守护“中国速度”

胡敬

高铁是一张靓丽的国家名片，四通八达、纵横交错的高铁路网，极大地满足了人民群众快捷便利的交通需求。

而在高铁飞速发展的背后，是一群科研工作者默默奉献、倾情投入的坚守，同济大学交通运输工程学院城市轨道与铁道工程系教授周顺华就是其中一位。“除了教书，我其余的时间基本都用在自己的研究上，周末没有特别的事更喜欢待在工程现场和实验室里。”带领团队几十年如一日进行攻关，周顺华取得的重大突破一项接着一项，但为了满足高铁网络化运营安全与基础设施互联互通的国家重大需求，他仍向着一个又一个难题发起了挑战。

为高铁筑稳路基

1990年，伴随《京沪高速铁路线路方案构想报告》的出炉，京沪高速铁路建设开始萌芽。经过国家相关部门反复论证，京沪高铁最终确定采用轮轨技术，最高设计运行速度高达380km/h，这一时速是当时以至目前世界最高的轮轨技术高速铁路运行速度。

高速铁路对轨下基础的变形十分敏感，而且列车速度越快，这种敏感就会表现得越强烈。就以往的研究结论看，以长三角为代表的软土地区，线路运营后路基往往出现沉降量大、持续时间长等问题，满足中低速运营尚且困难，面对380km/h的严格要求更是形势严峻。

在理论不成熟、没有相关实践经验的背景下，周顺华带领团队迎难而上，在同济大学沪西校区开展了1∶1的现场堆载试验。

姚燕明是周顺华的学生，已在宁波轨道交通工程建设指挥部工作多年的他回忆起那次试验，仍记忆犹新：“在教师宿舍楼后靠河边找了一块场地，周老师和我们一起讨论和研究，最终确定了试验的监测点布局及测试内容、方法、频率和要求等。为避免可能对周边建筑物的影响，我们又多次修改了试验方案，尽力兼顾研究和环保。”为了获得准确的量化数据，课题组还采用了比较先进的核子密度仪，先进仪器高昂的售价和陌生的操作为课题组带来了很多难题。

虽然困难重重，但周顺华经常跟学生一起泡在现场，实时分析结果，调整和优化方案。真空预压法的沉降计算方法、CFG桩网地基的沉降计算方法，就是在他的指导下学生们取得的研究成果。

但受试验条件所限，深厚软土地基的沉降控制效果仍不乐观，沉降的理论计算方法尚未建立，亟须开展进一步的研究工作。得益于沪西试验段前期工作的扎实到位，课题组受京沪高铁设计单位委托，联合西南交大、中南大学和现场施工单位在京沪高铁昆山段开展深厚软土地基上的现场试验。通过对432m长试验段分别进行真空预压、超载预压，观测路基堆载施工1年内的地基沉降、孔压和水平位移变化规律，验证了该方法用于京沪高铁沉降控制的可靠性，并结合实测和沪西的数据验证了所提地基沉降計算方法的正确性。

为进一步探索高铁运营后路基可能出现的问题，课题组又与京沪高速铁路的设计单位和施工单位联合在2003—2005年于嘉定安亭校区开展了1∶1现场试验堆载和动力加载试验。通过对90m长的试验段地基分别进行真空+堆载预压、CFG悬浮桩网结构和CFG贯穿桩网结构的地基加固，课题组观测了2年内的沉降、孔压、水平位移变化规律；同时模拟了10万次列车荷载作用下，4种路基结构的响应，从强度、刚度、耐久等方面进行了评价；验证了真空+堆载预压、CFG贯穿桩网结构在京沪高铁地基沉降控制上的可行性，提出了上述方法的沉降计算方法；并揭示了各种路基形式下高铁列车作用下路基内的动力响应，从强度、刚度、耐久等指标综合考虑，对路基结构设计给出了一些非常重要的参考建议，为高速铁路路基填筑的各项技术要求提供了试验依据，为国家高速铁路事业的发展做好了技术储备。

解下穿高铁难题

进入21世纪，伴随城市化进程的加快，我国的城市轨道交通也迎来了新的发展期。当轨道交通线路随着城市向外扩张时，隧道下穿运营中的高速铁路便成了常见又棘手的问题。周顺华认识到，单纯保证高铁基础结构变形控制效果的技术已不能满足立体交通的建设需求。

2006年，国家发改委批复杭州地铁1号线一期工程建设，翁梅站至余杭高铁站区间隧道将不可避免地下穿运营中的沪昆高铁，这可能对每日至少50对高铁列车的舒适安全运行造成不良影响。受铁路局和建设单位委托，周顺华带领课题组开展了地铁盾构隧道下穿运营中高铁线路的变形控制技术研究。

为了控制隧道施工导致的变形，课题组经过大量的数值分析和离心试验，提出了基于分区加固、复合隔离的三类八级设计模式，并编著了国际上首部下穿高铁的技术标准《公路与市政工程下穿高速铁路技术规程》，为工程设计提供了可靠的指导。在施工质量控制方面，课题组提出了基于智能化施工装备的变形自动补偿技术，通过研发的渣土智能感控装置，适时调整发泡改良策略，更好地维持开挖面的压力平衡，避免超压或欠压导致的地层隆起或塌陷，为隧道施工机械制造企业提供了参考；隧道掘进过程中，配合高精度监测技术，通过对千斤顶进行分区控制，适时调整盾构机掘进姿态，避免了武断纠偏导致的地层扰动和高铁基础结构变形。2012年3月，随着18号盾构机抵达余杭高铁站基坑，杭州地铁1号线全线洞通，标志着国内首次地铁下穿运营中高铁建设项目的成功。

校企协同始终是贯穿在周顺华工程学科教学思想中的重要内容，他不仅敦促学生参与实践，也鼓励他们多向施工单位宏润建设集团股份有限公司的工程师和技术人员请教。在周顺华的鼓励下，学生季昌长期泡在盾构机驾驶室和驾驶员打交道，一个工程跟下来，他学会了开盾构机。不仅如此，季昌在周顺华的支持下在实验室设计并定制了一台袖珍盾构机，在实验室模拟盾构机的掘进状态，原来黑暗中土的运动状态一下实现了可视化，看不见的现象和故障跃然眼前，最终为课题组提出盾构机智能感知和控制装备的研制帮了大忙。

坚持土木工程与机械工程的专业交叉、现象-问题-理论-方法-创新的五环相扣、高校科研与现场实践的校企协同，周顺华不仅带领大家取得了一个个重大成果解决了很多现实问题，还打造出了一支素质过硬的团队，培养出了一批品学兼优的学生。如今，团队已从最初的10多人壮大到80多人，毕业的博士、硕士百余人，他们在各行各业成了栋梁之材。团队的科研对象也从中国铁路上海局集团有限公司管辖范围内的所有下穿铁路工程项目，辐射到全国百余项下穿铁路工程，并走向世界，在多项海外工程中贡献着中国智慧。

言传身教育人才

作为学生的人生导师，周顺华更以身示范，用实际行动教给他们为人处世之道。当工程现场遇到难题，施工单位向他求助时，他总是二话不说第一时间赶到现场，从不计酬劳。2014年，周顺华家乡张村乡秀峰村的秀峰大桥被洪水冲毁，时刻关注家乡灾情的他希望能为家乡建设出一份力。在听闻消息后，周顺华的许多毕业生纷纷请缨，为秀峰村免费设计桥梁，并自发捐款筹建大桥。2016年3月，这座凝集了同济铁工系师生感情的“丰禾安桥”正式落成，在当地成了一段“师生共建新路桥”的佳话。

在乡村振兴战略的大环境和张村乡党委政府的邀请下，周顺华又想为家乡的文化设施建设出点力。他参与了秀峰生活带的老街改造及集镇的传统村落提升改造。现在，张村乡集镇旧貌换新颜，在延续传统文化根脉的同时兼顾了小城镇的现代功能，一幅“看得见山水、留得住乡愁”的美丽城镇画卷正在徐徐展开。

从事轨道交通设计与施工研究30余年，周顺华始终坚持着以知识服务社会、报效祖国的社会责任意识。在他看来，科研没有尽头，既然选择了这条路，就要义无反顾往前走，他说：“社会需求就是我们研究的方向，我们的研究始终与整个国家的城镇化建设、城市发展同步。”