片土都拉动，产生位移。”

究竟多大的位移会影响到附近地铁的安全运行？当时行业内对这一问题的经验几乎为零。没有标准，那就从头探索。傅志斌带领团队查找资料，制定出地铁结构的劣化变形控制标准，并与熟悉地铁建造模式的北京交通大学科研团队合作，用两个月时间分析了多种情形。“这样我们就能预测，锚杆在受力时，周边土体和地铁结构究竟会产生几毫米变形，是否会对运营中的地铁产生不利影响，从而确定是否需要调整设计方案。”后续监测数据证明，计算模型的预测与实际吻合度较高，工程并未对地铁运行产生不利影响。

在工程中不断尝试新方法、新手段，是傅志斌一直以来的信条。眼下，他正在探索将更多信息化技术，运用到对传统勘察手段的改造中。

选一块地盖房子，计划要盖10层楼，那怎样判断下面的土层能否承受其重量？传统的勘测手段无外乎两种，要么在现场将测试设备打进土里，直观测试土层的疏密；要么将土取回实验室进行压缩实验，计算出它能承受的压力。但这两种方法都费时费力，并且可能出现误差甚至较大偏差。

傅志斌想到，如果让设备变聪明，在现场测试时就将相关的数据实时反馈，并自动进行力学分析，便能事半功倍。如果能进一步搭建起相应的数据收集分析平台，便能更好地实现勘察的科学化和精准化，更好地为设计工作服务。目前，他正在尝试将这一想法付诸实践。

“我们做工程的，拿出来的东西要经得起检验。把论文写在大地上，其实就是要求用理论和经验解决实际问题。”现在，傅志斌依然每天奔走在项目工地上，“时常会路过一栋栋自己参与建设的建筑，这种实实在在的自豪感，无以言表。”

（原标题：“把脉”地基）

来源：本报记者 刘苏雅

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