多年以后,當李利平的足跡遍布中國重大工程現(xiàn)場時,總會一再回憶起他與導師隔著電話長談的那個夜晚。
那是在湖北恩施的一處工地,山東大學碩士二年級的李利平正猶豫畢業(yè)后是否出國留學。
這個出生在冀南平原的年輕人,正迫切地想到更廣闊的天地去看看。一通深夜的電話,徹底打消了他出國的念頭。
電話那頭是李利平的導師、后來的中國工程院院士李術才。導師在電話里講道:“土木工程不是靠一支筆、一張紙就能做研究的,最好的實驗室在工程現(xiàn)場。只有在中國,才有如此豐富而廣闊的工程應用場景。”
談話間,房間逼仄的四壁和屋外凜冽的朔風仿佛盡皆淡去,李利平眼前鋪展開祖國壯麗的疆域,縱橫960萬平方公里的土地,自西向東沿三大階梯拾級而下,綿延向四大海域。山地、高原、丘陵、盆地、平原、沙漠,被天然水系與人工河流交錯編織,把教科書上提及的所有要點地形“一網(wǎng)打盡”。在未來的歲月中,這里將升起全球最大的高速鐵路網(wǎng)、高速公路網(wǎng)、世界級港口群,這將是土木人最頭疼的考場、最艱難的戰(zhàn)場,也是最能揮灑熱血與智慧的競技場。
那一刻,他決定留下來,自此從未后悔。
13年來,李利平帶領課題組,深入20多個國家重難點工程一線,長期從事隧道及地下工程重大災害預警與控制研究工作,為基建事業(yè)保駕護航。近年來,他致力于讓土木工程更加智慧、讓隧道建設更加智能,取得一系列創(chuàng)新成果,在公路、鐵路和地鐵等多個領域應用,被授予了詹天佑成就獎,讓他備受鼓舞。憑借多年耕耘,他斬獲了國家科技進步獎二等獎和國家技術發(fā)明獎各1項、省部級一等獎3項以及中國青年科技獎等一系列榮譽。當然,還有今年獲得的“科學探索獎”。
得知榮獲“科學探索獎”時,李利平課題組正在討論膠州灣和汕頭灣海底隧道的技術難題。會議結束后的第一通電話,他打給了遠在家鄉(xiāng)的父親。
從小村走向世界的“追夢人”
李利平的故鄉(xiāng)在河北邯鄲,是我國古代五大名都之一,也是3000多年來唯一一個沒有改過名字的中國城市。
“中國成語的三分之一都出自于這里。”李利平自豪地說。他的出生地雞澤縣,就是成語“毛遂自薦”中毛遂的故里。
傳說漢代時,這里的洺河經常決口成災?h官為治理洺河,修筑堤堰。為紀念這項功績,堤堰取名為“臻堤”,后演變?yōu)?ldquo;臻底”等。李利平生長于斯的東臻底村,正是以“臻堤”為中心的四個村落之一。
一個千載之前被水利工程所庇護的村莊,走出一個守護眾多基建工程的科學家,仿佛是某種冥冥中的機緣。
在李利平出生的上世紀80年代,家家戶戶還都是土坯陋屋、籬笆擋院。直到1988年,李利平的父母憑借多年勤勞苦作,攢下一處冒尖的小院兒,還買下全村第一臺彩電。
在常常有孩子因家貧而輟學的東臻底村,李利平家姐弟三人的學業(yè)卻從未中斷。但供3個孩子讀書,成了這個家庭最持久沉重的負擔。雖有父親辛辛苦苦外出勞作,但李利平的家境仍從最初的殷實開始每況愈下。眼見周圍村民的新樓如雨后春筍般出現(xiàn),一樓更比一樓高,原本李利平家那處小院,很快被淹沒在一片樓房中。
直到1998年秋天,冷清多年的小院終于接到了第一個好消息。李利平的姐姐考取北京的大學,成為村里第一位大學生。兩年后,李利平也考入山東科技大學,成為村里第二位大學生。當小妹也收到大學錄取通知書時,這位“鄉(xiāng)村教育家”父親終于完成了人生夢想的最后一塊拼圖。
李利平知道,奮力托舉起3個大學生的父親,是在以另一種方式實現(xiàn)自己的“大學夢”。他見過父親深藏箱底的一張黃紙,那是恢復高考那年從考場帶回來的數(shù)學考卷。因為家境窘迫,父親直接放棄了交卷,這成為他一生的遺憾。
背著父親的夢想上路,李利平每一步都走得誠篤而扎實。
本科期間,山東大學教授李術才來山東科技大學作了一場學術報告。在李術才的描繪下,常被人笑作“又土又木”的土木工程專業(yè),竟然煥發(fā)出巨大的詩意和魅力。在青山綠水間鋪紙閱圖,于鋼鐵林立處建功立業(yè),李利平心潮澎湃,決定追隨李術才讀研究生,到祖國最需要的地方去,到工程最緊迫的地方去。
這個小學“愚鈍留級”、中考“波瀾不驚”的農村娃,就這樣從小小的東臻底村出發(fā),一步一步地走過山東、湖北、云南、重慶等20余個省份,足跡遍布三峽翻壩高速、成蘭鐵路、川藏鐵路、膠州灣海底隧道等國家重難點工程一線,也把從父親那里繼承的夢想版圖延伸到遠方。
專治“水老虎”和“下山虎”的打虎英雄
“19世紀是橋的世紀,20世紀是高層建筑的世紀,21世紀為了節(jié)約能源、保護環(huán)境,人類要大量利用地下空間。因此,21世紀對人類來說是地下空間的世紀。”國家最高科技獎得主、中國工程院院士錢七虎曾如是說。他也是李利平的博士后導師。
在中國廣袤的國土之下,潛藏著規(guī)模巨大的地下工程。對交通、水電等支撐國民經濟的重大基礎設施來說,這些長大隧道就是它們的“咽喉工程”,如果在隧道的建設工程中跳出了攔路虎,那可真是不折不扣的“卡脖子”。
有兩只攔路虎格外兇殘:突水突泥的“水老虎”和垮塌災害的“下山虎”。
李利平打了十多年的“虎”,印象最深的一次迎戰(zhàn)“水老虎”,發(fā)生在三峽翻壩高速公路。
這項工程所在的湖北宜昌市,素有“三峽門戶,川鄂咽喉”之稱。當?shù)氐匦纹娼^,山脈縱橫如犬牙差互,橫貫中部的長江、清江和沮漳河等支流密集、水量豐沛。為緩解三峽壩區(qū)、葛洲壩區(qū)的水運壓力,三峽翻壩高速公路應運而生,其中路線總長的一半以上都是橋隧。
“水是無孔不入的。”李利平說,“這些隧道工程地段毗鄰長江,非常容易發(fā)生江水倒灌的情況,而地下又藏著大大小小的溶洞、暗河,一旦被打破,水就會頃刻灌入隧道——人是來不及跑的,造價昂貴的機械也會被損毀。”
在三峽翻壩高速公路整個工程期間,李利平帶著課題組全程追蹤,翻山越嶺深度勘探地形,多次冒險潛入暗含有毒有害氣體的地下溶洞,以獲得沿線風險評估的一手資料。
他們還首次提出了高校科研課題組的“施工許可機制”,由高?蒲姓n題組發(fā)揮工程監(jiān)理作用,為施工隊伍提供最專業(yè)的風險評估和實時指導。在他們的堅守下,沒有發(fā)生一次重大突水突泥災害。而他們開創(chuàng)的這種創(chuàng)新的隧道災害監(jiān)測預警方法,已經成為我國巖溶隧道施工的指導性方法。
這些創(chuàng)舉得到了錢七虎的高度贊賞:“突水突泥災害監(jiān)測和預報預警技術是中國地下工程領域近年來的重大成就。”
打了“水老虎”,還有“下山虎”。在隧道施工過程中,垮塌災害常常不期而至。“都說天上掉餡餅,可掉落在施工人頭頂?shù)氖鞘^。哪怕很小的石頭砸下來,都可能奪人性命。”李利平如此描述。
誰能想到,最難打的“下山虎”,就埋伏在李利平課題組的臥榻之側。
當時山東濟南正在打造世界最大規(guī)模的公路雙向八車道隧道群,隧道群中6條隧道全長達9.74公里,開挖寬度達20米,斷面達219.8平方米,形狀近于一只扁平的鵝蛋,建設風險和難度極高。而泉城濟南引以為傲的“七十二泉”水系和獨有的三面環(huán)山地勢,給工程安全帶來了極大的風險。再加上濟南常見的灰?guī)r,一旦垮塌,“就像千層餅一樣,一層一層往下掉,一片一片往下垮落”。
明知山有虎,偏向虎山行。最棘手的一頭“下山虎”,正是老虎山隧道。長達1888米的隧道遭遇了特大土層和嚴重破碎泥石層,每天開挖進尺不足計劃的50%。經過不眠不休的論證,技術專家會作出一個大膽的決定:在距離進口850米處增加施工導洞。
結合斷面更大的濱萊高速工程,李利平項目組研發(fā)了小凈距大斷面隧道快速安全施工新裝備、新材料和新工藝,形成了超大斷面隧道建設成套技術,為隧道群的安全順利貫通提供了強有力的技術支撐。一方面,施工工作面拓寬后工作進度大大加快;另一方面,導洞可作為運營期應急逃生通道,保障施工人員的生命安全。
豐富的“打虎”經驗,讓李利平意識到,離現(xiàn)場越近,離危險也越近,但往往離解決問題也更近一步。
最忙的時候,李利平一年有8個月都在工程現(xiàn)場。他總記得導師李術才院士的話:“腳上不沾泥的工程師,不是好科學家。”
“又土又木”,如何智慧化轉型?
2009年博士畢業(yè)以來,李利平參與過20余個國家重難點一線工程,足跡上至海拔4700米的雪域高原,下至海平面以下82.81米的海底隧道,見證了中國從基建大國到基建強國的轉變。
他意識到,制約中國基建的不再是“有沒有”“夠不夠”,而是“好不好”。土木工程的深度轉型,已經箭在弦上。
在李利平看來,傳統(tǒng)隧道施工過程的力學原理和計算分析方法,只是土木工程應用的第一階段;以解決“水老虎”和“下山虎”等問題為代表的監(jiān)測預警,是更進一步的第二階段。但這些還不夠,人工智能、大數(shù)據(jù)、機器人與工程相結合的交叉學科,才是土木工程的未來。
這是實戰(zhàn)經驗帶給他的體悟。
在恩施豬草灣隧道,李利平的工程車在顛簸的山路上側翻,險些落入懸崖;在成蘭鐵路躍龍門隧道,他的課題組駐守“5·12”汶川地震災害核心區(qū)5年之久,經歷上百次余震;最危險的一次是在三峽翻壩高速,李利平同行的專家張之淦老先生在勘探時失足摔下,所幸有樹枝承托,李利平和學生們迅速營救,這位年過70的老人才無大礙。
李利平記得,在考察川藏鐵路時,他所在的大巴車開上了海拔4700多米的色季拉山。在山口處,不少專家下車透氣,但李利平剛嘗試站起來便眼前一黑,什么都看不見了。一位同行專家注意到李利平狀態(tài)不對頭,馬上扶他坐下,吸上氧氣,他才得以慢慢恢復。
事后,李利平推己及人:“我們只是短期考察,身體就面臨嚴峻考驗。可以想象,長期在隧道內的施工工人,他們的狀態(tài)有多危險。”
在川藏鐵路、滇中引水這樣的世界級工程中,極端的地質條件和建造環(huán)境也帶來新的考驗,傳統(tǒng)的勞動力密集模式已不再適應新時代的大考。少人化、無人化、智能化,勢必成為未來工程的發(fā)展趨勢。
山東大學聯(lián)合濟南軌道交通集團研發(fā)的“智慧一號”盾構機,是他們面向智能化土木工程應用的一次嘗試。
被稱為“工程機械之王”的盾構機,是隧道掘進環(huán)節(jié)必不可少的利器,但它們有一個致命的缺陷:在地下施工時只能進不能退。一旦遇到溶洞、暗河,這些造價幾千萬甚至上億元的機器,極容易損傷報廢。
現(xiàn)在,李利平課題組為盾構機裝上了“五官”:“火眼金睛”,能看清前方50~80米隱伏的溶洞、斷層破碎帶等;“順風耳”,利用震動聽聲辨位,判斷隧道內的復雜環(huán)境;“超級鼻子”,監(jiān)測隧道內16種有毒有害氣體及環(huán)境參數(shù);“鋼牙神經”和“號脈靈手”,在掘進時保證銳利的滾刀準確識別,從不撲空。
最后,他們又給盾構機加上點睛之筆——“人工智腦”,以有效融合“五官”獲取的多源數(shù)據(jù),通過動態(tài)風險評價,輔助支撐盾構機做出主動決策。
目前,這條“地下蛟龍”已經從濟南地鐵6號線鳳凰路站出發(fā)。在這個百泉爭涌的城市,面對泉水保護、穿越斷裂帶、下穿采空區(qū)、超大規(guī)模孤石群等重大難題,迎難而上、游刃有余。
2022年,山東大學開設了全國首個智能建造與智慧交通專業(yè)。這一專業(yè)由李利平所在的齊魯交通學院牽頭,由土建與水利學院、機械工程學院和軟件學院共同支持,并支撐“智能建造與智慧工程”學科群發(fā)展。
所謂“又土又木”的土木工程專業(yè),在山東大學4+8大學科群的加持下,展現(xiàn)出智慧的風采和面向未來的姿態(tài)。
“我們不是‘彎道超車’,而是‘換道超車’。”李利平洪亮的聲音里充滿自豪。而第一年的招生情況,也折射出年輕人對這個方向的熱情。
帶一本書,去工程現(xiàn)場
從外表看,李利平是個典型的北方漢子,目光炯炯、談吐鏗鏘,但他的內心世界卻出人意料的細膩豐富。
即便是與他并肩戰(zhàn)斗在工程一線的同伴,也未必知道他在山野江畔,會如何記錄掠過耳邊的清風、石頭間鉆出的草葉、不知等待何人的明月以及那些念天地之悠悠的長嘆。他的詩和散文,只寫給自己看。
早年間網(wǎng)絡沒有這樣發(fā)達,工程人去現(xiàn)場總會帶著一摞摞專業(yè)書籍。李利平這樣的窮學生,買不起“大部頭”專業(yè)書,就用U盤拷貝大量文獻,或者打印出來帶到工程現(xiàn)場。但沉甸甸的行囊里,總是不忘帶上一本詩詞。
白天勘地形、探溶洞、鉆隧道,待到入夜時分,李利平就靜靜讀上一會兒書。十幾年間,窗外的夜色不斷變換,從奇峰峻嶺到大江大河,從四川盆地到青藏高原,但窗內總是一盞小燈、幾闋詩詞,常看常新。
大學時候,李利平會向各種雜志報刊投稿。但隨著年歲漸長,他愈發(fā)內斂起來。堅持閱讀和寫作,只是為了給自己留下一個“另外的世界”。
在這個“另外的世界”里,李利平;氐侥莻小小的東臻底村。老家有濃濃的年味:父親給村里人寫了幾十年對聯(lián),家里到處都飄散著墨香;母親支開案板,和面、調餡、捏包子,地上是滿筐剛出鍋熱氣騰騰的饅頭;小時候的自己最迷放鞭炮,二踢腳、竄天猴、大呲花、大地紅……
隨著回憶的推進,文字的底色愈發(fā)清冷。李利平回憶起父親送自己去縣城高中時,車上馱著糧票換的麥子和行李。那時已近深秋,他回頭一看,忽見生活了十幾年的青磚紅瓦房已褪了顏色。
收獲“科學探索獎”的這天,李利平感慨良多。“這個獎最好的一點,就是‘英雄不問來路,只問去處’。”他從小小的村莊來,從斑駁的老屋來,走向山川和江河,走向天路和海道,幾十年間,從未偏離既定的方向,也從未忘記人生的來處。那個打給父親的電話,也打給了人生起點的自己。
聽聞喜訊,父親卻淡然如常。李利平知道他的背后深意:“田里只管播種子,有沒有收成,是莊稼自己的事。”■