中鐵大橋局建造的一座座橋梁,正在江河湖海上跨越、延伸……秦順全,就是筑造這道道彩虹的“智多星”。
秦順全1963年出生于四川省綿竹市,1987年畢業于西南交通大學橋梁及結構工程專業,碩士學位。現任中國中鐵股份有限公司副總工程師、中鐵大橋局集團有限公司總工程師、茅以升科教基金會橋梁委員會副主任委員、中國土木學會橋梁及結構工程分會、中國鋼結構協會橋梁鋼結構分會副理事長。他是享受國務院特殊津貼的專家、全國勞動模范、第十、十一屆全國人大代表;2003年獲第六屆詹天佑科學技術成就獎;2004年獲第八屆中國青年科技獎,同年入選首批新世紀百千萬人才工程國家級人選;2006年被評為全國杰出專業技術人才;2008年獲首屆武漢市科技重大貢獻獎;2009年被評為“荊楚楷模”。
秦順全主持了武漢天興洲公鐵兩用長江大橋、京滬高速鐵路南京大勝關長江大橋、京廣客運專線鄭州公鐵兩用黃河大橋、杭州灣跨海大橋、海口世紀大橋、青藏鐵路拉薩河大橋、澳門西灣大橋等20多座大型橋梁的設計與施工技術工作,完成了國家、省、部級重大科研項目40余項;他創立了橋梁分階段施工的無應力狀態控制法理論,目前已在國內外30多座大跨度橋梁上成功應用,取得了顯著的社會、經濟效益,形成了一套成熟的、完整的自主創新成果;創新了大型橋梁結構工廠化、標準化施工方法,推進了跨海長橋和鐵路客運專線橋梁整體預制、架設技術的發展;獲得了國家科技進步特等獎1項、二等獎3項,省部級科技進步特等獎1項、一等獎4項,技術發明二等獎1項;獲得了發明專利33項,出版了學術專著3部,發表了論文40余篇。
情有獨鐘
橋,讓溝通無阻礙,天塹變通途。有人贊美她千姿百態,有人稱奇于她的大氣磅礴。“橋,是載負希望的舟楫,是縫合鴻溝的絲線。這一生,有幸與橋結緣,我深深的愛上了橋,癡迷上了建橋。每一次跨越天塹,都無不激情燃燒;每一次飛虹千里,都留下勃勃雄姿。”談到橋梁的時候,這位大師的言語明顯多起來。
1980年,秦順全以優異成績考上了西南交大鐵道工程專業。該專業涵蓋了鐵路線路、橋梁、隧道等工程,讀研究生時選擇了橋梁及結構工程。“不知道為什么,我就對這些橫跨江面的龐然大物充滿了興趣。”“憑著對橋梁的熱愛,一路走到了今天。”“我是工程師,造好一座橋就是我的工作,也是生活。”“我從來沒有感到有過什么重大的挫折,因為我愛橋,所有關于它的一切,都充滿了樂趣,這其中當然也包括了失敗。”“年輕人做一件事,首先就是要喜歡它,熱愛它。熱愛橋梁事業很重要,只有發自內心地熱愛自己的事業,才能持之以恒地堅持下去;如果僅僅將它作為謀生的手段,很難有大的作為”。
涉千山萬水,跨大江南北。二十多年來,秦順全的三分之一時間都是在工地度過的。如果說大橋局的技術傳承給了他堅實的基礎,那么,堅持在一線摸爬滾打,則讓他始終站在了橋梁科技的最前沿。秦順全說:“我生活的樂趣,在于不斷進取,勇于嘗試,敢于創新,努力在橋梁科技的殿堂中開啟一扇進步之窗。”
談及時下許多青年橋梁工程師的困惑與迷茫,以及學術上的浮躁之風,秦順全感慨道:“從事橋梁建設并不是一件容易的事情,要付出許多的艱辛和努力才可能有所成就。從事設計的人員,一定要常常到施工現場去,要多到工地上摸爬滾打,才能做出更符合施工實踐的設計。”“我現在是整天‘迷’在橋里了,無時不刻地‘想’橋,心里都有點發慌呢!大家看到的土木工程就是‘傻’、‘大’、‘黑’、‘粗’的,就是鋼筋混凝土,其實這中間有一些科學奧妙,發現并利用它們,修成一座座橋,蠻有成就感的。”
四十多歲的秦院士兩鬢已添白發,他很少談及自己二十多年來的辛勤付出,但談及橋梁的技術創新時,冷靜而內斂的秦順全院士,眼神中迸發出專注而熾熱的激情:“我希望我和我的團隊能夠在關鍵時刻比競爭對手在技術上領先一步,我追求的是為橋癡迷、為橋奉獻的精神狀態。有了這種精神狀態,才能縮短我們與世界橋梁先進水平的距離”。
一戰成名
讓秦順全“一戰成名”,引起橋梁界轟動的,是他對寧波招寶山大橋主梁壓潰斷裂的結構狀態作出診斷,提出重建設計方案。
秦順全至今依然清晰地記得當時的一幕——寧波招寶山大橋發生斷裂,業界嘩然。大橋局臨危受命,承擔起加固設計、監控、施工的總承包任務,當時任中鐵大橋勘測設計院總工程師的秦順全成了修復這座斷橋的最合適人選。預應力混凝土斜拉橋的拆除充滿了風險。由于主梁的拆除是在主梁發生斷裂、結構處于極不穩定的狀態下進行的,結構狀態極難把握,稍有失誤都會造成不可估量的后果。消息傳出,大家都為當時年僅35歲的秦順全捏著一把汗,他卻樂觀地說,“哪里有挑戰,哪里就有機遇,就有創新的靈感。”憑著不斷探究橋梁未知領域并付諸實踐的勇氣,秦順全探索出全新的斷橋調整結構體系,修復工程順利完成。如今,招寶山大橋已經深深地融入秦順全的生活。他說:“每次路過寧波,我都要去那里走走看看。它就像我的孩子一樣,讓我牽掛不舍。”
精益求精
廣東九江大橋、湖南鳳凰沱江大橋垮塌事件,讓秦順全緊皺眉頭,“像九江大橋被撞垮塌肯定不正常,實在太不應該了,橋墩被撞一般修修也就好了。施工的技術雖然提高了,但是造橋的功夫卻沒下足。”
在中鐵大橋局內部,有一套嚴格的企業內部工藝管理流程,多年來一直按照這個標準進行工程質量控制,而主持這個標準制定的正是秦順全。盡管橋梁設計和施工有一套合理的規范,但地質水文條件變化、選擇不同的設計方案等因素會帶來技術變更的問題。秦順全發現,一些工藝和技術標準有著一定的通用性,如果把數十、上百條相同工藝制定成標準,著手“篩選整編”,可以使工程技術人員簡化程序,有效地節省時間,縮短工期。這個想法考慮成熟后,2004年秦順全開始著手主持編制企業技術標準,目前17個企業技術標準全部編制完畢,并在工程實際應用中不斷修編完善。這套標準實用性很強,使復雜的工作變得簡單起來。
為了讓大橋局集團技術人員熟練、快速掌握這套標準,秦順全帶領集團副總工程師們把每本企業標準制成語言通俗、畫面生動的幻燈片(PPT),每月以“企業標準講壇”模式,通過視頻會議系統向地處全國各地的中鐵大橋局子分公司、項目部技術人員宣貫,使企業標準深入人心、自覺規范施工程序、有力地保證了施工質量和安全。這套中鐵大橋局企業內部標準體系,內容涵蓋了大橋結構設計、施工方案的各個環節。在全國,能夠制定出這樣完整的標準化體系的橋梁企業,目前還只僅有大橋局一家。面對贊譽,秦順全謙虛地說:“大橋局五十年建設大橋的實踐經驗和知識沉淀,是一座豐富的知識寶庫,更是我們力量的源泉”。
本世紀初,我國開始設計建造跨海大橋。“如何保證大橋100年壽命,耐久性要求如何達到,這些都通過系統的研究,一切都要找到技術指標來回答。”秦順全說。海水中富含的氯離子是混凝土結構的“天敵”,會“蠶食”混凝土“肌體”。為此,他指導大橋建設者們大膽改變混凝土“配方”,通過研究、試驗、工廠化實踐的路徑,研發出了高密實性、高耐久性的海工混凝土,較好解決了跨海橋梁鋼管樁結構、混凝土結構防腐兩大世界性難題。
每次的橋梁建設技術研討會,秦順全總是把自己當作一名普通的工程技術人員參與討論。他主持討論會,十分民主,營造一個集思廣益的氛圍,雖然方案都由他最后拍板,但任何人在任何時候,都可以提出不同的意見。在討論南京大勝關長江大橋建設技術方案時,他提出了多重拉索合龍鋼梁技術,對于是否應該采用這種技術,會上議論紛紛,很多人提出了反對意見。秦順全認為有人提出問題,說明方案還不完善。只有充分發揮了技術民主,尊重每個人的想法,凝聚大家的智慧,研究透徹了,方案才會更加成熟,實施過程中遇到的問題也就更少。秦順全率領他的團隊又花了半年時間,對方案反復進行研究論證,直到獲得了大家的一致認可。秦順全說:“我們做工程,必須在前期推演,在施工前將可能出現的大問題全部解決,否則,在實施過程中遇到的問題很可能會釀成事故”。“做橋如做人,責任重大。每次在施工作業面上,我都會想,今后這上面每天都有幾萬條生命經過,一定馬虎不得!”秦順全強調說:“人心不穩重難以立足,橋基不扎實會垮塌。”
終成大器
在秦順全的內心里,有著對橋梁創新莫名的癡迷,他說:“我愛橋,不僅因為它很美,能夠給人帶來便利,更因為橋是人類的想像力、創造力的產物。它是開拓出來的,創新出來的……我喜歡創新。”“技術人員需要經常看看有關文獻和他人的論文,從而了解別人在做什么,這是對自己思路的開拓,也是對自己研究方法進行補充的一種途徑。但不能別人研究創新了什么東西,自己也一定要跟著做什么東西。創新不能盲目跟風。”
秦順全一直認為,橋梁科技工作者的職責,就是要不斷總結探索出填補橋梁科技領域空白的好方法。這種永無止境的追求也是促使秦順全不斷創新的精神動力,從而能夠讓他自覺補充知識養分,為橋梁科技的進步奉獻著智慧和力量。
正是追求為橋梁科技的進步奉獻智慧和力量,秦順全將牢牢的目光盯住了無應力狀態控制法” ——這個中國斜拉橋建設的“魂”。上世紀80年代末興建的武漢長江二橋,是一座主跨400米的城市預應力混凝土斜拉橋。長江武漢段河道寬闊繁忙,地質條件復雜,工期卻只有短短4年。能否將部分工序并行作業而不影響橋梁的結構受力?怎樣確定和控制斜拉橋各施工階段的索力張拉值和加勁梁的安裝標高,并在斜拉索調整次數較少的條件下達到結構成橋要求的內力和線形,是斜拉橋安裝計算和施工控制的主要工作。
“無應力狀態控制法”是什么?秦順全打了個比喻:建一座橋梁,中間過程如何一步步架接?這就像武漢到北京,目的地很清楚,現在要找到往前推進的一個個節點:斜拉索安裝、吊機移動……一步步順著推算,并同步施工一次性完成。有了無應力狀態量這個“魂”,橋梁施工的過程和結果就聯系起來了,并能控制分階段的施工過程和成橋狀態的內力、位移。秦順全創造性地提出斜拉橋“無應力狀態控制法”,首次從理論上“揪”出橋梁構件單元的無應力狀態量這一關鍵點,使得各個工序互不干擾。這一大大節省工期、節省投資的施工方法,將當時流行的德國“倒退分析法”甩在身后。
1993年“無應力狀態控制法”首次在武漢長江二橋的設計與施工中獲得成功應用,為大橋順利建成通車作出了重大貢獻。其后,“無應力狀態控制法”在包括預應力混凝土斜拉橋、鋼箱梁斜拉橋、結合梁斜拉橋、混合型斜拉橋和鋼桁梁斜拉橋在內的三十多座大跨度斜拉橋建設中應用均取得了非常好的效果,還漂洋過海,在泰國、摩洛哥等國的橋梁建設中大展神威,成為斜拉橋設計施工中不可或缺的嵌入工具和成套理論。以“無應力狀態控制法”為理論基礎的斜拉結構軟件系統,1998年獲得了鐵道部工程勘察優秀計算機軟件一等獎;1999年獲得了全國優秀工程設計軟件銅獎;2010年1月,該理論又捧回了國家科技進步二等獎……
正是追求為橋梁科技的進步奉獻智慧和力量,秦順全將前瞻的目光瞄準了國際先進的輕型、大跨橋梁建設方向。輕型、大跨是橋梁發展的方向,也是一個國家綜合工業水平和橋梁科技水平的體現。秦順全參與設計的蕪湖長江大橋,由于受到通航凈空、飛行航線制約,橋塔不能高,要建成矮塔大跨度斜拉橋,這在國內國外均無先例。為了滿足航運、航空和受力的要求,秦順全采用了低塔、斜拉索加勁的連續鋼桁梁新橋型,大大縮短了工期和減少了成本。經過專家評定,蕪湖長江大橋的總體建造技術達到國際先進水平。“大跨度低塔斜拉橋板桁組合結構建造技術 ”,攻克了我國鐵路橋梁跨度300米的大關,獲得了國家科技進步一等獎……
正是追求為橋梁科技的進步奉獻智慧和力量,秦順全把超前的目光轉向了桀驁不馴的大海。針對我國沿海跨海橋梁工程規模宏大,風急浪高,氣象水文條件多變的惡劣條件和工程結構耐久性要求高的特點,經過系統技術分析、綜合經濟比較,秦順全率領集團公司專家小組超前研究,2001年以杭州灣跨海大橋施工組織設計方案和橋型方案優化競賽為契機,在國內首次提出了海上長橋非通航孔整孔預制、整體運輸、整體架設的技術方案。在系統研究解決了橋梁結構的合理性、施工方案及運架裝備的可行性的基礎上,該技術方案得到了杭州灣大橋業主和橋梁界專家的廣泛認同,并最終成為杭州灣大橋非通航孔橋梁的實施方案。“海上長橋整孔箱梁運架技術及裝備”在杭州灣大橋獲得成功應用,減少了海上作業時間,規避了施工作業風險,有效地保證了工程質量,實現了跨海大橋建造技術由傳統工藝向先進工藝的轉變。該成果首創我國海上長橋重量超過2100噸、跨徑達70米箱梁整孔預制、先簡支后連續的架設工法,提出結構構件以工廠預制化、標準化、大型化為主的新設計理念,開創了我國橋梁結構采用整體預制中等跨度預應力混凝土箱梁的先河,具有突出的技術創新性、顯著的經濟和社會效益以及廣闊的應用前景,獲得了2005年國家科技進步二等獎。該技術及所研制的裝備先后成功應用于東海大橋、杭州灣跨海大橋、上海長江大橋及青島膠州灣跨海大橋等大型跨海橋梁工程的建設,有力地推動了我國跨海長橋建造技術和裝備的科技進步……
正是追求為橋梁科技的進步奉獻智慧和力量,秦順全把超越的目光瞄準了世界一流。“三索面斜拉橋為什么難建?我給你講講啊”,談到自己得意的作品,秦順全本來嚴肅的神情頓時活躍起來,“就好比兩個人抬東西,每個人承擔的力量是明確的,三個人抬東西,重量由三個人分擔,但這三個人怎么站,個子高矮怎么搭配,如果搭配不好,看似三個人在抬,其中一個人肩上可能就不承擔力量,這就是三索面面臨的問題”。
武漢天興洲大橋以跨度、寬度、速度和載重刷新了四個世界第一,是我國橋梁史上的第5座里程碑(前4座分別是武漢長江大橋、南京長江大橋、九江長江大橋和蕪湖長江大橋)。秦順全主持天興洲大橋的關鍵技術研究,他提出三索面、三主桁斜拉橋結構,采用混凝土結構與鋼結構組合、板結構與桁結構結合的混合組合結構新形式,解決了該橋因跨度大、活載重、列車高速運行帶來的一系列技術難題。在建設天興洲大橋的過程中,秦順全率技術人員攻克了眾多技術難關。他研究提出了大型橋梁深水基礎鋼圍堰錨墩定位、鉆孔樁施工過程中隨水位漲落帶載升降等新的工藝方法,在主塔墩基礎施工中成功應用。“鋼吊箱圍堰錨墩定位技術”的應用減少了施工臨時占用航道范圍,提高了圍堰定位精度,節約了工程投資,為大型深水基礎施工提供了新的方法,獲得了2006年湖北省科學技術發明二等獎。他還提出并成功實施了鋼桁梁在工廠分節段制造、現場整段架設安裝的新方法,突破了我國鋼桁梁單根桿件逐一拼裝的傳統施工工藝,解決了三主桁結構整體桁段高空匹配對接的技術難題。國內20多位工程院院士和設計大師曾來工地咨詢。結論是:這是一座創新的大橋,將推動我國橋梁建設邁上一個新臺階……
正是追求為橋梁科技的進步奉獻智慧和力量,秦順全把趕超的目光瞄準了舉世震撼的“中國速度”。我國客運專線、高速鐵路中常用跨度(32米)橋梁占線路總長比例大多超過80%,解決好此類橋梁優質快速施工這一關鍵技術難題,意義重大。2003年,秦順全主持了鐵道部重大科研項目“900噸鐵路箱梁運架技術”課題研究,提出了定點起吊箱梁的下導梁式架設方法。該方法成功地解決了我國高速鐵路橋梁建設中簡支箱梁快速優質施工的關鍵技術難題,獲得了2008年中國鐵道學會科技進步一等獎。運用該方法研制出的專用裝備和成套工藝已成功應用于我國多條客運專線、高速鐵路的建設當中。
近年來,隨著我國基礎設施建設規模的不斷擴大,我國的橋梁從體量、規模、跨度等方面也越做越大。秦順全介紹到:“為了解決橋梁跨度大等問題,我們進行了一些技術上的創新,如武漢天興洲長江大橋的三索面三主桁斜拉技術、京滬高速鐵路南京大勝關長江大橋的無導向船重錨定位技術等。在世界上,這些建橋技術都是很先進的,影響也很大。由于本身就是為了解決橋梁的功能要求而進行的不斷研發和創新,相信對以后的橋梁建設會有很大的促進作用。”“在建設領域里,經常會有人希望做一些標新立異的東西,認為別人沒做過的、特別是外國人都沒有做過的就是創新。但在我的觀念里,創新的目的不是為了創新而創新,而是作為解決功能需求帶來的問題,保證工程質量,提高效率,降低成本,實現景觀和諧,指導后續工程的技術手段。”創新的目的不是為了創新而創新,不能為了創新而人為地做出某一個新的東西,更不能把本來很簡單的東西,人為地復雜化。
“不能坐在房間里憑空去創新技術,這對于我們實際工作者來說非常重要。我和我的團隊在做橋梁技術創新和攻關時,始終堅持以解決設計和施工中所碰到的實際難題作為前提,并以此為挑戰和目標。這樣的創新不但對解決工程實際問題非常重要,而且對后續的工程也具有示范作用。”
秦順全主持了澳門西灣大橋的關鍵技術研究。首創雙層承載預應力混凝土斜拉橋新結構形式,研究解決了為實現超大預應力混凝土箱梁內行車而采用無橫隔板結構所帶來的技術難題,使箱梁頂面和內部均能通行車輛,巧妙地解決了臺風期過海應急交通的特殊要求,實現了全天候通行。該技術獲得了2007年國家科技進步二等獎。
謙遜治學
24歲,進入中鐵大橋局開始了自己的“造橋夢”:武漢天興洲長江大橋、南京大勝關長江大橋、杭州灣跨海大橋……24年來,秦順全組織設計建造的20座大橋傲然屹立,獲得的國家級獎項不勝枚舉。不過,談起這些,秦順全很謙虛地把功勞全記在了團隊的力量上。他十分謙虛地說:“我機遇好,有一個干大工程的好背景,還有一個沉淀了50年科學底蘊的專家團隊。我只是領了個頭而已。我后面還有更長的路要走,更多的工作要做。”
秦順全十分注重加強創新團隊的建設,在企業內部,2004年他倡導實行了“學科帶頭人”制度,將橋梁建設涉及的17個學科整合,組織了一支大橋局橋梁設計建設的學術梯隊。從2007年開始,以培養建橋人才為目的,他在企業內部建立了“內部研究生”制度,他還針對技術人員重實踐,輕理論的現象,每年組織一次橋梁結構知識競賽,并連續四年開展了以培養技術人員能做善言能力的技術負責人匯報比賽、項目總工程師研討會,每兩年組織一次橋梁國際論壇,持續發力加強年輕技術干部的培養,并通過國際論壇加強與國內外橋梁專家的經驗交流與溝通,納人之長補己之短,開闊眼界的同時將中國的建橋經驗推向世界,為中鐵大橋局躋身世界10大建橋企業之列立功。
誨人不倦
在做好本職工作的同時,秦順全沒有忘記自己的社會責任。為了積極弘揚科學精神、傳播科學思想、普及科學知識、倡導科學方法,努力提高全民科學文化素質,兼任多家高校教授并擔任湖北省科協第七屆委員會常委的秦順全親自并組織多名橋梁專家赴清華大學、華中科技大學、西南交通大學等大專院校以及多所重點中學宣講橋梁專業理論和橋梁科普知識,使青少年掌握更多的橋梁科技理論和科學文化方法、促進了青少年的科技意識、科學文化素質、創新能力的提升。如今的建橋競技場上,中國是少有的全能選手——“已有的橋型,中國人全部能做。”
盡管這位年輕的院士已手握一項項世界紀錄,但仍保持著謙虛與清醒。他認為目前要抓緊做的,仍然是對橋梁工程前沿科學相關課題的研究。
“請謹記,修橋不為破紀錄,不為建‘地標’,而永遠是為交通功能服務。”在東南大學,秦順全向幾百名橋梁界后生諄諄教誨。
他驚嘆英國倫敦塔橋的古樸厚重,他醉心美國金門大橋的雄偉壯闊。那波光粼粼間的一抹抹詩畫風情,讓他深感中外建橋理念上的不小差距。每項工程,如何與環境協調?如何兼顧市民對景觀的需求?在美學、人文的修煉上,我們與國外建筑大師還有不小的差距。向高強、輕型、大跨、美觀等國際化方向努力,才能助我們更快地融入國際市場。始終站在橋梁科技的前沿,不斷探索,發現新知,就得像爬山似地一步一步地上,在橋梁科技領域,不能虛,不能浮。
如今,秦順全最大的夢想是建設一座跨越臺灣海峽的大橋。臺海水深浪大,寬200多公里,工程難度非常大。“但是,臺灣海峽中間有島嶼,可以根據實際情況,采用修一段橋,修一段隧道的方式,橋和隧道相結合。”秦順全感慨的說,“這是我們的一個夢想,我還很年輕,有能力接受這樣的挑戰。”質樸的語言,道出了一個中國工程院院士對祖國橋梁事業永不停歇的追求,書寫了“中國建橋第一軍”總工程師對中華民族的大愛和崇高的精神境界!